Глубокое понимание ключевых различий между Ethereum, Solana и Aptos в жизненном цикле транзакций

В процессе развития технологии блокчейн различные публичные цепочки используют уникальные концепции дизайна. Анализируя полный жизненный цикл транзакций, мы можем более ясно понять технические компромиссы и концепции дизайна каждой публичной цепи. В данной статье будет акцентировано внимание на уникальности Aptos и проведено сравнение с Ethereum и Solana.

Жизненный цикл транзакции обычно включает пять ключевых этапов: создание и инициирование, распространение, сортировка, выполнение и обновление статуса. Исходя из этого, мы можем более детально изучить основные характеристики различных публичных блокчейнов и то, как они влияют на пользовательский опыт и экосистему разработчиков.

Aptos: Оптимистичное параллельное выполнение и высокопроизводительный дизайн

Aptos, как высокопроизводительная публичная цепочка, имеет жизненный цикл транзакций, схожий с Ethereum, но достигает значительного повышения производительности благодаря уникальному оптимистичному параллельному выполнению и оптимизации пула памяти.

Создание и запуск

Сеть Aptos состоит из легких узлов, полных узлов и валидаторов. Пользователи инициируют транзакции через легкие узлы (, такие как кошельки или приложения ), легкий узел перенаправляет транзакцию к ближайшему полному узлу, который затем синхронизируется с валидатором.

трансляция

Aptos сохранил пул памяти, но после QuorumStore пулы памяти больше не делятся. Система предварительно сортирует транзакции в соответствии с определенными правилами (, такими как FIFO или плата за газ ), чтобы обеспечить отсутствие конфликтов при последующем параллельном выполнении. Такой подход исключает необходимость в высоких аппаратных требованиях для предварительного объявления наборов на чтение и запись.

сортировка

Aptos использует механизм консенсуса AptosBFT. Предложитель в принципе не может свободно упорядочивать транзакции, но в некоторых случаях может заполнять задержанные транзакции. Предварительная сортировка в памяти завершает избегание конфликтов заранее, а создание блоков больше зависит от сотрудничества между валидаторами.

выполнить

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 полностью использует многопроцессорные системы, обеспечивая TPS до 160,000.

обновление статуса

Состояние синхронизации валидаторов, финализация подтверждается контрольной точкой, эффективность выше механизма Epoch Эфира.

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

Ethereum: Бенчмарк последовательного выполнения

В качестве создателя смарт-контрактов, Ethereum предоставляет основную структуру для понимания других публичных цепочек.

Жизненный цикл транзакций Ethereum

• Создание и инициирование: пользователи инициируют транзакции через кошелек, используя релейный шлюз или RPC-интерфейс.
• Трансляция: сделка попадает в общую память и ожидает упаковки.
• Сортировка: После обновления PoS строители блоков упаковывают транзакции по принципу максимизации прибыли, а затем подают их предложителю после аукциона на промежуточном уровне.
• Выполнение: последовательная обработка транзакций EVM, однопоточное обновление состояния.
• Обновление состояния: блок должен пройти два контрольные точки для подтверждения окончательности.

Серийное выполнение и дизайн пула памяти Ethereum ограничивают его производительность, время блока составляет 12 секунд/слот, а TPS относительно низкий. В отличие от этого, Aptos достиг качественного скачка благодаря параллельному выполнению и оптимизации пула памяти.

Solana: Оптимизация с определенной параллельностью

Solana славится высокой производительностью, его жизненный цикл транзакций значительно отличается от Aptos, особенно в отношении пула памяти и способа выполнения.

Жизненный цикл торговли Solana

• Создание и инициирование: пользователи инициируют транзакции через кошелек.
• Новости: Нет публичного пула памяти, транзакции отправляются непосредственно текущему и следующим двум предложителям.
• Сортировка: Предложитель на основе PoH(Доказательства Истории) упаковывает блоки, время блока всего 400 миллисекунд.
• Выполнение: Виртуальная машина Sealevel использует детерминированное параллельное выполнение, необходимо заранее объявить наборы чтения и записи, чтобы избежать конфликтов.
• Обновление статуса: Быстрое подтверждение консенсуса BFT.

Solana не использует пул памяти, узлы могут быстро достигать консенсуса по порядку транзакций, избегая необходимости очереди транзакций в пуле памяти, и транзакции могут почти мгновенно завершаться. Однако это также означает, что при перегрузке сети транзакции могут быть отклонены, а не ждать, пользователю нужно будет повторно отправить их.

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

Два пути параллельного выполнения: Aptos против Solana

Параллельное выполнение в блокчейне означает процесс одновременного вычисления состояния сети многоядерными процессорами. В текущем рынке параллельное выполнение в основном делится на два метода: детерминированное параллельное выполнение и оптимистичное параллельное выполнение. Различия между этими двумя направлениями разработки коренятся в том, как обеспечить отсутствие конфликтов при параллельных транзакциях.

• Детерминированный параллелизм ( Solana ): перед трансакцией необходимо объявить коллекции на чтение и запись, движок Sealevel обрабатывает безконфликтные транзакции параллельно на основе объявлений, 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 проверка; если есть конфликты, то выполняется повторная попытка. Предварительная сортировка в памяти снижает риск конфликтов, нагрузка на узлы становится легче.

Например, если на счете A 100, транзакция 1 переводит 70 B, транзакция 2 переводит 50 C. Solana подтверждает конфликты заранее через объявления и обрабатывает их по порядку; Aptos, если после параллельного выполнения обнаружит недостаток средств, корректирует снова. Гибкость Aptos делает его более масштабируемым.

Оптимистичное параллельное завершение подтверждения конфликтов через пул памяти

Оптимистичная параллельная обработка предполагает, что транзакции, обрабатываемые параллельно, не будут конфликтовать, и нет необходимости заранее подавать заявление о транзакциях. Если после выполнения обнаружен конфликт, то повторно выполняются затронутые транзакции.

На Aptos после того, как транзакция попадает в общую память, она проходит предварительную сортировку, что обеспечивает отсутствие конфликтов при параллельном выполнении транзакций в одном блоке. Эта предварительная сортировка транзакций является ключом к реализации оптимистичного параллелизма в Aptos, не требуя введения механизма декларации транзакций, что значительно снижает требования к производительности узлов. Таким образом, TPS Aptos достигает 160 000, что более чем в два раза превышает Solana.

Технические преимущества Aptos и направления будущего развития

Дизайн Aptos находит баланс между производительностью и безопасностью. Его предварительная сортировка в пуле памяти в сочетании с оптимистичным параллелизмом Block-STM снижает порог для узлов и обеспечивает высокую пропускную способность, превосходя детерминированный параллелизм Solana и последовательное выполнение Ethereum.

Такой подход "стабильность и скорость", в сочетании с ресурсной моделью языка Move, придаёт Aptos большую безопасность, как в отношении защиты от атак, так и в предотвращении уязвимостей контрактов, что превосходит традиционную архитектуру.

Основываясь на сочетании безопасности и производительности, Aptos демонстрирует огромный потенциал в области реальных мировых активов RWA( и платежных финансов PayFi):

• RWA: Высокая пропускная способность Aptos поддерживает масштабируемую токенизацию активов и уже сотрудничает с несколькими финансовыми учреждениями для продвижения токенизации активов.
• PayFi: низкие затраты, высокая эффективность и поддержка соблюдения норм для микроплатежей и трансграничных расчетов, что может сделать его "инфраструктурой платежей следующего поколения".

В будущем Aptos сможет связать традиционные финансы и блокчейн-экосистему благодаря повествованию о "безопасной ценностной сети", продолжая активно развиваться в области RWA и PayFi, создавая новую экосистему публичных блокчейнов, сочетающую доверие и масштабируемость.