Глубокий анализ жизненного цикла交易：технические различия между Aptos, Ethereum и Solana

Чтобы глубже понять различия Aptos и других публичных цепей, анализ жизненного цикла транзакции является отличной отправной точкой. Изучая полный процесс транзакции от создания до окончательного обновления состояния, включая создание и инициацию, распространение, сортировку, выполнение и обновление состояния, мы можем четко понять проектные идеи и технические компромиссы различных публичных цепей.

Все транзакции в блокчейне развиваются вокруг пяти шагов. В этой статье будет рассмотрен Aptos, его уникальный дизайн, а также сравнение с Ethereum и Solana.

Aptos: Оптимистичное параллельное выполнение и высокопроизводительный дизайн

Aptos — это общественная цепочка, ориентированная на высокую производительность. Ее жизненный цикл транзакций похож на жизненный цикл транзакций в Ethereum, но благодаря уникальному оптимистичному параллельному выполнению и оптимизации пула памяти достигнуто значительное улучшение. Вот ключевые этапы жизненного цикла транзакций на Aptos:

Создание и инициирование

Сеть Aptos состоит из легких узлов, полных узлов и валидаторов. Пользователи инициируют транзакции через легкие узлы (, такие как кошельки или приложения ), легкий узел передает транзакцию ближайшему полному узлу, который затем синхронизируется с валидатором.

трансляция

Aptos сохранил пул памяти, однако между пулами памяти после QuorumStore нет обмена. В отличие от Ethereum, его пул памяти не просто буфер для транзакций. После того как транзакция попадает в пул памяти, система предварительно сортирует её по правилам (, таким как FIFO или газовые сборы ), чтобы гарантировать отсутствие конфликтов при последующем параллельном исполнении транзакций. Эта схема избегает высоких аппаратных требований Solana, связанных с необходимостью заранее объявлять наборы для чтения и записи.

сортировка

Aptos использует консенсус AptosBFT, при этом инициатор в принципе не может свободно упорядочивать транзакции, aip-68 предоставляет инициатору дополнительные права на заполнение задержанных транзакций. Предварительная сортировка в памяти уже завершена для избежания конфликтов, создание блока больше зависит от сотрудничества между валидаторами, а не от инициативы инициатора.

Выполнить

Aptos использует технологию Block-STM для реализации оптимистичного параллельного выполнения. Транзакции предполагаются без конфликтов и обрабатываются одновременно; если после выполнения обнаруживаются конфликты, затронутые транзакции будут повторно выполнены. Этот метод использует многопроцессорные системы для повышения эффективности, TPS может достигать 160 000.

обновление статуса

Состояние синхронизации валидатора, окончательность подтверждается контрольной точкой, аналогично механизму Epoch в Ethereum, но с более высокой эффективностью.

Основное преимущество Aptos заключается в сочетании оптимистичного параллелизма и предварительной сортировки в пуле памяти, что снижает требования к производительности узлов и значительно увеличивает пропускную способность.

Ethereum: Бенчмарк последовательного выполнения

Ethereum, как создатель смарт-контрактов, является исходной точкой технологии публичных цепей, а его жизненный цикл транзакций предоставляет основную структуру для понимания Aptos.

Жизненный цикл транзакций Ethereum

• Создание и инициирование: пользователи инициируют транзакции через кошелек с помощью шлюза ретранслятора или RPC интерфейса.

• Эфир: сделка попала в общий пул памяти, ожидая упаковки.

• Сортировка: После обновления PoS, строители блоков упаковывают транзакции по принципу максимизации прибыли, а затем представляют их предложителю после торгов на промежуточном уровне.

• Выполнение: последовательная обработка транзакций EVM, обновление состояния в одном потоке.

• Обновление статуса: Блок должен пройти два контрольных пункта для подтверждения окончательности.

Серийное выполнение и дизайн пула памяти Ethereum ограничивают производительность, время блока составляет 12 секунд/слот, TPS низкий. В отличие от этого, Aptos достиг качественного прорыва благодаря параллельному выполнению и оптимизации пула памяти.

Solana: крайняя оптимизация с определённой параллельностью

Solana известна своей высокой производительностью, ее жизненный цикл сделок значительно отличается от Aptos, особенно в области пула памяти и способа выполнения.

Жизненный цикл транзакций Solana

• Создание и инициирование: Пользователь инициирует транзакцию через кошелек.

• Трансляция: нет общего пула памяти, транзакции отправляются непосредственно текущему и двум следующим предложителям.

• Сортировка: Предложитель упаковывает блоки на основе PoH(Proof of History), время блока всего 400 миллисекунд.

• Выполнение: Виртуальная машина Sealevel использует детерминированное параллельное выполнение, необходимо заранее объявить наборы чтения и записи, чтобы избежать конфликтов.

• Обновление статуса: Быстрое подтверждение BFT-консенсуса.

Причина, по которой Solana не использует пул памяти, заключается в том, что пул памяти может стать узким местом в производительности. Из-за отсутствия пула памяти и уникального консенсуса PoH Solana узлы могут быстро достигать консенсуса по порядку транзакций, избегая необходимости ожидания в пуле памяти, транзакции могут практически моментально выполняться. Однако это также означает, что в случае перегрузки сети транзакции могут быть отброшены, а не ожидать, пользователям нужно будет повторно отправить их.

В отличие от этого, оптимистичный параллелизм Aptos не требует объявления наборов чтения и записи, порог для узлов ниже, а TPS выше.

Два пути параллельного выполнения: Aptos против Solana

Исполнение сделки представляет собой обновление состояния блока, это процесс преобразования команды инициирования сделки в состояние с окончательным результатом. Узлы предполагают, что сделка успешна, рассчитывают ее влияние на состояние сети, этот расчетный процесс и есть исполнение.

Параллельное выполнение в блокчейне относится к процессу одновременного вычисления состояния сети многоядерными процессорами. В настоящее время параллельное выполнение на рынке делится на два типа: детерминированное параллельное выполнение и оптимистичное параллельное выполнение. Разница между этими двумя направлениями разработки заключается в том, как обеспечить отсутствие конфликтов между параллельными транзакциями, то есть существует ли зависимость между транзакциями.

В процессе жизненного цикла транзакций момент определения конфликтов зависимостей параллельных транзакций определяет дифференциацию между детерминированным параллельным выполнением и оптимистичным параллельным выполнением. Aptos и Solana выбрали разные направления:

• Детерминированный параллелизм ( Solana ): перед трансляцией сделки необходимо объявить наборы на чтение и запись, движок Sealevel обрабатывает безконфликтные сделки параллельно согласно заявлению, конфликтующие сделки выполняются последовательно. Преимущества: высокая эффективность, недостатки: высокие требования к аппаратному обеспечению.

• Оптимистичное параллельное выполнение ( Aptos ): предполагается, что транзакции не конфликтуют, верификация после параллельного выполнения Block-STM, если есть конфликт, то повторная попытка. Предварительная сортировка в памяти снижает риск конфликтов, нагрузка на узлы становится легче.

Пример: Баланс счета A 100, транзакция 1 переводит 70 B, транзакция 2 переводит 50 C. Solana заранее подтверждает конфликты через декларации и обрабатывает их по порядку; Aptos, если обнаружит недостаток баланса после параллельного выполнения, пересматривает. Гибкость Aptos делает его более масштабируемым.

Оптимистичное параллельное завершение подтверждения конфликтов через пул памяти

Основная идея оптимистичной параллельной обработки заключается в предположении, что транзакции, обрабатываемые параллельно, не будут конфликтовать, поэтому на стороне приложения нет необходимости отправлять заявление о транзакции до её выполнения. Если при проверке транзакции после выполнения обнаруживается конфликт, Block-STM повторно выполняет затронутые транзакции для обеспечения согласованности.

Однако на практике, если заранее не подтвердить, есть ли конфликты в зависимостях транзакций, во время фактического выполнения может возникнуть множество ошибок, что приведет к задержкам в работе публичной цепочки. Поэтому оптимистичное параллельное выполнение не является простой гипотезой о том, что транзакции не конфликтуют, а представляет собой заранее избегание риска на определенном этапе, которым является этап трансляции транзакций.

На Aptos, после того как транзакция попадает в общую память, она предварительно сортируется в соответствии с определенными правилами (, такими как FIFO и уровни Gas-оплат ), чтобы гарантировать, что транзакции в одном блоке не будут конфликтовать при параллельном выполнении. Из этого видно, что предложитель Aptos фактически не обладает способностью сортировки транзакций, а в сети нет строителей блоков. Эта предварительная сортировка транзакций является ключом к реализации оптимистичного параллелизма в Aptos. В отличие от Solana, который требует введения деклараций транзакций, Aptos не нуждается в этом механизме, что значительно снижает требования к производительности узлов. С точки зрения сетевых затрат, связанных с обеспечением отсутствия конфликтов транзакций, влияние добавления памяти на TPS в Aptos гораздо меньше, чем стоимость введения деклараций транзакций в Solana. Таким образом, TPS Aptos может достигать 160,000, что более чем в два раза превышает Solana. Влияние предварительной сортировки транзакций усложняет захват MEV в Aptos, что имеет как плюсы, так и минусы для пользователей.

Наратив на основе безопасности является направлением развития Aptos

RWA

Aptos активно продвигает токенизацию реальных активов и решения для институциональных финансов. По сравнению с Эфиром, Block-STM Aptos может параллельно обрабатывать несколько транзакций по передаче активов, избегая задержек в подтверждении прав из-за перегрузки сети. На Solana, несмотря на высокую скорость транзакций, отсутствие дизайна пула памяти может привести к потере транзакций в условиях перегрузки сети, что влияет на стабильность подтверждения прав RWA. Предварительная сортировка пула памяти Aptos обеспечивает последовательное выполнение транзакций, позволяя сохранять надежность записей активов даже в пиковые периоды.

RWA требует сложной поддержки смарт-контрактов, такой как разделение активов, распределение доходов и проверки соблюдения требований. Модульный дизайн и безопасность языка Move позволяют разработчикам легче создавать надежные приложения RWA. В отличие от этого, сложность и риск уязвимостей Solidity на Ethereum увеличивают затраты на разработку, в то время как Rust-программирование на Solana хотя и эффективно, но требует высокой кривой обучения для разработчиков. Экологическая дружелюбность Aptos, как ожидается, привлечет больше проектов RWA, создавая положительный цикл.

Потенциал Aptos в области RWA заключается в сочетании безопасности и производительности. В будущем он может сосредоточиться на сотрудничестве с традиционными финансовыми учреждениями, чтобы перевести на блокчейн высокоценные активы, такие как облигации и акции, используя язык Move для создания строгих стандартов токенизации. Эта нарратив "безопасность + эффективность" позволит Aptos выделиться на рынке RWA.

В июле 2024 года Aptos официально объявил о внедрении USDY от Ondo Finance в экосистему и интеграции на основных DEX и кредитных приложениях. По состоянию на 10 марта, рыночная капитализация USDY на Aptos составляет около 15 миллионов долларов, что составляет примерно 2,5% от общей рыночной капитализации USDY. В октябре 2024 года Aptos объявил, что Franklin Templeton запустил на сети Aptos фонд денежного рынка правительства США, представленный токеном BENJI (FOBXX). Кроме того, Aptos сотрудничает с Libre для продвижения токенизации ценных бумаг, переводя инвестиционные фонды Brevan Howard, BlackRock и Hamilton Lane на блокчейн, что улучшает доступ институциональных инвесторов.

Платежи с использованием стейблов

Платежи в стабильных монетах должны обеспечивать окончательность сделок и безопасность активов. Язык Move от Aptos предотвращает двойные расходы с помощью модели ресурсов, гарантируя точность каждой транзакции со стабильными монетами. Например, когда пользователь осуществляет платеж с помощью USDC на Aptos, статус транзакции строго защищен, что предотвращает потерю средств из-за уязвимостей контракта. Кроме того, низкие комиссии за Газ Aptos ( обеспечивают конкурентоспособность в сценариях мелких платежей благодаря высокой пропускной способности, распределяющей затраты ). Высокие комиссии за Газ в Ethereum ограничивают его платежные приложения, в то время как Solana, хотя и имеет низкие затраты, может подвергать пользователей риску отказа транзакций при перегрузке сети. Предварительная сортировка в пуле памяти Aptos и Block-STM обеспечивают стабильность и низкую задержку платежных транзакций.

PayFi и стабильныеcoin платежи должны учитывать децентрализацию и соблюдение нормативных требований. Децентрализованный консенсус AptosBFT снижает риск централизации, в то время как его модульная архитектура поддерживает разработчиков в внедрении проверок KYC/AML. Например, эмитент стабильныхcoin может развернуть комплайенс-контракт на Aptos, чтобы гарантировать соответствие транзакций местным нормативам, не жертвуя эффективностью сети. Это лучше, чем централизованная релейная модель Ethereum, и компенсирует потенциальные недостатки соблюдения, связанные с доминированием предложителей Solana. Сбалансированный дизайн Aptos делает его более подходящим для входа финансовых учреждений.

Потенциал Aptos в области PayFi и платежей со стабильными монетами заключается в триаде "безопасность, эффективность, соответствие". В будущем будет продолжаться продвижение массового принятия стабильных монет, создание сети трансакций через границы или сотрудничество с платежными гигантами для разработки систем расчетов на основе блокчейна. Высокая пропускная способность и низкие затраты также смогут поддерживать сценарии микроплатежей, такие как мгновенные вознаграждения для создателей контента. Нарратив Aptos может сосредоточиться на "инфраструктуре следующего поколения для платежей", привлекая как предприятия, так и пользователей.

Преимущества Aptos в области безопасности, такие как предварительная сортировка в пуле памяти, Block-STM, AptosBFT и язык Move, не только повышают устойчивость к атакам, но и закладывают прочную основу для нарративов RWA и PayFi. В области RWA его высокая безопасность и пропускная способность поддерживают токенизацию активов и масштабные сделки; в PayFi и платежах со стабильными монетами низкие затраты и высокая эффективность способствуют внедрению реальных приложений. По сравнению с Эфиром