Глибокий аналіз життєвого циклу транзакцій: технічні відмінності Ethereum, Solana та Aptos

Порівняння технічних відмінностей різних публічних блокчейнів може здаватися нудним через різні кути спостереження. Щоб швидко та точно зрозуміти відмінності між Aptos та іншими публічними блокчейнами, вибір відповідної точки входу є надзвичайно важливим. У цій статті ми візьмемо за основу життєвий цикл транзакції, щоб проаналізувати повний процес транзакції від створення до оновлення остаточного стану, включаючи створення та ініціювання, трансляцію, сортування, виконання та оновлення стану, щоб зрозуміти проектні ідеї та технічні компроміси різних публічних блокчейнів.

Усі транзакції блокчейну обертаються навколо цих п'яти кроків. У цій статті буде зосереджено на Aptos, розглянуто його унікальний дизайн та порівняно ключові відмінності між Ethereum та Solana.

Aptos: оптимістичний паралелізм та висока продуктивність

Aptos є блокчейном, що акцентує увагу на високій продуктивності, його життєвий цикл транзакцій подібний до Ethereum, але через унікальне оптимістичне паралельне виконання та оптимізацію пам'яті досягає значного підвищення. Ось ключові етапи життєвого циклу транзакцій на Aptos:

створення та ініціювання

Мережа Aptos складається з легких вузлів, повних вузлів і валідаторів. Користувачі через легкі вузли (, такі як гаманці або додатки ), ініціюють транзакції, легкі вузли передають транзакції найближчим повним вузлам, а повні вузли синхронізуються з валідаторами.

трансляція

Aptos зберігає пам'ять пулу, але після QuorumStore між пам'яттю пулів немає спільного доступу. На відміну від Ethereum, його пам'ять пулу не є лише буфером для транзакцій. Після входження транзакції в пам'ять пулу система за правилами (, такими як FIFO або витрати газу ), виконує попередню сортування, що забезпечує відсутність конфліктів під час подальшого паралельного виконання транзакцій. Такий дизайн уникає високих вимог до апаратного забезпечення, які потребує Solana для попереднього оголошення наборів читання та запису.

сортування

Aptos використовує консенсус AptosBFT, пропонент зазвичай не може вільно сортувати транзакції, aip-68 надає пропоненту додаткове право заповнювати затримані транзакції. Передсортування в пам'яті було завершено для уникнення конфліктів, генерація блоків більше залежить від співпраці між валідаторами, а не від домінування пропонента.

виконання

Aptos використовує технологію Block-STM для реалізації оптимістичного паралельного виконання. Транзакції вважаються безконфліктними і обробляються одночасно, якщо під час виконання виявляється конфлікт, то постраждалі транзакції повторно виконуються. Цей підхід використовує багатоядерні процесори для підвищення ефективності, TPS може досягати 160,000.

Оновлення статусу

Стан синхронізації валідатора, остаточність підтверджується через контрольні точки, подібно до механізму Epoch в Ethereum, але з більшою ефективністю.

Основна перевага Aptos полягає в поєднанні оптимістичного паралелізму та попередньої сортировки пулу пам'яті, що знижує вимоги до продуктивності вузлів і суттєво підвищує пропускну здатність.

Ethereum: базове виконання послідовно

Ethereum як творець смарт-контрактів є початком технології публічних блокчейнів, а його життєвий цикл транзакцій забезпечує базову структуру для розуміння Aptos.

Життєвий цикл транзакцій Ethereum

• Створення та ініціювання: Користувачі ініціюють транзакції через гаманець за допомогою релейного шлюзу або RPC-інтерфейсу.

• Трансляція: Торгівля входить в публічний мемпул, чекає на упаковку.

• Сортування: Після оновлення PoS, будівельники блоків упаковують транзакції відповідно до принципу максимізації прибутку, після аукціону на релейному шарі подають їх пропозицієві.

• Виконання: EVM послідовна обробка транзакцій, однониткове оновлення стану.

• Оновлення статусу: блок має бути підтверджений через дві контрольні точки для підтвердження остаточності.

Обмеження продуктивності серійного виконання та дизайну пам'яті Ethereum становлять 12 секунд/слот на блок, що призводить до низького TPS. На відміну від цього, Aptos досяг якісного стрибка завдяки паралельному виконанню та оптимізації пулу пам'яті.

Solana: максимальна оптимізація з детермінованим паралелізмом

Solana відомий високою продуктивністю, його життєвий цикл транзакцій відрізняється від Aptos, особливо в пулі пам'яті та способах виконання.

Життєвий цикл торгівлі Solana

• Створення та ініціація: Користувач ініціює транзакцію через гаманець.

• Трансляція: без публічного пулу пам'яті, транзакції надсилаються безпосередньо поточному та двом наступним пропонентам.

• Сортування: Пропонент на основі PoH(Proof of History) пакує блоки, час блоку лише 400 мілісекунд.

• Виконання: віртуальна машина Sealevel використовує детерміноване паралельне виконання, для уникнення конфліктів необхідно заздалегідь оголосити набори читання та запису.

• Оновлення статусу: Швидке підтвердження консенсусу BFT.

Причина, чому Solana не використовує мемпул, полягає в тому, що мемпул може стати вузьким місцем продуктивності. Завдяки відсутності мемпулу та унікальному консенсусу PoH Solana, вузли можуть швидко досягати консенсусу щодо порядку транзакцій, що усуває необхідність черги транзакцій у мемпулі, і транзакції можуть здійснюватися практично миттєво. Однак це також означає, що в умовах перевантаження мережі транзакції можуть бути скасовані, а не чекати, і користувачам потрібно повторно подавати їх.

На відміну від цього, оптимістичний паралелізм Aptos не вимагає оголошення наборів читання/запису, поріг для вузлів нижчий, а TPS вищий.

Два шляхи паралельного виконання: Aptos проти Solana

Виконання транзакцій є оновленням стану блоку, яке є процесом перетворення команди ініціації транзакції в стан з остаточним результатом. Як розуміти цю зміну? Вузол припускає, що транзакція успішна, обчислює її вплив на стан мережі, і цей обчислювальний процес є виконанням.

Отже, паралельне виконання в блокчейні відноситься до процесу одночасного обчислення стану мережі багато-ядерним процесором. У поточному ринку паралельне виконання ділиться на два види: детерміністичне паралельне виконання та оптимістичне паралельне виконання. Різниця між цими двома напрямками розробки полягає в тому, як забезпечити, щоб паралельні транзакції не конфліктували – тобто, чи існує залежність між транзакціями.

Отже, видно, що момент визначення конфліктів залежностей паралельних транзакцій у життєвому циклі транзакцій — визначає розподіл між двома напрямками розробки: детерміноване паралельне виконання та оптимістичне паралельне виконання. Aptos та Solana обрали різні напрямки:

• Детермінований паралелізм ( Solana ): перед трансакцією необхідно оголосити множини читання та запису, двигун Sealevel здійснює паралельну обробку безконфліктних транзакцій згідно з оголошенням, конфліктні транзакції виконуються послідовно. Перевага полягає в ефективності, недолік - у високих вимогах до апаратного забезпечення.

• Оптимістичний паралелізм ( Aptos ): Припустимо, що транзакції не конфліктують, Block-STM паралельно виконує перевірку, у разі конфлікту повторює спробу. Попереднє сортування в мемпулі знижує ризик конфліктів, зменшуючи навантаження на вузли.

Приклад: Баланс рахунку A 100, транзакція 1 переказує 70 до B, транзакція 2 переказує 50 до C. Solana підтверджує конфлікти завчасно через декларації, обробляючи в порядку; Aptos виконує паралельно, і якщо виявляє недостатній баланс, переналаштовує. Гнучкість Aptos робить його більш масштабованим.

Оптимістичне паралельне підтвердження конфліктів через пул пам'яті

Оптимістична паралельність базується на припущенні, що паралельно оброблювані транзакції не будуть конфліктувати, тому на стороні застосунку не потрібно подавати декларацію транзакції перед її виконанням. Якщо під час верифікації після виконання транзакції виявлено конфлікт, Block-STM повторно виконає постраждалі транзакції для забезпечення узгодженості.

Однак на практиці, якщо заздалегідь не підтвердити, чи є конфлікти в залежностях транзакцій, під час реального виконання може виникнути велика кількість помилок, що призводить до затримки роботи публічної мережі. Тому оптимістичне паралельне виконання не є простим припущенням про відсутність конфліктів у транзакціях, а є етапом, на якому заздалегідь уникнули ризику, і цей етап - це етап трансляції транзакцій.

На Aptos, після того як транзакції потрапляють у публічний пул пам'яті, вони попередньо сортуються відповідно до певних правил (, таких як FIFO та вартість газу ), щоб забезпечити, що транзакції в блоці не будуть конфліктувати під час паралельного виконання. Отже, можна побачити, що пропонувальники Aptos насправді не мають можливості сортування транзакцій, і в мережі немає будівельників блоків. Це попереднє сортування транзакцій є ключем до реалізації оптимістичного паралелізму Aptos. На відміну від Solana, яка потребує впровадження декларацій транзакцій, Aptos не потребує цього механізму, тому вимоги до продуктивності вузлів значно знижуються. Що стосується витрат мережі для забезпечення несуперечності транзакцій, вплив пам'яті Aptos на TPS значно менший, ніж витрати Solana на впровадження декларацій транзакцій. Таким чином, TPS Aptos може досягати 160 000, що більше ніж вдвічі перевищує Solana. Вплив попереднього сортування транзакцій ускладнює захоплення MEV на Aptos, що має свої плюси і мінуси для користувачів, про що тут більше не йдеться.

Наратив, заснований на безпеці, є напрямком розвитку Aptos

RWA

Aptos активно просуває токенізацію реальних активів та фінансові рішення для інститутів. На відміну від Ethereum, Block-STM Aptos може паралельно обробляти кілька транзакцій з передачею активів, уникаючи затримок у підтвердженні прав власності через затори в мережі. На деяких публічних блокчейнах, хоча швидкість транзакцій висока, відсутність дизайну пулу пам'яті може призвести до відкидання транзакцій під час перевантаження мережі, що вплине на стабільність підтвердження прав власності на RWA. Пре-сортування пулу пам'яті Aptos забезпечує послідовний вхід транзакцій для виконання, навіть у пікові періоди, що дозволяє підтримувати надійність записів активів. RWA потребує складної підтримки смарт-контрактів, таких як розподіл активів, розподіл доходів та перевірка відповідності. Модульний дизайн та безпека мови Move дозволяють розробникам легше створювати надійні додатки RWA. На відміну від цього, мови програмування інших публічних блокчейнів можуть містити складності та ризики вразливостей, що підвищує витрати на розробку. Екологічна дружність Aptos має потенціал залучити більше проектів RWA, формуючи позитивний цикл. Потенціал Aptos у сфері RWA полягає в поєднанні безпеки та продуктивності. У майбутньому він може зосередитись на співпраці з традиційними фінансовими установами, щоб токенізувати високоцінні активи, такі як облігації та акції, за допомогою мови Move, створюючи стандарти токенізації з високою відповідністю. Ця нарація "безпека + ефективність" може дозволити Aptos виділитися на ринку RWA.

У липні 2024 року Aptos офіційно оголосив про інтеграцію USDY від певної фінансової установи в екосистему, а також про інтеграцію в основні DEX та платформи для кредитування. Станом на 10 березня, ринкова капіталізація USDY на Aptos становила приблизно 15 мільйонів доларів, що складає близько 2,5% від загальної ринкової капіталізації USDY. У жовтні 2024 року Aptos оголосив, що певна компанія з управління активами запустила на Aptos Network фонд грошового ринку уряду США, представлений токеном BENJI (FOBXX). Крім того, Aptos співпрацює з певною компанією для просування токенізації цінних паперів, щоб перенести інвестиційні фонди кількох інвестиційних установ на блокчейн, посилюючи доступ інституційних інвесторів.

Платежі стейблкоїнами

Платежі стабільними монетами повинні забезпечувати остаточність транзакцій і безпеку активів. Мова Move від Aptos через модель ресурсів запобігає подвійним витратам, забезпечуючи точність кожного переказу стабільних монет. Наприклад, коли користувач здійснює платіж USDC на Aptos, оновлення статусу транзакції суворо захищене, що запобігає втраті коштів через вразливості контрактів. Крім того, низькі витрати на газ Aptos ( є результатом високого TPS, розподіляючи витрати ), що робить його надзвичайно конкурентоспроможним у сценаріях дрібних платежів. Високі витрати на газ деяких публічних блокчейнів обмежують їх платіжні застосування, тоді як інші публічні блокчейни, хоч і мають низькі витрати, можуть страждати від ризику відмови транзакцій під час перевантаження мережі, що впливає на досвід користувачів. Попередня сортування мемпулу Aptos і Block-STM забезпечують стабільність платіжних транзакцій і низьку затримку.

PayFi та стейблкоїн-платежі повинні поєднувати децентралізацію та регуляторну відповідність. Децентралізований консенсус AptosBFT знижує ризики централізації, в той же час його модульна архітектура підтримує розробників у впровадженні перевірок KYC/AML. Наприклад, емітент стейблкоїнів може розгорнути комплаєнс-контракт на Aptos, щоб забезпечити відповідність транзакцій місцевим нормативам, не жертвуючи ефективністю мережі. Це краще, ніж централізовані релейні моделі деяких публічних блокчейнів, і компенсує потенційні прогалини в комплаєнсі, які домінують у пропозиціях інших публічних блокчейнів. Збалансований дизайн Aptos робить його більш підходящим для входження фінансових установ.

Потенціал Aptos у сфері PayFi та стабільних монет полягає в "безпеці, ефективності та відповідності". У майбутньому продовжать сприяти масовому впровадженню стабільних монет, створенню мережі для міжнародних платежів або співпраці з платіжними гігантами для розробки системи розрахунків на базі блокчейн. Висока TPS та низькі витрати також можуть підтримувати мікроплатежі, такі як миттєві винагороди для творців контенту. Наратив Aptos може зосередитися на "інфраструктурі наступного покоління для платежів", залучаючи двосторонній трафік від підприємств та користувачів.

Переваги Aptos в безпеці ---- попереднє сортування пулу пам'яті, Block-STM, AptosBFT та мова Move ---- не лише підвищують стійкість до атак, але й закладають міцний фундамент для наративу RWA та PayFi. У сфері RWA його висока безпека та пропускна спроможність підтримують токенізацію активів та масові транзакції; у PayFi та стейблах.