Analyse approfondie du cycle de vie des transactions : différences techniques entre Ethereum, Solana et Aptos

Comparer les différences techniques entre différentes blockchains peut sembler ennuyeux selon le point de vue observé. Pour comprendre rapidement et précisément les différences entre Aptos et d'autres blockchains, il est crucial de choisir un angle d'approche approprié. Cet article s'appuiera sur le cycle de vie des transactions pour analyser les étapes complètes du processus de transaction, depuis sa création jusqu'à sa mise à jour finale, y compris la création et l'initiation, la diffusion, le tri, l'exécution et la mise à jour de l'état, afin de saisir les idées de conception et les compromis techniques de chaque blockchain.

Toutes les transactions sur la blockchain s'articulent autour de ces cinq étapes. Cet article se concentrera sur Aptos, analysera sa conception unique et comparera les différences clés entre Ethereum et Solana.

Aptos : Conception optimiste et haute performance de l'exécution parallèle

Aptos est une chaîne publique qui met l'accent sur la haute performance, dont le cycle de vie des transactions est similaire à celui d'Ethereum, mais qui a réalisé des améliorations significatives grâce à une exécution parallèle optimiste unique et à une optimisation de la mémoire. Voici les étapes clés du cycle de vie des transactions sur Aptos :

création et lancement

Le réseau Aptos est composé de nœuds légers, de nœuds complets et de validateurs. Les utilisateurs initient des transactions via des nœuds légers ( tels que des portefeuilles ou des applications ), les nœuds légers transmettent les transactions aux nœuds complets à proximité, et les nœuds complets synchronisent ensuite avec les validateurs.

diffusion

Aptos a conservé le pool de mémoire, mais les pools de mémoire ne sont pas partagés après QuorumStore. Contrairement à Ethereum, son pool de mémoire n'est pas seulement un tampon de transactions. Après qu'une transaction entre dans le pool de mémoire, le système effectue un prétri selon les règles ( telles que FIFO ou les frais de Gas ), garantissant l'absence de conflit lors de l'exécution parallèle ultérieure des transactions. Cette conception évite les exigences matérielles élevées de Solana liées à la nécessité de déclarer à l'avance les ensembles de lecture et d'écriture.

tri

Aptos utilise le consensus AptosBFT, les proposeurs ne peuvent en principe pas trier librement les transactions, l'aip-68 confère aux proposeurs le droit supplémentaire de remplir les transactions retardées. Le pré-tri du pool de mémoire a été effectué à l'avance pour éviter les conflits, la génération de blocs dépend davantage de la collaboration entre validateurs que du leadership des proposeurs.

exécuter

Aptos utilise la technologie Block-STM pour réaliser une exécution parallèle optimiste. Les transactions sont supposées sans conflit et traitées simultanément. Si un conflit est découvert après exécution, les transactions affectées seront réexécutées. Cette méthode utilise des processeurs multicœurs pour améliorer l'efficacité, avec un TPS pouvant atteindre 160 000.

mise à jour de l'état

État de synchronisation des validateurs, la finalité est confirmée par des points de contrôle, similaire au mécanisme Epoch d'Ethereum, mais avec une efficacité supérieure.

L'avantage clé d'Aptos réside dans la combinaison du parallélisme optimiste et du prétri des pools de mémoire, ce qui réduit à la fois les exigences de performance des nœuds et améliore considérablement le débit.

Ethereum : référence d'exécution sérielle

Ethereum, en tant que pionnier des contrats intelligents, est le point de départ de la technologie des chaînes publiques, et son cycle de vie des transactions fournit un cadre de base pour comprendre Aptos.

cycle de vie des transactions Ethereum

• Création et lancement : Les utilisateurs initient des transactions via un portefeuille en utilisant un réseau de relais ou une interface RPC.

• Diffusion : La transaction entre dans le pool de mémoire public, en attente d'emballage.

• Tri : Après la mise à niveau PoS, les constructeurs de blocs empaquettent les transactions selon le principe de maximisation des profits, soumettant après enchère de couche relais au proposeur.

• Exécution : traitement des transactions EVM en série, mise à jour de l'état en un seul thread.

• Mise à jour de l'état : le bloc doit être confirmé par deux points de contrôle pour son caractère définitif.

La conception d'exécution en série et de pool de mémoire d'Ethereum limite les performances, le temps de bloc étant de 12 secondes/par créneau, avec un TPS relativement bas. En revanche, Aptos a réalisé un saut qualitatif grâce à une exécution parallèle et à une optimisation du pool de mémoire.

Solana : optimisation extrême avec parallélisme déterministe

Solana est connue pour sa haute performance, et son cycle de vie des transactions diffère considérablement de celui d'Aptos, notamment en ce qui concerne le pool de mémoire et les méthodes d'exécution.

Cycle de vie des transactions Solana

• Créer et initier : L'utilisateur initie la transaction via le portefeuille.

• Diffusion : pas de pool de mémoire publique, les transactions sont envoyées directement aux proposeurs actuels et aux deux suivants.

• Tri : Les proposeurs basés sur PoH(Preuve d'Histoire) empaquettent les blocs, le temps de bloc n'est que de 400 millisecondes.

• Exécution : La machine virtuelle Sealevel adopte une exécution parallèle déterministe, nécessitant de déclarer à l'avance les ensembles de lecture et d'écriture pour éviter les conflits.

• Mise à jour de l'état : confirmation rapide du consensus BFT.

La raison pour laquelle Solana n'utilise pas de pool de mémoire est que le pool de mémoire peut devenir un goulot d'étranglement en termes de performance. En l'absence de pool de mémoire, et grâce au consensus PoH unique de Solana, les nœuds peuvent rapidement parvenir à un consensus sur l'ordre des transactions, évitant ainsi la nécessité que les transactions fassent la queue dans le pool de mémoire, permettant aux transactions de se réaliser presque instantanément. Cependant, cela signifie également qu'en cas de surcharge du réseau, les transactions peuvent être rejetées plutôt qu'attendues, et les utilisateurs doivent les soumettre à nouveau.

En comparaison, l'optimisme parallèle d'Aptos ne nécessite pas de déclarer des ensembles de lecture/écriture, le seuil d'entrée des nœuds est plus bas, mais le TPS est plus élevé.

Deux chemins d'exécution parallèle : Aptos vs Solana

L'exécution d'une transaction représente la mise à jour de l'état du bloc, c'est le processus par lequel l'instruction de lancement de la transaction est transformée en un état final. Comment comprendre ce changement ? Le nœud suppose que la transaction est réussie et calcule son impact sur l'état du réseau, ce processus de calcul est l'exécution.

Ainsi, l'exécution parallèle dans la blockchain fait référence au processus par lequel un processeur multi-cœur calcule simultanément l'état du réseau. Sur le marché actuel, l'exécution parallèle se divise en deux modes : l'exécution parallèle déterministe et l'exécution parallèle optimiste. La différence entre ces deux directions de développement réside dans la manière de garantir qu'il n'y ait pas de conflits entre les transactions parallèles, c'est-à-dire s'il existe des relations de dépendance entre les transactions.

Il en ressort que le moment de déterminer les conflits de dépendances de transactions parallèles dans le cycle de vie des transactions --- détermine la différenciation entre l'exécution parallèle déterministe et l'exécution parallèle optimiste. Aptos et Solana ont choisi des directions différentes :

• Parallélisme déterministe ( Solana ) : Avant de diffuser une transaction, il est nécessaire de déclarer un ensemble de lecture et d'écriture. Le moteur Sealevel traite les transactions sans conflit en parallèle selon les déclarations, tandis que les transactions en conflit s'exécutent en série. L'avantage est l'efficacité, l'inconvénient est la forte demande en matériel.

• Optimiste et parallèle ( Aptos ) : Supposons qu'il n'y ait pas de conflits de transactions, la vérification après l'exécution parallèle par Block-STM, en cas de conflit, une nouvelle tentative sera effectuée. Le pré-tri du pool de mémoire réduit le risque de conflit, la charge des nœuds est plus légère.

Exemple : Le solde du compte A est de 100, la transaction 1 transfère 70 à B, la transaction 2 transfère 50 à C. Solana confirme les conflits à l'avance par déclaration et traite en séquence ; Aptos, après exécution parallèle, ajuste de nouveau si le solde est insuffisant. La flexibilité d'Aptos le rend plus évolutif.

Confirmation anticipée des conflits via un pool de mémoire en parallèle optimiste

L'idée fondamentale de l'optimisme parallèle est de supposer que les transactions traitées en parallèle ne vont pas entrer en conflit, donc avant l'exécution des transactions, l'application n'a pas besoin de soumettre de déclaration de transaction. Si un conflit est découvert lors de la vérification après l'exécution des transactions, Block-STM réexécutera les transactions affectées pour garantir la cohérence.

Cependant, dans la pratique, si l'on ne confirme pas à l'avance si les dépendances des transactions sont en conflit, il pourrait y avoir de nombreuses erreurs lors de l'exécution réelle, ce qui entraînerait un ralentissement du fonctionnement de la chaîne publique. Ainsi, la parallélisation optimiste n'est pas simplement une hypothèse selon laquelle il n'y a pas de conflit entre les transactions, mais consiste à éviter les risques à l'avance à une certaine étape, qui est l'étape de diffusion des transactions.

Sur Aptos, une fois qu'une transaction entre dans le pool de mémoire public, elle est pré-triée selon certaines règles ( telles que FIFO et les frais de Gas ), garantissant qu'aucune transaction dans un bloc ne sera en conflit lors de l'exécution parallèle. Il en ressort que les proposeurs d'Aptos n'ont en réalité pas la capacité de trier les transactions, et il n'existe pas de constructeurs de blocs dans le réseau. Ce pré-tri des transactions est la clé de la parallélisation optimiste d'Aptos. Contrairement à Solana qui doit introduire des déclarations de transaction, Aptos n'a pas besoin de ce mécanisme, ce qui réduit considérablement les exigences de performance des nœuds. En termes de frais de réseau pour assurer l'absence de conflit des transactions, l'impact de l'ajout du pool de mémoire sur le TPS d'Aptos est bien moindre que le coût de l'introduction des déclarations de transaction par Solana. Ainsi, le TPS d'Aptos peut atteindre 160 000, soit plus du double de celui de Solana. L'impact du pré-tri des transactions rend la capture de MEV plus difficile sur Aptos, ce qui présente des avantages et des inconvénients pour les utilisateurs, que je ne détaillerai pas ici.

Le récit basé sur la sécurité est la direction de développement d'Aptos

RWA

Aptos s'engage activement dans la tokenisation des actifs réels et les solutions financières institutionnelles. Par rapport à Ethereum, le Block-STM d'Aptos peut traiter en parallèle plusieurs transactions de transfert d'actifs, évitant ainsi les retards de certification causés par la congestion du réseau. Sur certaines chaînes publiques, bien que la vitesse de transaction soit rapide, l'absence de conception de pool de mémoire peut entraîner le rejet des transactions en cas de surcharge du réseau, affectant la stabilité de la certification des RWA. Le pré-tri du pool de mémoire d'Aptos garantit que les transactions entrent en exécution dans l'ordre, maintenant la fiabilité des enregistrements d'actifs même en période de pointe. Les RWA nécessitent un support complexe de contrats intelligents, tels que le fractionnement des actifs, la répartition des revenus et les vérifications de conformité. La conception modulaire et la sécurité du langage Move permettent aux développeurs de construire plus facilement des applications RWA fiables. En revanche, les langages de programmation d'autres chaînes publiques peuvent présenter des complexités et des risques de vulnérabilité, augmentant ainsi les coûts de développement. L'écologie d'Aptos devrait attirer davantage de projets RWA, formant un cycle positif. Le potentiel d'Aptos dans le domaine des RWA réside dans la combinaison de sécurité et de performance. À l'avenir, elle pourrait se concentrer sur la collaboration avec des institutions financières traditionnelles pour mettre en chaîne des actifs de grande valeur tels que des obligations et des actions, en utilisant le langage Move pour créer des normes de tokenisation fortement conformes. Ce récit "sécurité + efficacité" permet à Aptos de se démarquer sur le marché des RWA.

En juillet 2024, Aptos a annoncé l'intégration de l'USDY d'une certaine institution financière dans son écosystème, et son intégration dans les principales applications DEX et de prêt. Au 10 mars, la capitalisation boursière de l'USDY sur Aptos était d'environ 15 millions de dollars, représentant environ 2,5 % de la capitalisation boursière totale de l'USDY. En octobre 2024, Aptos a annoncé qu'une certaine société de gestion d'actifs avait lancé sur le réseau Aptos un fonds monétaire du gouvernement américain représenté par le jeton BENJI (FOBXX). De plus, Aptos a collaboré avec une certaine entreprise pour promouvoir la tokenisation des titres, intégrant les fonds d'investissement de plusieurs institutions dans la blockchain, renforçant l'accès des investisseurs institutionnels.

paiement en stablecoin

Les paiements en stablecoin doivent garantir la finalité des transactions et la sécurité des actifs. Le langage Move d'Aptos empêche les doubles dépenses grâce à un modèle de ressources, garantissant l'exactitude de chaque transfert de stablecoin. Par exemple, lorsque les utilisateurs effectuent un paiement en USDC sur Aptos, l'état de la transaction est strictement protégé, évitant ainsi la perte de fonds due à des failles de contrat. De plus, les faibles frais de Gas d'Aptos (, grâce à un TPS élevé répartissant les coûts ), le rendent extrêmement compétitif dans les scénarios de paiements de faible montant. Les frais de Gas élevés de certaines blockchains publiques limitent leurs applications de paiement, tandis que d'autres blockchains, bien que moins coûteuses, peuvent voir le risque de rejet des transactions en cas de surcharge du réseau, ce qui peut affecter l'expérience utilisateur. Le pré-tri des pools de mémoire d'Aptos et Block-STM garantissent la stabilité et la faible latence des transactions de paiement.

PayFi et les paiements en stablecoins doivent concilier décentralisation et conformité réglementaire. Le consensus décentralisé AptosBFT réduit les risques de centralisation, tandis que son architecture modulaire permet aux développeurs d'intégrer des vérifications KYC/AML. Par exemple, un émetteur de stablecoins peut déployer un contrat de conformité sur Aptos, garantissant que les transactions respectent la réglementation locale, sans sacrifier l'efficacité du réseau. Cela est supérieur à certains modèles de relais centralisés de chaînes publiques et compense les lacunes potentielles en matière de conformité dominées par d'autres proposeurs de chaînes publiques. La conception équilibrée d'Aptos la rend plus adaptée à l'entrée des institutions financières.

Le potentiel d'Aptos dans le domaine des paiements PayFi et des stablecoins réside dans la triade "sécurité, efficacité, conformité". À l'avenir, il continuera à promouvoir l'adoption à grande échelle des stablecoins, à créer un réseau de paiements transfrontaliers, ou à collaborer avec des géants des paiements pour développer un système de règlement sur la chaîne. Un TPS élevé et des coûts faibles peuvent également soutenir des scénarios de micropaiement, comme les dons en temps réel aux créateurs de contenu. Le récit d'Aptos peut se concentrer sur "les infrastructures de paiement de nouvelle génération", attirant ainsi un flux bidirectionnel d'entreprises et d'utilisateurs.

Les avantages d'Aptos en matière de sécurité ---- pré-tri du pool de mémoire, Block-STM, AptosBFT et le langage Move ---- non seulement augmentent la résistance aux attaques, mais posent également une base solide pour les récits RWA et PayFi. Dans le domaine RWA, sa haute sécurité et son débit soutiennent la tokenisation d'actifs et les transactions à grande échelle ; dans PayFi et les stablecoins.