Comprendre en profondeur les différences clés entre Ethereum, Solana et Aptos dans le cycle de vie des transactions

Au cours du développement de la technologie blockchain, différentes blockchains publiques ont adopté des concepts de design uniques. En analysant le cycle de vie complet des transactions, nous pouvons mieux comprendre les choix techniques et les idées de conception de chaque blockchain publique. Cet article se concentrera sur les particularités d'Aptos et fera une comparaison avec Ethereum et Solana.

Le cycle de vie d'une transaction comprend généralement cinq étapes clés : création et initiation, diffusion, tri, exécution et mise à jour de l'état. Sur cette base, nous pouvons approfondir les caractéristiques fondamentales de chaque chaîne publique et comment elles influencent l'expérience utilisateur et l'écosystème des développeurs.

Aptos : Conception optimiste et haute performance en parallèle

Aptos, en tant que chaîne publique axée sur la haute performance, bien que son cycle de vie des transactions soit similaire à celui d'Ethereum, a réalisé des améliorations de performance significatives grâce à une exécution optimiste parallèle unique et à une optimisation du pool de mémoire.

créer et initier

Le réseau Aptos est constitué 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 voisins, qui se synchronisent ensuite avec les validateurs.

diffusion

Aptos a conservé le pool de mémoire, mais il n'est plus partagé entre les pools de mémoire après QuorumStore. Le système pré-trie les transactions en fonction de règles spécifiques ( telles que FIFO ou les frais de Gas ), garantissant qu'il n'y a pas de conflit lors de l'exécution parallèle ultérieure des transactions. Ce design évite les exigences matérielles élevées liées à la nécessité de déclarer à l'avance les ensembles de lecture et d'écriture.

tri

Aptos utilise le mécanisme de consensus AptosBFT. En principe, le proposeur ne peut pas trier librement les transactions, mais dans certains cas, il peut remplir les transactions retardées. Le pré-tri du pool de mémoire a été effectué à l'avance pour éviter les conflits, et la génération de blocs dépend davantage de la collaboration entre les validateurs.

exécuter

Aptos utilise la technologie Block-STM pour réaliser une exécution parallèle optimiste. Les transactions sont supposées sans conflit et traitées simultanément. Si des conflits sont découverts après l'exécution, les transactions concernées seront réexécutées. Cette méthode exploite pleinement les processeurs multicœurs, ce qui permet d'atteindre un TPS de 160 000.

mise à jour de l'état

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

L'avantage principal d'Aptos réside dans la combinaison de l'exécution parallèle optimiste et du prétri des pools de mémoire, ce qui réduit à la fois les exigences en matière de performance des nœuds et augmente considérablement le débit.

Ethereum: référence d'exécution sérielle

En tant que pionnier des contrats intelligents, Ethereum fournit un cadre de base pour comprendre d'autres chaînes publiques.

cycle de vie des transactions Ethereum

• Créer et initier : les utilisateurs lancent des transactions via un portefeuille par l'intermédiaire d'une passerelle de relais ou d'une interface RPC.
• Diffusion : La transaction entre dans le pool de mémoire publique, en attente d'être empaquetée.
• Tri : Après la mise à niveau PoS, les bâtisseurs de blocs regroupent les transactions selon le principe de maximisation des profits, puis soumettent après enchère de la 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 obtenir sa finalité.

La conception d'exécution séquentielle et de pool de mémoire d'Ethereum limite ses performances, avec un temps de bloc de 12 secondes/par slot et un TPS relativement bas. En revanche, Aptos a réalisé un saut qualitatif grâce à l'exécution parallèle et à l'optimisation des pools de mémoire.

Solana : optimisation extrême de la parallélisation déterministe

Solana est réputé pour sa haute performance, avec un cycle de vie des transactions qui diffère significativement de celui d'Aptos, notamment en ce qui concerne la mémoire tampon et la manière d'exécution.

Cycle de vie des transactions Solana

• Création et initiation : L'utilisateur initie la transaction via son portefeuille.
• Diffusion : Pas de mémoire publique, les transactions sont envoyées directement aux propositions actuelles et aux deux propositions suivantes.
• Tri : Les proposeurs emballent des blocs basés sur PoH(Preuve d'Histoire), le temps de bloc n'est que de 400 millisecondes.
• Exécution : La machine virtuelle Sealevel utilise une exécution parallèle déterministe, nécessitant une déclaration préalable des ensembles de lecture et d'écriture pour éviter les conflits.
• Mise à jour de l'état : confirmation rapide du consensus BFT.

Solana n'utilise pas de pool de mémoire, permettant aux nœuds d'atteindre rapidement un consensus sur l'ordre des transactions, évitant ainsi la nécessité de faire la queue dans le pool de mémoire ; les transactions peuvent presque être exécutées instantanément. Cependant, cela signifie également qu'en cas de surcharge du réseau, les transactions peuvent être rejetées plutôt que d'attendre, et les utilisateurs doivent les soumettre à nouveau.

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

Deux voies d'exécution parallèles : Aptos vs Solana

L'exécution parallèle dans la blockchain fait référence au processus par lequel des processeurs multicœurs calculent simultanément l'état du réseau. Actuellement, sur le marché, l'exécution parallèle se divise principalement en deux méthodes : l'exécution parallèle déterministe et l'exécution parallèle optimiste. La différence entre ces deux orientations de développement réside dans la manière d'assurer qu'il n'y a pas de conflits entre les transactions parallèles.

• Parallélisme déterministe ( Solana ) : Avant la diffusion des transactions, il est nécessaire de déclarer l'ensemble de lecture et d'écriture. Le moteur Sealevel traite en parallèle les transactions sans conflit selon la déclaration, tandis que les transactions conflictuelles sont exécutées de manière séquentielle. L'avantage est l'efficacité, l'inconvénient est une exigence matérielle élevée.

• Optimiste et parallèle ( Aptos ) : Supposer que les transactions n'ont pas de conflits, l'exécution parallèle de Block-STM est vérifiée après, s'il y a des conflits, alors réessayer. Le pré-tri du pool mémoire réduit le risque de conflit, allégeant la charge des nœuds.

Par 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 les traite dans l'ordre ; Aptos ajuste à nouveau si, après exécution parallèle, il découvre un solde insuffisant. La flexibilité d'Aptos le rend plus évolutif.

Confirmation des conflits anticipée par la mémoire tampon en parallèle optimiste

L'idée maîtresse de l'optimisme parallèle est de supposer que les transactions traitées en parallèle ne se chevauchent pas et qu'il n'est pas nécessaire de soumettre à l'avance une déclaration de transaction. Si un conflit est découvert après l'exécution, les transactions affectées sont réexécutées.

Sur Aptos, après qu'une transaction soit entrée dans le pool de mémoire publique, elle est préclassée pour garantir qu'il n'y ait pas de conflits lors de l'exécution parallèle des transactions au sein d'un même bloc. Cette préclassification des transactions est essentielle à la mise en œuvre de la parallélisation optimiste d'Aptos, sans nécessiter l'introduction d'un mécanisme de déclaration des transactions, ce qui réduit considérablement les exigences de performance des nœuds. Par conséquent, le TPS d'Aptos peut atteindre 160 000, plus du double de celui de Solana.

Les avantages techniques d'Aptos et les directions futures de développement

La conception d'Aptos parvient à un équilibre entre performance et sécurité. Son pré-tri de pool de mémoire combiné à la parallélisation optimiste de Block-STM réduit le seuil d'entrée pour les nœuds tout en réalisant un haut débit, surpassant la parallélisation déterministe de Solana et l'exécution séquentielle d'Éthereum.

Cette approche de "chercher la rapidité tout en restant stable", associée au modèle de ressources du langage Move, confère à Aptos une sécurité accrue, que ce soit pour résister aux attaques ou pour prévenir les vulnérabilités des contrats, surpassant ainsi les architectures traditionnelles.

Basé sur une combinaison de sécurité et de performances, Aptos montre un énorme potentiel dans le domaine des actifs du monde réel RWA( et de la finance de paiement PayFi) :

• RWA: Le haut débit d'Aptos permet la mise en chaîne d'actifs à grande échelle et a collaboré avec plusieurs institutions financières pour promouvoir la tokenisation des actifs.
• PayFi : un coût bas, une haute efficacité et un soutien à la conformité pour les micropaiements et les règlements transfrontaliers, qui pourrait devenir "l'infrastructure de paiement de prochaine génération".

À l'avenir, Aptos pourra, grâce à son récit de "réseau de valeur axé sur la sécurité", connecter la finance traditionnelle et l'écosystème blockchain, en continuant à se concentrer sur les domaines RWA et PayFi, et en construisant un nouveau cadre de chaîne publique alliant confiance et évolutivité.