Análise aprofundada do ciclo de vida das transações: as diferenças técnicas entre Ethereum, Solana e Aptos

Comparar as diferenças técnicas entre diferentes blockchains pode parecer monótono devido a diferentes perspectivas de observação. Para compreender rápida e precisamente as diferenças entre Aptos e outras blockchains, é crucial escolher o ponto de entrada adequado. Este artigo usará o ciclo de vida das transações como base, analisando os passos completos da transação desde a criação até a atualização do estado final, incluindo criação e início, transmissão, ordenação, execução e atualização do estado, a fim de entender os conceitos de design e as escolhas técnicas de cada blockchain.

Todas as transações em blockchain giram em torno destes cinco passos. Este artigo irá centrar-se na Aptos, analisando o seu design único e comparando as principais diferenças entre o Ethereum e o Solana.

Aptos: Design otimista e de alto desempenho em paralelo

Aptos é uma blockchain pública que enfatiza o alto desempenho, seu ciclo de vida das transações é semelhante ao do Ethereum, mas alcançou melhorias significativas por meio de uma execução paralela otimista única e otimização do pool de memórias. Abaixo estão os passos chave do ciclo de vida das transações na Aptos:

Criar e iniciar

A rede Aptos é composta por nós leves, nós completos e validadores. Os usuários iniciam transações através de nós leves (, como carteiras ou aplicações ), que encaminham as transações para os nós completos próximos, que por sua vez sincronizam com os validadores.

transmissão

Aptos mantém o pool de memória, mas após o QuorumStore, os pools de memória não são compartilhados. Ao contrário do Ethereum, seu pool de memória não é apenas um buffer de transações. Depois que a transação entra no pool de memória, o sistema pré-classifica com base nas regras (, como FIFO ou taxas de Gas ), garantindo que não haja conflitos nas transações durante a execução paralela subsequente. Este design evita a alta demanda de hardware exigida pelo Solana para declarar antecipadamente os conjuntos de leitura e escrita.

ordenação

Aptos utiliza o consenso AptosBFT, onde os proponentes, em princípio, não podem ordenar livremente as transações. O aip-68 concede aos proponentes o direito adicional de preencher transações atrasadas. A pré-ordenação da pool de memória já foi concluída para evitar conflitos, e a geração de blocos depende mais da colaboração entre os validadores, em vez de ser liderada pelos proponentes.

executar

Aptos utiliza a tecnologia Block-STM para implementar a execução paralela otimista. As transações são assumidas como não conflitantes e processadas simultaneamente; se um conflito for detectado após a execução, as transações afetadas serão reexecutadas. Este método aproveita processadores multinúcleo para aumentar a eficiência, com TPS podendo chegar a 160.000.

Atualização de estado

Estado de sincronização do validador, a finalização é confirmada através de pontos de verificação, semelhante ao mecanismo de Epoch do Ethereum, mas com maior eficiência.

A principal vantagem do Aptos reside na combinação de paralelismo otimista e pré-ordenação de pool de memória, que reduz as exigências de desempenho dos nós e aumenta significativamente a capacidade de processamento.

Ethereum: Referência de Execução Sequencial

Ethereum como o pioneiro dos contratos inteligentes, é o ponto de origem da tecnologia de blockchain pública, e seu ciclo de vida de transação fornece uma estrutura básica para entender Aptos.

ciclo de vida da transação Ethereum

• Criar e iniciar: os usuários iniciam transações através da carteira via gateway de retransmissão ou interface RPC.

• Broadcast: A transação entra no pool de memória pública, aguardando ser empacotada.

• Ordenação: Após a atualização PoS, os construtores de blocos agrupam transações de acordo com o princípio da maximização do lucro, e após a licitação da camada de retransmissão, as enviam ao proponente.

• Execução: Processamento de transações EVM em série, atualização de estado em thread única.

• Atualização de status: O bloco deve ser confirmado em sua finalização por dois pontos de verificação.

A execução serial do Ethereum e o design da pool de memória limitam o desempenho, com um tempo de bloco de 12 segundos/slot e TPS relativamente baixo. Em contraste, o Aptos alcançou um salto qualitativo através da execução paralela e otimização da pool de memória.

Solana: otimização extrema de paralelismo determinístico

Solana é conhecida pelo seu alto desempenho, e o ciclo de vida das suas transações difere significativamente do Aptos, especialmente em relação ao pool de memórias e ao modo de execução.

Ciclo de vida da negociação Solana

• Criar e iniciar: os usuários iniciam transações através da carteira.

• Difusão: Sem pool de memória pública, as transações são enviadas diretamente aos proponentes atuais e aos dois seguintes.

• Ordenação: Proponentes baseados em PoH(Proof of History) empacotam blocos, o tempo de bloco é de apenas 400 milissegundos.

• Execução: A máquina virtual Sealevel utiliza execução paralela determinística, sendo necessário declarar previamente o conjunto de leitura e escrita para evitar conflitos.

• Atualização de estado: Confirmação rápida de consenso BFT.

A razão pela qual a Solana não usa um pool de memórias é que o pool de memórias pode se tornar um gargalo de desempenho. Sem um pool de memórias, e com o consenso PoH único da Solana, os nós podem rapidamente alcançar um consenso sobre a ordem das transações, evitando a necessidade de as transações ficarem em espera no pool de memórias, permitindo que as transações sejam quase instantaneamente concluídas. No entanto, isso também significa que, em caso de sobrecarga da rede, as transações podem ser descartadas em vez de esperar, e os usuários precisam reenviar.

Em comparação, a paralelização otimista do Aptos não requer a declaração de conjuntos de leitura e escrita, o limiar para os nós é mais baixo, mas o TPS é maior.

Duas vias de execução paralela: Aptos vs Solana

A execução de uma transação representa a atualização do estado do bloco, sendo o processo de conversão da instrução de início da transação em um estado com finalização. Como entender essa mudança? O nó assume que a transação é bem-sucedida e calcula seu impacto no estado da rede; esse processo de cálculo é a execução.

Assim, a execução paralela em blockchain refere-se ao processo em que processadores multicore calculam simultaneamente o estado da rede. No mercado atual, a execução paralela é dividida em duas abordagens: execução paralela determinística e execução paralela otimista. A diferença entre estas duas direções de desenvolvimento reside em como garantir que as transações paralelas não entrem em conflito - ou seja, se existe uma relação de dependência entre as transações.

Como podemos ver, o momento de determinar os conflitos de dependência entre transações paralelas durante o ciclo de vida da transação --- determina a divergência entre as duas direções de desenvolvimento da execução paralela determinística e da execução paralela otimista. Aptos e Solana escolheram direções diferentes:

• Paralelismo determinístico ( Solana ): É necessário declarar o conjunto de leitura e escrita antes da transmissão da transação, o motor Sealevel processa transações sem conflitos em paralelo com base na declaração, enquanto transações conflitantes são executadas em série. A vantagem é a eficiência, a desvantagem é a alta demanda por hardware.

• Otimista e paralelo ( Aptos ): supõe que as transações não tenham conflitos, a execução paralela do Block-STM é verificada posteriormente; se houver conflitos, será feita uma nova tentativa. A pré-ordenação do pool de memórias reduz o risco de conflitos, aliviando a carga dos nós.

Exemplo: Conta A com saldo 100, Transação 1 transfere 70 para B, Transação 2 transfere 50 para C. Solana confirma conflitos antecipadamente por meio de declarações e processa em ordem; Aptos, após execução paralela, se descobrir saldo insuficiente, ajusta novamente. A flexibilidade do Aptos torna-o mais escalável.

Conclusão antecipada da confirmação de conflitos através do pool de memória com otimização paralela

A ideia central da paralelização otimista é assumir que as transações processadas em paralelo não entrarão em conflito, portanto, antes da execução da transação, o lado da aplicação não precisa submeter uma declaração de transação. Se, após a execução da transação, for detectado um conflito durante a validação, o Block-STM irá reexecutar as transações afetadas para garantir a consistência.

No entanto, na prática, se não forem confirmados antecipadamente se os requisitos da transação estão em conflito, podem ocorrer muitos erros durante a execução real, levando a uma lentidão na operação da cadeia pública. Portanto, a paralelização otimista não é simplesmente assumir que as transações não têm conflitos, mas sim evitar riscos antecipadamente em uma determinada fase, que é a fase de transmissão da transação.

No Aptos, após as transações entrarem no pool público de memória, elas serão pré-ordenadas de acordo com certas regras (, como FIFO e taxas de Gas ), para garantir que as transações dentro de um bloco não entrem em conflito durante a execução paralela. Assim, é evidente que os proponentes do Aptos na verdade não possuem a capacidade de ordenar transações e não existem construtores de blocos na rede. Esta pré-ordenação de transações é a chave para a implementação da paralelização otimista no Aptos. Ao contrário do Solana, que precisa introduzir declarações de transações, o Aptos não requer esse mecanismo, reduzindo significativamente os requisitos de desempenho dos nós. Em termos de sobrecarga de rede para garantir que as transações não entrem em conflito, a adição do pool de memória no Aptos tem um impacto muito menor na TPS em comparação ao custo da introdução de declarações de transações no Solana. Portanto, a TPS do Aptos pode alcançar 160.000, mais do que o dobro do Solana. O impacto da pré-ordenação de transações é que a captura de MEV no Aptos se torna mais difícil, o que apresenta prós e contras para os usuários, e não será discutido aqui.

A narrativa baseada na segurança é a direção de desenvolvimento da Aptos

RWA

Aptos está ativamente promovendo a tokenização de ativos reais e soluções financeiras institucionais. Comparado ao Ethereum, o Block-STM da Aptos pode processar várias transações de transferência de ativos em paralelo, evitando atrasos na verificação de direitos devido à congestão da rede. Em algumas blockchains públicas, apesar da rápida velocidade de transação, a falta de design de pool de memórias pode resultar na rejeição de transações durante a sobrecarga da rede, afetando a estabilidade da verificação de direitos de ativos reais (RWA). O pré-ordenamento do pool de memórias da Aptos garante que as transações entrem na execução em ordem, mantendo a confiabilidade dos registros de ativos, mesmo durante os períodos de pico. RWA exige suporte de contratos inteligentes complexos, como divisão de ativos, distribuição de rendimentos e verificações de conformidade. O design modular e a segurança da linguagem Move permitem que os desenvolvedores construam aplicativos RWA confiáveis com mais facilidade. Em contrapartida, as linguagens de programação de outras blockchains públicas podem apresentar complexidade e riscos de vulnerabilidades, aumentando os custos de desenvolvimento. A sustentabilidade ecológica da Aptos promete atrair mais projetos RWA, formando um ciclo positivo. O potencial da Aptos no campo RWA reside na combinação de segurança e desempenho. No futuro, pode se concentrar na colaboração com instituições financeiras tradicionais para levar ativos de alto valor, como títulos e ações, para a blockchain, utilizando a linguagem Move para criar padrões de tokenização com forte conformidade. Essa narrativa de "segurança + eficiência" pode permitir que a Aptos se destaque no mercado de RWA.

Em julho de 2024, a Aptos anunciou a introdução do USDY de uma determinada instituição financeira em seu ecossistema, com integração em DEXs principais e aplicações de empréstimo. Até 10 de março, o valor de mercado do USDY na Aptos era de cerca de 15 milhões de dólares, representando aproximadamente 2,5% do valor total de mercado do USDY. Em outubro de 2024, a Aptos anunciou que uma determinada empresa de gestão de ativos lançou um fundo monetário do governo dos EUA em blockchain, representado pelo token BENJI, (FOBXX), na Aptos Network. Além disso, a Aptos colaborou com uma empresa para promover a tokenização de títulos, colocando os fundos de investimento de várias instituições de investimento em blockchain, aumentando o acesso dos investidores institucionais.

pagamento em stablecoin

Os pagamentos em stablecoin precisam garantir a finalização das transações e a segurança dos ativos. A linguagem Move da Aptos evita a dupla gasto através de um modelo de recursos, assegurando a precisão de cada transferência de stablecoin. Por exemplo, quando os usuários pagam com USDC na Aptos, o estado da transação é rigidamente protegido, evitando a perda de fundos devido a vulnerabilidades de contrato. Além disso, as baixas taxas de Gas da Aptos ( são resultado da alta TPS que compartilha os custos ), tornando-a altamente competitiva em cenários de pagamentos de baixo valor. As altas taxas de Gas de algumas blockchains públicas limitam suas aplicações de pagamento, enquanto outras blockchains, embora tenham custos baixos, podem apresentar riscos de descarte de transações em caso de sobrecarga da rede, o que pode afetar a experiência do usuário. A pré-ordenção do pool de memórias da Aptos e o Block-STM garantem a estabilidade e baixa latência das transações de pagamento.

PayFi e pagamentos em stablecoins precisam equilibrar descentralização e conformidade regulatória. O consenso descentralizado AptosBFT reduz o risco de centralização, enquanto sua arquitetura modular permite que os desenvolvedores integrem verificações KYC/AML. Por exemplo, um emissor de stablecoins pode implantar contratos de conformidade na Aptos, garantindo que as transações estejam em conformidade com as regulamentações locais, sem sacrificar a eficiência da rede. Isso é superior ao modelo de retransmissão centralizada de algumas blockchains públicas e também compensa as possíveis lacunas de conformidade dominadas pelos proponentes de outras blockchains públicas. O design equilibrado da Aptos a torna mais adequada para a entrada de instituições financeiras.

O potencial da Aptos no campo dos pagamentos PayFi e das stablecoins reside na tríade de "segurança, eficiência e conformidade". No futuro, continuará a impulsionar a adoção em grande escala de stablecoins, construindo uma rede de pagamentos transfronteiriços, ou colaborando com gigantes dos pagamentos para desenvolver sistemas de liquidação on-chain. Altas TPS e baixos custos também podem suportar cenários de micropagamentos, como recompensas em tempo real para criadores de conteúdo. A narrativa da Aptos pode focar na "próxima geração de infraestrutura de pagamentos", atraindo fluxo bidirecional de empresas e usuários.

As vantagens do Aptos em segurança ---- pré-ordenação de pool de memória, Block-STM, AptosBFT e linguagem Move ---- não apenas melhoraram a capacidade de resistência a ataques, mas também estabeleceram uma base sólida para as narrativas RWA e PayFi. No campo RWA, sua alta segurança e capacidade de throughput suportam a tokenização de ativos e transações em grande escala; em PayFi e stablecoins