Сравнение технологий публичных блокчейнов с точки зрения жизненного цикла транзакций

Сравнение технических характеристик различных публичных блокчейнов может показаться запутанным из-за разных точек зрения. Чтобы быстро и точно понять различия между Aptos и другими публичными блокчейнами, мы можем выбрать жизненный цикл транзакции в качестве отправной точки. Анализируя полный процесс транзакции от создания до окончательного обновления состояния, включая создание и инициацию, трансляцию, сортировку, выполнение и обновление состояния, мы можем четко понять дизайн и технические компромиссы каждого публичного блокчейна.

В данной статье будет рассмотрена Aptos, проанализирована его уникальная концепция, а также проведено сравнение ключевых различий с Ethereum и Solana.

Aptos: Оптимистичное параллельное выполнение и высокопроизводительный дизайн

Aptos — это блокчейн с высокой производительностью, жизненный цикл транзакций которого схож с Ethereum, но за счет уникального оптимистичного параллельного исполнения и оптимизации пула памяти достигается значительное повышение производительности.

Создание и инициирование

Сеть Aptos состоит из легких узлов, полных узлов и валидаторов. Пользователи инициируют транзакции через легкие узлы (например, кошельки или приложения), легкие узлы передают транзакции ближайшим полным узлам, полные узлы затем синхронизируются с валидаторами.

трансляция

Aptos сохраняет пул памяти, но между пулами памяти не происходит обмена после QuorumStore. В отличие от Ethereum, его пул памяти не просто буфер транзакций. После того как транзакция попадает в пул памяти, система предварительно сортирует её в соответствии с правилами (например, FIFO или стоимость газа), чтобы гарантировать отсутствие конфликтов при последующем параллельном выполнении транзакций. Эта разработка позволяет избежать высоких аппаратных требований, связанных с необходимостью заранее объявлять наборы чтения и записи.

сортировка

Aptos использует консенсус AptosBFT, и инициатор в принципе не может свободно сортировать транзакции. aip-68 предоставляет инициатору дополнительные права на заполнение задержанных транзакций. Предварительная сортировка в памяти была завершена для избежания конфликтов, генерация блоков больше зависит от сотрудничества между валидаторами, а не от доминирования инициатора.

Выполнение

Aptos использует технологию Block-STM для реализации оптимистичного параллельного выполнения. Транзакции предполагаются без конфликтов и обрабатываются одновременно, если после выполнения обнаруживаются конфликты, затронутые транзакции будут повторно выполнены. Этот подход использует многоядерные процессоры для повышения эффективности, TPS может достигать 160 000.

Обновление статуса

Состояние синхронизации валидаторов, окончательность подтверждается контрольной точкой, аналогично механизму эпохи в Ethereum, но с более высокой эффективностью.

Основное преимущество Aptos заключается в сочетании оптимистичного параллелизма и предсортировки в пуле памяти, что снижает требования к производительности узлов и значительно увеличивает пропускную способность.

Эфириум: эталон последовательного выполнения

Эфириум, будучи создателем смарт-контрактов, является отправной точкой технологии публичных цепей, а его жизненный цикл транзакций предоставляет базовую структуру для понимания Aptos.

Жизненный цикл транзакций Ethereum

• Создание и инициирование: Пользователи инициируют транзакции через кошелек с помощью шлюза реле или интерфейса RPC.
• Трансляция: Сделка попадает в общую память, ожидая упаковки.
• Сортировка: После обновления PoS строители блоков упаковывают транзакции с учетом максимизации прибыли, после чего слой ретрансляции делает ставки и передает их инициатору.
• Исполнение: EVM обрабатывает транзакции последовательно, обновление состояния в одном потоке.
• Обновление статуса: Блок должен быть подтвержден через две контрольные точки для достижения окончательности.

Последовательное выполнение и дизайн пула памяти Ethereum ограничивают производительность, время блока составляет 12 секунд/слот, TPS низкий. В сравнении, Aptos достиг качественного скачка благодаря параллельному выполнению и оптимизации пула памяти.

Solana: предельная оптимизация с детерминированным параллелизмом

Солана известна своей высокой производительностью, ее жизненный цикл сделки значительно отличается от Aptos, особенно в отношении пула памяти и способа выполнения.

Жизненный цикл торговли Solana

• Создание и инициирование: Пользователь инициирует транзакцию через кошелек.
• Трансляция: нет общего пула памяти, транзакции отправляются непосредственно текущему и двум следующим предложителям.
• Сортировка: Предлагающий упаковывает блоки на основе PoH (Доказательство времени), время блока составляет всего 400 миллисекунд.
• Исполнение: Виртуальная машина Sealevel использует детерминированное параллельное исполнение, необходимо заранее объявить наборы чтения и записи, чтобы избежать конфликтов.
• Обновление статуса: Быстрое подтверждение консенсуса BFT.

Причина, по которой Solana не использует пул памяти, заключается в том, что пул памяти может стать узким местом производительности. Из-за отсутствия пула памяти и уникального консенсуса PoH Solana узлы могут быстро достигать консенсуса по порядку транзакций, избегая необходимости ожидания транзакций в пуле памяти, что позволяет транзакциям почти мгновенно завершаться. Однако это также означает, что в условиях перегрузки сети транзакции могут быть отклонены, а не ожидать, и пользователям необходимо повторно отправлять их.

В отличие от этого, оптимистичное параллельное выполнение Aptos не требует объявления наборов чтения и записи, порог для узлов ниже, а TPS выше.

Два пути параллельного выполнения: Aptos против Solana

Исполнение сделки представляет собой обновление состояния блока, процесс преобразования команды инициирования сделки в состояние окончательности. Параллельное выполнение относится к процессу одновременного вычисления состояния сети многопроцессорным процессором. В текущем рынке параллельное выполнение делится на два типа: детерминированное параллельное выполнение и оптимистичное параллельное выполнение.

• Детерминированный параллелизм (Solana): перед трансляцией транзакций необходимо указать наборы чтения и записи, движок Sealevel обрабатывает не конфликтующие транзакции параллельно на основе заявленных наборов, конфликтующие транзакции выполняются последовательно. Преимущества: высокая эффективность, недостатки: высокие требования к оборудованию.

• Оптимистичное параллельное выполнение (Aptos): предполагается, что транзакции не конфликтуют, после параллельного выполнения Block-STM производится верификация, в случае конфликта - повторная попытка. Предварительная сортировка в памяти снижает риск конфликтов, облегчая нагрузку на узлы.

Оптимистичное параллельное предварительное завершение подтверждения конфликтов через пул памяти

Оптимистичное параллельное выполнение Aptos не просто предполагает отсутствие конфликтов между транзакциями, но и заранее избегает рисков на стадии широковещательной передачи транзакций. После того как транзакция попадает в общую память, она предварительно сортируется по определённым правилам, чтобы гарантировать отсутствие конфликтов между транзакциями в блоке при параллельном выполнении. Эта предварительная сортировка транзакций является ключом к реализации оптимистичного параллелизма в Aptos, значительно снижая требования к производительности узлов, одновременно обеспечивая высокий TPS.

Наратив, основанный на безопасности, является направлением развития Aptos

RWA (реальные мировые активы)

Преимущества Aptos в области RWA:

• Block-STM параллельно обрабатывает несколько транзакций по передаче активов, избегая задержек в подтверждении прав собственности.
• Предварительная сортировка памяти обеспечивает последовательное выполнение транзакций и поддерживает надежность записи активов.
• Язык Move поддерживает сложные смарт-контракты, подходит для разработки приложений RWA

Прогресс Aptos в области RWA:

• В июле 2024 года будет введен USDY от Ondo Finance
• В октябре 2024 года Franklin Templeton выпустит токен BENJI
• Сотрудничество с Libre для продвижения токенизации ценных бумаг

Платежи в стейблкоинах

Преимущества Aptos в области платежей стабильными монетами:

• Модель ресурсного языка Move предотвращает двойные расходы
• Низкие Gas-расходы подходят для сценариев мелких платежей
• Предварительная сортировка пулов памяти и Block-STM обеспечивают стабильность платежных транзакций и низкую задержку
• AptosBFT консенсус снижает риск централизации
• Модульная архитектура поддерживает интеграцию KYC/AML проверок

Возможные направления развития Aptos в будущем:

• Способствование широкому принятию стабильных монет
• Создание сети трансграничных платежей
• Разработка системы расчетов на блокчейне
• Поддержка микроплатежных сценариев

Резюме: Технологические различия Aptos и будущее повествование

Aptos интегрирует соображения безопасности и эффективности на каждом этапе жизненного цикла сделки. Предварительная сортировка в пуле памяти в сочетании с оптимистичным параллелизмом Block-STM снижает порог для узлов и обеспечивает высокую пропускную способность. По сравнению с надежной, но неэффективной работой Ethereum и высокопроизводительным, но высокопороговым Solana, Aptos достигает умного баланса между производительностью и безопасностью.

Aptos демонстрирует огромный потенциал в области RWA и PayFi. В области RWA он уже сотрудничает с несколькими финансовыми учреждениями для продвижения активов на блокчейн. В сфере PayFi и платежей с использованием стейблкоинов его низкая стоимость, высокая эффективность и соответствие требованиям поддерживают разнообразные сценарии применения.

В будущем Aptos сможет связать традиционные финансы и блокчейн-экосистему благодаря нарративу "ценностной сети, управляемой безопасностью", продолжая активно развиваться в области RWA и PayFi, создавая новую экосистему публичных цепей, сочетающую доверие и масштабируемость.