取引ライフサイクルの深い解析:エーテル、ソラナとAptosの技術的差異

異なるパブリックチェーンの技術的な違いを比較することは、観察の視点によっては退屈に感じられることがあります。Aptosと他のパブリックチェーンの違いを迅速かつ正確に理解するためには、適切な切り口を選ぶことが重要です。この記事では、取引のライフサイクルを基準に、取引が作成されてから最終的な状態更新までの全ステップを分析します。これには、作成と開始、ブロードキャスト、ソート、実行、状態更新が含まれ、各パブリックチェーンの設計思想と技術的な選択を把握することを目的としています。

すべてのブロックチェーン取引はこの5つのステップを中心に展開されます。本稿ではAptosを中心に、その独自のデザインを分析し、イーサリアムとソラナの重要な違いを比較します。

! トランザクションのライフサイクルにおけるイーサリアム、ソラナ、アプトスの主な違いを簡単に理解する

Aptos: 楽観的並列 & 高性能設計

Aptosは高性能を強調する公链であり、その取引ライフサイクルはイーサリアムに似ていますが、独自の楽観的並行実行とメモリプールの最適化によって著しい向上を実現しています。以下はAptos上の取引ライフサイクルの重要なステップです:

創造と開始

Aptosネットワークは、軽ノード、フルノード、バリデーターで構成されています。ユーザーは軽ノード(、例えばウォレットやアプリ)を通じてトランザクションを開始し、軽ノードはトランザクションを近くのフルノードに転送し、フルノードはさらにバリデーターに同期します。

ブロードキャスト

Aptosはメモリプールを保持していますが、QuorumStoreの後ではメモリプール間で共有されません。イーサリアムとは異なり、そのメモリプールは単なる取引バッファではありません。取引がメモリプールに入った後、システムはルール(に従ってFIFOやガス料金)に基づいて事前にソートし、後続の並行実行時に取引の衝突がないようにします。この設計により、ソラナが事前に読み書き集合を宣言するという高いハードウェア要件を回避しています。

ソート

AptosはAptosBFTコンセンサスを採用しており、提案者は原則として自由にトランザクションの順序を変更することができません。aip-68は提案者に遅延したトランザクションを追加する権利を与えます。メモリプールの事前ソートは衝突回避を完了しており、ブロック生成は提案者の主導ではなく、検証者間の協力によりより依存しています。

###実行

AptosはBlock-STM技術を使用して楽観的な並行実行を実現しています。取引は衝突がないと仮定され、同時に処理されますが、実行後に衝突が発見された場合は、影響を受けた取引が再実行されます。この方法はマルチコアプロセッサを利用して効率を向上させ、TPSは160,000に達します。

ステータス更新

バリデーターの同期状態、最終性はチェックポイントによって確認され、イーサリアムのエポックメカニズムに似ていますが、より効率的です。

Aptosの核心的な利点は、楽観的並行性とメモリプールの事前ソートの組み合わせにあり、ノードの性能要求を低減するとともに、スループットを大幅に向上させます。

イーサリアム:串行実行のベンチマーク

イーサリアムはスマートコントラクトの創始者であり、パブリックチェーン技術の起点であり、その取引ライフサイクルはAptosを理解するための基礎フレームワークを提供します。

イーサリアム取引ライフサイクル

• 作成と発起: ユーザーはウォレットを通じて中継ゲートウェイまたはRPCインターフェースを介して取引を発起します。

• ブロードキャスト: 取引が公共メモリプールに入ってパッケージ化されるのを待っています。

• ソート:PoSアップグレード後、ブロック構築者は利益最大化の原則に従ってトランザクションをパッケージし、中継層が入札した後、提案者に提出します。

• 実行:EVMの串行処理取引、シングルスレッドで状態を更新します。

• 状態更新:ブロックは2つのチェックポイントを通じて最終性を確認する必要があります。

イーサリアムのシリアル実行とメモリプールの設計は性能を制限し、ブロック時間は12秒/スロットで、TPSは低い。一方、Aptosは並列実行とメモリプールの最適化を通じて質的な飛躍を実現した。

ソラナ:確定的な並行性の究極の最適化

ソラナは高性能で知られており、その取引ライフサイクルはAptosと顕著に異なり、特にメモリプールと実行方式においてそうです。

ソラナ取引ライフサイクル

• 作成と開始: ユーザーはウォレットを通じて取引を開始します。

• ブロードキャスト: 公共メモリプールなし、トランザクションは現在および次の2人の提案者に直接送信されます。

• ソート: 提案者はPoH(履歴の証明)に基づいてブロックをパッケージし、ブロック時間はわずか400ミリ秒です。

• 実行:Sealevel仮想マシンは決定論的な並行実行を採用しており、衝突を避けるために事前に読み書き集合を宣言する必要があります。

• 状態更新:BFTコンセンサスの迅速な確認。

ソラナがメモリプールを使用しない理由は、メモリプールがパフォーマンスのボトルネックになる可能性があるからです。メモリプールが存在せず、ソラナ独自のPoHコンセンサスのおかげで、ノードは迅速に取引の順序に関する合意を形成でき、取引がメモリプールで待機する必要がなく、ほぼ即座に取引が成立します。しかし、これはネットワークが過負荷の際に、取引が待機するのではなく、破棄される可能性があることも意味し、ユーザーは再度提出する必要があります。

対照的に、Aptosの楽観的並行性は読み書きセットを宣言する必要がなく、ノードの敷居が低く、TPSはより高いです。

並行実行の2つのパス: Aptos vs ソラナ

取引の実行はブロックの状態の更新を表し、取引の発起指令が最終的な状態に変換されるプロセスです。この変化はどのように理解すべきでしょうか？ノードは取引が成功したと仮定し、そのネットワーク状態への影響を計算します。この計算プロセスが実行です。

したがって、ブロックチェーンにおける並行実行とは、マルチコアプロセッサがネットワークの状態を同時に計算するプロセスを指します。現在の市場では、並行実行は決定的並行実行と楽観的並行実行の2つの方式に分かれます。この2つの開発方向の違いは、並行トランザクションの衝突をどのように防ぐか----つまり、トランザクション間に依存関係が存在するかどうかに起因しています。

これにより、取引ライフサイクルにおいて、並行取引の依存関係の競合を特定するタイミングが決定的な並行実行と楽観的並行実行の2つの開発方向の分化を決定することがわかります。Aptosとソラナは異なる方向を選択しました。

• 決定論的並行(ソラナ): 取引をブロードキャストする前に読み取りと書き込みの集合を宣言する必要があり、Sealevelエンジンは宣言に基づいて衝突のない取引を並行処理し、衝突のある取引は直列実行される。利点は効率的で、欠点はハードウェアの要求が高い。

• 楽観的並行(Aptos): 取引に衝突がないと仮定し、Block-STMによる並行実行後に検証を行い、衝突があれば再試行します。メモリプールの事前ソートにより衝突リスクが低減され、ノードの負担が軽くなります。

例: アカウントAの残高100、取引1でBに70を送信、取引2でCに50を送信。ソラナは宣言によって事前に競合を確認し、順序通りに処理します; アプトスは並行実行の後、残高不足が発見された場合、再調整を行います。アプトスの柔軟性は、より高いスケーラビリティを提供します。

メモリプールを通じて楽観的並行処理により衝突確認を事前に完了する

楽観的並行の核心思想は、並行処理される取引が衝突しないと仮定することであり、したがって取引実行前にアプリケーション側は取引声明を提出する必要がありません。取引実行後の検証時に衝突が発見された場合、Block-STMは影響を受けた取引を再実行して一貫性を確保します。

しかし、実践においては、取引の依存関係が衝突するかどうかを事前に確認しないと、実際の実行時に大量のエラーが発生し、パブリックチェーンの運用が滞る可能性があります。したがって、楽観的並行処理は単に取引が衝突しないと仮定するのではなく、ある段階でリスクを事前に回避すること、つまりそれが取引のブロードキャスト段階であるということです。

Aptosでは、取引が公共メモリプールに入った後、一定のルール(に基づいてFIFOやGas料金の高低)に従って事前にソートされ、1つのブロック内の取引が並行実行される際に衝突しないように確保されます。このことから、Aptosの提案者は実際には取引ソート能力を持たず、ネットワーク内にはブロック構築者も存在しないことがわかります。この取引の事前ソートはAptosが楽観的並行性を実現する鍵です。Solanaが取引の宣言を導入する必要があるのに対し、Aptosはこのメカニズムを必要としないため、ノード性能の要求が大幅に低下します。取引が衝突しないことを保証するためのネットワークコストにおいて、Aptosがメモリプールを追加することは、Solanaが取引宣言を導入するコストに比べてTPSへの影響ははるかに小さいです。したがって、AptosのTPSは160,000に達し、Solanaの2倍以上になります。取引の事前ソートの影響は、AptosでMEVをキャッチする難易度を高め、これはユーザーにとって利点と欠点の両方がありますが、ここでは詳述しません。

セキュリティに基づくストーリーはAptosの発展方向です

RWA ###

Aptosは現実資産のトークン化と機関金融ソリューションの推進に積極的です。イーサリアムと比較して、AptosのBlock-STMは複数の資産移転取引を並行処理でき、ネットワークの混雑による権利確認の遅延を回避します。一部のパブリックチェーンでは、取引速度は速いものの、メモリプール設計がないため、ネットワークが過負荷になると取引が廃棄され、RWAの権利確認の安定性に影響を与える可能性があります。Aptosのメモリプールの事前ソートにより、取引が順序通りに実行されることが確保されており、ピーク時でも資産記録の信頼性を維持できます。RWAには、資産分割、収益分配、コンプライアンスチェックなど、複雑なスマートコントラクトのサポートが必要です。Move言語のモジュール設計と安全性により、開発者は信頼性の高いRWAアプリケーションをより簡単に構築できます。それに対して、他のパブリックチェーンのプログラミング言語は複雑さや脆弱性のリスクを抱えており、開発コストが増加します。Aptosのエコフレンドリーさは、より多くのRWAプロジェクトの実現を引き寄せ、正の循環を形成することが期待されています。AptosのRWA分野における潜在能力は、安全性とパフォーマンスの融合にあります。将来的には、伝統的な金融機関との協力に焦点を当て、債券、株式などの高価値資産をブロックチェーンに載せ、Move言語を活用して強力なコンプライアンス基準を持つトークン化標準を構築することができます。この「安全+効率」のストーリーは、AptosがRWA市場で際立つことを可能にします。

2024年7月,Aptosはある金融機関のUSDYをエコシステムに導入することを公式発表し、主要なDEXや貸出アプリケーションに統合しました。3月10日現在、AptosにおけるUSDYの時価総額は約1500万ドルで、USDYの総時価総額の約2.5%を占めています。2024年10月、Aptosはある資産管理会社がAptos Network上でBENJIトークンを代表とするオンチェーンのアメリカ政府マネーマーケットファンド(FOBXX)を立ち上げたと発表しました。さらに、Aptosはある会社と協力して証券のトークン化を進め、複数の投資機関の投資ファンドをオンチェーン化し、機関投資家のアクセスを強化します。

ステーブルコイン決済

ステーブルコインの支払いには、取引の最終性と資産の安全性を確保する必要があります。AptosのMove言語はリソースモデルを通じて二重支払いを防ぎ、各ステーブルコインの送金の正確性を確保します。例えば、ユーザーがAptos上のUSDCで支払いを行う際、取引状態の更新は厳格に保護され、契約の脆弱性によって資金が失われることを避けます。さらに、Aptosの低ガス料金(は高TPSによるコストの分散)により、小額決済シーンで非常に競争力があります。ある公チェーンの高ガス料金はその支払いアプリケーションを制限し、別の公チェーンはコストが低いものの、ネットワークが過負荷の際の取引の廃棄リスクがユーザー体験に影響を与える可能性があります。Aptosのメモリプールの事前ソートとBlock-STMは、支払い取引の安定性と低遅延を保証します。

PayFiとステーブルコインの支払いは、分散化と規制遵守の両方を考慮する必要があります。AptosBFTの分散型コンセンサスは中央集権リスクを低減し、そのモジュール式アーキテクチャは開発者がKYC/AMLチェックを組み込むことをサポートします。例えば、ステーブルコイン発行者はAptos上でコンプライアンス契約を展開し、取引が地元の規制に適合することを確保しながら、ネットワークの効率を犠牲にしません。この点は、いくつかのパブリックチェーンの中央集権リレー方式よりも優れており、他のパブリックチェーンの提案者主導の潜在的なコンプライアンスの欠点を補います。Aptosのバランス設計は、金融機関の参入により適しています。

AptosのPayFiとステーブルコイン決済分野における潜在力は、「安全、高効率、コンプライアンス」という三位一体にあります。今後、ステーブルコインの大規模な採用を推進し、クロスボーダー決済ネットワークを構築するか、または決済大手と協力してオンチェーン決済システムを開発する予定です。高TPSと低コストは、コンテンツクリエイターのリアルタイムの報酬など、マイクロペイメントシーンもサポートします。Aptosのストーリーは「次世代の決済インフラ」に焦点を当て、企業とユーザーの双方向の流れを引き寄せることができます。

Aptosのセキュリティにおける利点----メモリプールの事前ソート、Block-STM、AptosBFT、Move言語----は、攻撃耐性を高めるだけでなく、RWAとPayFiのナラティブのための堅固な基盤を築いています。RWA分野では、その高いセキュリティとスループットが資産のトークン化と大規模な取引を支援します; PayFiとステーブルコインにおいても。