Análisis profundo del ciclo de vida de las transacciones: diferencias técnicas entre Ethereum, Solana y Aptos

Comparar las diferencias técnicas entre diferentes cadenas de bloques puede parecer tedioso debido a la perspectiva de observación. Para comprender rápida y precisamente las diferencias entre Aptos y otras cadenas de bloques, es crucial elegir el punto de entrada adecuado. Este artículo tomará como referencia el ciclo de vida de las transacciones, analizando los pasos completos desde la creación hasta la actualización del estado final, incluyendo la creación e inicio, difusión, ordenación, ejecución y actualización del estado, para captar así el enfoque de diseño y las elecciones técnicas de cada cadena de bloques.

Todas las transacciones en blockchain se desarrollan en torno a estos cinco pasos. Este artículo se centrará en Aptos, analizará su diseño único y comparará las diferencias clave entre Ethereum y Solana.

Aptos: diseño optimista y de alto rendimiento en paralelo

Aptos es una cadena pública que enfatiza el alto rendimiento, su ciclo de vida de transacciones es similar al de Ethereum, pero ha logrado mejoras significativas a través de una ejecución optimista en paralelo y una optimización de la memoria. A continuación se presentan los pasos clave en el ciclo de vida de las transacciones en Aptos:

Crear e iniciar

La red Aptos está compuesta por nodos ligeros, nodos completos y validadores. Los usuarios inician transacciones a través de nodos ligeros ( como billeteras o aplicaciones ), los nodos ligeros reenvían las transacciones a los nodos completos cercanos, y los nodos completos luego sincronizan con los validadores.

transmisión

Aptos mantiene un pool de memoria, pero no se comparte entre los pools de memoria después de QuorumStore. A diferencia de Ethereum, su pool de memoria no es solo un buffer de transacciones. Después de que una transacción entra en el pool de memoria, el sistema realiza una preordenación basada en reglas ( como FIFO o el costo de Gas ), asegurando que no haya conflictos en las transacciones durante la ejecución paralela posterior. Este diseño evita la alta demanda de hardware que requiere Solana para declarar previamente el conjunto de lectura y escritura.

orden

Aptos utiliza el consenso AptosBFT, donde los proponentes no pueden reordenar libremente las transacciones. AIP-68 otorga a los proponentes el derecho adicional de rellenar las transacciones que han sido retrasadas. La preordenación del grupo de memoria se ha completado previamente para evitar conflictos, y la generación de bloques depende más de la colaboración entre los validadores que del liderazgo del proponente.

ejecutar

Aptos utiliza la tecnología Block-STM para lograr la ejecución paralela optimista. Se asume que las transacciones no tienen conflictos y se procesan simultáneamente; si se detecta un conflicto después de la ejecución, las transacciones afectadas se volverán a ejecutar. Este enfoque aprovecha los procesadores multinúcleo para mejorar la eficiencia, con un TPS de hasta 160,000.

actualización de estado

Estado de sincronización de los validadores, la finalización se confirma a través de puntos de control, similar al mecanismo de Epoch de Ethereum, pero con mayor eficiencia.

La ventaja principal de Aptos radica en la combinación de paralelismo optimista y preordenamiento de la memoria, lo que reduce las demandas de rendimiento de los nodos y aumenta significativamente el rendimiento.

Ethereum: referencia de ejecución en serie

Ethereum, como pionero de los contratos inteligentes, es el punto de origen de la tecnología de cadenas públicas, y su ciclo de vida de transacciones proporciona un marco básico para entender Aptos.

ciclo de vida de la transacción de Ethereum

• Creación e inicio: los usuarios inician transacciones a través de la billetera mediante la puerta de enlace de retransmisión o la interfaz RPC.

• Broadcast: la transacción entra en el pool de memoria pública, esperando ser empaquetada.

• Orden: Después de la actualización de PoS, los constructores de bloques empaquetan transacciones según el principio de maximización de beneficios, y después de la licitación de la capa de retransmisión, se envían al proponente.

• Ejecución: procesamiento de transacciones EVM en serie, actualización de estado en un solo hilo.

• Actualización de estado: el bloque debe ser confirmado por dos puntos de control para su finalización.

La ejecución serial de Ethereum y el diseño de la memoria limitan el rendimiento, con un tiempo de bloque de 12 segundos/slot y un TPS bajo. En comparación, Aptos ha logrado un salto cualitativo a través de la ejecución paralela y la optimización de la memoria.

Solana: Optimización extrema de paralelismo determinista

Solana es conocida por su alto rendimiento, y su ciclo de vida de transacciones difiere significativamente del de Aptos, especialmente en lo que respecta al grupo de memoria y la forma de ejecución.

ciclo de vida de la transacción de Solana

• Crear e iniciar: los usuarios inician transacciones a través de la billetera.

• Transmisión: Sin un grupo de memoria pública, las transacciones se envían directamente a los proponentes actuales y a los dos siguientes.

• Orden: Los proponentes empaquetan bloques basados en PoH(Proof of History), el tiempo de bloque es de solo 400 milisegundos.

• Ejecución: La máquina virtual Sealevel utiliza ejecución paralela determinista, y es necesario declarar previamente el conjunto de lectura y escritura para evitar conflictos.

• Actualización de estado: Confirmación rápida del consenso BFT.

La razón por la que Solana no utiliza un pool de memoria es que el pool de memoria podría convertirse en un cuello de botella en el rendimiento. Debido a la ausencia de un pool de memoria y al consenso PoH único de Solana, los nodos pueden alcanzar rápidamente un consenso sobre el orden de las transacciones, evitando la necesidad de que las transacciones esperen en el pool de memoria, lo que permite que las transacciones se realicen casi de inmediato. Sin embargo, esto también significa que durante una sobrecarga de la red, las transacciones pueden ser descartadas en lugar de esperar, y los usuarios deben volver a enviarlas.

En comparación, el paralelismo optimista de Aptos no requiere declarar conjuntos de lectura/escritura, el umbral para los nodos es más bajo, y el TPS es más alto.

Dos rutas de ejecución paralela: Aptos vs Solana

La ejecución de una transacción representa la actualización del estado del bloque y es el proceso de transformación de la instrucción de inicio de la transacción en un estado final. ¿Cómo se entiende este cambio? El nodo asume que la transacción es exitosa y calcula su impacto en el estado de la red; este proceso de cálculo es la ejecución.

Por lo tanto, la ejecución paralela en la blockchain se refiere al proceso en el que múltiples procesadores de núcleo realizan cálculos del estado de la red simultáneamente. En el mercado actual, la ejecución paralela se divide en dos tipos: ejecución paralela determinista y ejecución paralela optimista. La diferencia entre estas dos direcciones de desarrollo radica en cómo asegurar que las transacciones paralelas no entren en conflicto, es decir, si existe una relación de dependencia entre las transacciones.

De aquí se deduce que el momento de determinar los conflictos de dependencias de transacciones paralelas en el ciclo de vida de las transacciones --- determina la diferenciación entre las dos direcciones de desarrollo de ejecución paralela determinista y ejecución paralela optimista, Aptos y Solana eligieron direcciones diferentes:

• Paralelismo determinista ( Solana ): Antes de transmitir la transacción, se debe declarar el conjunto de lectura y escritura. El motor Sealevel procesa en paralelo las transacciones sin conflictos según la declaración, mientras que las transacciones en conflicto se ejecutan de manera secuencial. La ventaja es la eficiencia, y la desventaja es la alta demanda de hardware.

• Optimista y paralelo ( Aptos ): Suponiendo que no hay conflictos en la transacción, se verifica la ejecución paralela de Block-STM después, si hay conflictos, se vuelve a intentar. La preordenación del pool de memoria reduce el riesgo de conflictos, lo que aligera la carga de los nodos.

Ejemplo: Cuenta A saldo 100, transacción 1 transfiere 70 a B, transacción 2 transfiere 50 a C. Solana confirma los conflictos anticipadamente a través de declaraciones y los procesa en orden; Aptos, si descubre que el saldo es insuficiente después de la ejecución paralela, ajusta de nuevo. La flexibilidad de Aptos lo hace más escalable.

Confirmación de conflictos anticipada a través de la memoria de la piscina de forma optimista y paralela

La idea central de la paralelización optimista es suponer que las transacciones procesadas en paralelo no entrarán en conflicto, por lo que antes de la ejecución de la transacción, la aplicación no necesita enviar una declaración de transacción. Si se detecta un conflicto durante la verificación después de la ejecución de la transacción, Block-STM volverá a ejecutar las transacciones afectadas para garantizar la consistencia.

Sin embargo, en la práctica, si no se confirma de antemano si hay conflictos en las dependencias de las transacciones, puede haber una gran cantidad de errores durante la ejecución real, lo que lleva a un funcionamiento lento de la cadena pública. Por lo tanto, la paralelización optimista no es simplemente suponer que las transacciones no tienen conflictos, sino que en una cierta etapa se evitan riesgos de antemano, y esta etapa es la etapa de difusión de transacciones.

En Aptos, una vez que las transacciones ingresan al pool de memoria pública, se preordenan según ciertas reglas ( como FIFO y el costo de Gas ) para asegurar que las transacciones dentro de un bloque no entren en conflicto durante la ejecución paralela. Como se puede ver, los proponentes de Aptos en realidad no tienen la capacidad de ordenar transacciones, y no hay constructores de bloques en la red. Esta preordenación de transacciones es clave para que Aptos implemente la paralelización optimista. A diferencia de Solana, que necesita introducir declaraciones de transacciones, Aptos no requiere este mecanismo, lo que reduce significativamente los requisitos de rendimiento para los nodos. En cuanto a los costos de red para asegurar que las transacciones no entren en conflicto, la incorporación de un pool de memoria en Aptos tiene un impacto en TPS mucho menor que el costo de introducir declaraciones de transacciones en Solana. Por lo tanto, el TPS de Aptos puede alcanzar 160,000, más del doble que Solana. El impacto de la preordenación de transacciones es que la dificultad para capturar MEV en Aptos aumenta, lo que tiene ventajas y desventajas para los usuarios, y no se profundizará en este punto.

La narrativa basada en la seguridad es la dirección de desarrollo de Aptos

RWA

Aptos está avanzando activamente en la tokenización de activos reales y soluciones de finanzas institucionales. En comparación con Ethereum, el Block-STM de Aptos puede procesar en paralelo múltiples transacciones de transferencia de activos, evitando retrasos en la certificación debido a la congestión de la red. En algunas cadenas públicas, aunque la velocidad de transacción es rápida, la falta de diseño de memoria puede llevar a que se descarten transacciones en caso de sobrecarga de la red, lo que afecta la estabilidad de la certificación de RWA. El preordenamiento de la memoria de Aptos asegura que las transacciones ingresen a la ejecución en orden, manteniendo la fiabilidad de los registros de activos incluso durante los picos. RWA requiere el apoyo de contratos inteligentes complejos, como la división de activos, la distribución de ingresos y la verificación de cumplimiento. El diseño modular y la seguridad del lenguaje Move permiten a los desarrolladores construir aplicaciones RWA confiables con mayor facilidad. En comparación, los lenguajes de programación de otras cadenas públicas pueden presentar complejidades y riesgos de vulnerabilidad, lo que aumenta los costos de desarrollo. La amigabilidad ecológica de Aptos tiene el potencial de atraer más proyectos RWA, creando un ciclo positivo. El potencial de Aptos en el ámbito de RWA radica en la combinación de seguridad y rendimiento. En el futuro, puede centrarse en colaborar con instituciones financieras tradicionales para llevar activos de alto valor como bonos y acciones a la cadena, utilizando el lenguaje Move para crear estándares de tokenización con fuerte cumplimiento. Esta narrativa de "seguridad + eficiencia" puede permitir que Aptos se destaque en el mercado de RWA.

En julio de 2024, Aptos anunció oficialmente la introducción de USDY de una institución financiera en su ecosistema, y se integró en los principales DEX y aplicaciones de préstamo. Hasta el 10 de marzo, la capitalización de mercado de USDY en Aptos era de aproximadamente 15 millones de dólares, lo que representa alrededor del 2.5% de la capitalización total de USDY. En octubre de 2024, Aptos anunció que una empresa de gestión de activos había lanzado un fondo monetario del gobierno de EE. UU. en la red Aptos, representado por el token BENJI (FOBXX). Además, Aptos está colaborando con una empresa para promover la tokenización de valores, llevando los fondos de inversión de varias instituciones de inversión a la cadena, mejorando el acceso de los inversores institucionales.

pagos de stablecoin

Los pagos con stablecoins necesitan asegurar la definitividad de las transacciones y la seguridad de los activos. El lenguaje Move de Aptos previene el doble gasto a través de un modelo de recursos, asegurando la precisión de cada transferencia de stablecoin. Por ejemplo, cuando los usuarios pagan con USDC en Aptos, el estado de la transacción está estrictamente protegido, evitando la pérdida de fondos debido a vulnerabilidades en los contratos. Además, las bajas tarifas de Gas de Aptos ( se benefician de la alta TPS que distribuye los costos ), lo que lo hace muy competitivo en escenarios de pagos pequeños. Las altas tarifas de Gas de algunas cadenas públicas limitan sus aplicaciones de pago, mientras que otras cadenas públicas, aunque tienen costos bajos, pueden enfrentar el riesgo de abandono de transacciones durante la sobrecarga de la red, lo que puede afectar la experiencia del usuario. La preordenación del grupo de memoria de Aptos y Block-STM garantizan la estabilidad y baja latencia de las transacciones de pago.

PayFi y los pagos con stablecoins deben equilibrar la descentralización y el cumplimiento regulatorio. El consenso descentralizado de AptosBFT reduce el riesgo de centralización, mientras que su arquitectura modular permite a los desarrolladores integrar verificaciones KYC/AML. Por ejemplo, un emisor de stablecoins puede desplegar contratos de cumplimiento en Aptos, asegurando que las transacciones cumplan con la normativa local sin sacrificar la eficiencia de la red. Este aspecto es superior al modelo de relé centralizado de algunas cadenas públicas y también compensa las posibles deficiencias regulatorias dominadas por proponentes en otras cadenas públicas. El diseño equilibrado de Aptos lo hace más adecuado para la entrada de instituciones financieras.

El potencial de Aptos en el ámbito de PayFi y los pagos con stablecoins radica en la tríada de "seguridad, eficiencia y cumplimiento". En el futuro, se seguirá promoviendo la adopción masiva de stablecoins, creando una red de pagos transfronterizos o colaborando con gigantes de pagos para desarrollar sistemas de liquidación en cadena. Su alta TPS y bajo costo también pueden respaldar escenarios de micropagos, como las donaciones en tiempo real de creadores de contenido. La narrativa de Aptos puede centrarse en "la infraestructura de pago de próxima generación", atrayendo tráfico bidireccional de empresas y usuarios.

Las ventajas de Aptos en términos de seguridad ---- preordenamiento de la memoria, Block-STM, AptosBFT y el lenguaje Move ---- no solo mejoran la capacidad de resistencia a ataques, sino que también establecen una base sólida para las narrativas de RWA y PayFi. En el ámbito de RWA, su alta seguridad y capacidad de procesamiento respaldan la tokenización de activos y transacciones a gran escala; en PayFi y stablecoins.