イーサリアム、ソラナ、Aptosの取引ライフサイクルにおける重要な違いの理解

ブロックチェーン技術の発展過程において、異なるパブリックチェーンはそれぞれ独自のデザイン理念を採用しています。取引の完全なライフサイクルを分析することで、各パブリックチェーンの技術的選択やデザイン思想をより明確に把握できます。本稿では、Aptosの独自性に重点を置き、イーサリアムとソラナと比較します。

取引ライフサイクルは通常、5つの重要なステップを含みます: 作成と開始、ブロードキャスト、ソート、実行、そしてステータスの更新。これを基準にして、各パブリックチェーンのコア特性を深く理解し、それらがユーザー体験や開発者エコシステムにどのように影響するかを見ていくことができます。

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Aptos: 楽観的並列 & 高性能設計

Aptosは高性能に重点を置いたパブリックチェーンであり、その取引ライフサイクルはイーサリアムと似ていますが、独自の楽観的並列実行とメモリプールの最適化によって顕著な性能向上を実現しています。

創造と開始

Aptosネットワークは、ライトノード、フルノード、バリデーターで構成されています。ユーザーはライトノード(、ウォレットやアプリ)を介してトランザクションを開始し、ライト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の後はメモリプール間で共有されなくなります。システムは特定のルール(に従って、FIFOやガス料金)のようにトランザクションを事前にソートし、後続の並行実行時にトランザクションの競合を防ぎます。この設計により、読み書き集合を事前に宣言するための高いハードウェア要件が回避されます。

ソート

AptosはAptosBFTコンセンサスメカニズムを採用しています。提案者は原則として取引を自由に並べ替えることはできませんが、特定の状況下では遅延された取引を埋めることができます。メモリプールの事前ソートは衝突回避のために完了しており、ブロック生成はバリデーター間の協力にさらに依存しています。

###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。トランザクション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、影響を受けたトランザクションは再実行されます。この方法はマルチコアプロセッサを最大限に活用し、TPSは160,000に達することができます。

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で確認され、効率はイーサリアムのエポックメカニズムよりも高い。

Aptosのコアの利点は、楽観的な並行処理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し、スループットを大幅に向上させています。

イーサリアム:串行実行のベンチマーク

スマートコントラクトの創始者として、イーサリアムは他のパブリックチェーン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: 取引がパブリックメモリプールに入り、パッキングを待っています。
• 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取引をパッケージし、中継層が入札した後に提案者に提出します。
• 実行:EVMの直列処理トランザクション、単一スレッドでの状態更新。
• 状態更新:ブロックは2つのチェックポイントを通過し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その性能を制限しており、ブロック時間は12秒/スロットで、TPSは低いです。それに対して、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ました。

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ソラナ:確定性のある並行処理の極致最適化

ソラナは高性能で知られ、取引ライフサイクルはAptosと著しく異なり、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、取引は現在および次の2人の提案者に直接送信されます。
• ソート: 提案者はPoH(歴史の証明)に基づいてブロックをパッケージ化し、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。

ソラナはメモリープールを使用せず、ノードは迅速に取引の順序の合意に達することができ、取引がメモリープールで待機する必要がなく、取引はほぼ即時に成立します。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を意味し、ユーザーは再提出する必要があります。

対照的に、Aptosの楽観的並行処理は、読み書き集合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。

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並行実行の2つのパス:Aptos vs ソラナ

ブロックチェーンにおける並行実行は、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、並行実行は主に決定論的並行実行と楽観的並行実行の2つの方法に分かれています。この2つの開発方向の違いは、並行トランザクションが衝突しないようにする方法に起因しています。

• 確定的並行(ソラナ): 取引をブロードキャストする前に、読み書きの集合を宣言する必要があります。Sealevelエンジンは、宣言に基づいて無競合の取引を並行して処理し、競合する取引は直列に実行します。利点は効率的で、欠点はハードウェアの要求が高いことです。

• 楽観的並行(Aptos): 取引に衝突がないと仮定し、Block-STMが並行して実行された後に検証され、衝突があれば再試行されます。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。

例えば、アカウントAの残高が100で、トランザクション1で70をBに送金し、トランザクション2で50をCに送金します。ソラナは宣言を通じ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後に残高不足が発見された場合、再調整します。アプトスの柔軟性はその拡張性をより高めています。

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楽観的並行処理によるメモリプールを通じた衝突確認の事前完了

楽観的並行処理の核心思想は、並行処理された取引が衝突しないと仮定し、事前に取引声明を提出する必要がないということです。もし実行後に衝突が発生した場合、影響を受けた取引を再実行します。

Aptosでは、取引が公共メモリプールに入ると、事前にソートされ、1つのブロック内の取引が並行して実行される際に衝突しないことが保証されます。この取引の事前ソートは、Aptosが楽観的並行処理を実現するための鍵であり、取引宣言メカニズムを導入する必要がなく、ノードの性能要件を大幅に低下させます。そのため、AptosのTPSは160,000に達し、ソラナの倍以上になります。

Aptosの技術的優位性と今後の開発の方向性

Aptosの設計は、性能と安全性のバランスを保っています。メモリプールの事前ソートはBlock-STMの楽観的並行性と組み合わさり、ノードのハードルを下げると同時に高いスループットを実現し、ソラナの決定的並行性やイーサリアムの逐次実行を超えています。

この「安定の中で迅速を求める」という考え方と、Move言語のリソースモデルが組み合わさることで、Aptosはより高いセキュリティを実現しています。攻撃に対する耐性やコントラクトの脆弱性の防止においても、従来のアーキテクチャより優れています。

安全性と性能の結合に基づいて、AptosはRWA(リアルワールドアセット)とPayFi(ペイフィナンス)の分野で巨大な潜在能力を示しています：

• RWA:アプトスの高スループットは大規模な資産のオンチェーンをサポートし、複数の金融機関と連携して資産のトークン化を推進しています。
• PayFi:低コスト、高効率、コンプライアンスをサポートするマイクロペイメントとクロスボーダー決済は、「次世代の支払いインフラストラクチャ」となることが期待されています。

未来、Aptosは「安全駆動の価値ネットワーク」というナarrativeをもとに、伝統的金融とブロックチェーンエコシステムをつなぎ、RWAとPayFi分野での継続的な発展を図り、信頼性と拡張性を兼ね備えたパブリックチェーンの新たな構図を構築する。