Глибоке розуміння ключових відмінностей між Ethereum, Solana та Aptos у життєвому циклі транзакцій

У процесі розвитку технології блокчейн різні публічні блокчейни застосовують унікальні дизайнерські концепції. Аналізуючи повний життєвий цикл транзакцій, ми можемо чіткіше зрозуміти технічні компроміси та дизайнерські підходи різних публічних блокчейнів. У цій статті ми зосередимося на унікальності Aptos і порівняємо його з Ethereum та Solana.

Життєвий цикл транзакції зазвичай включає п'ять ключових етапів: створення та ініціювання, трансляція, сортування, виконання та оновлення статусу. Виходячи з цього, ми можемо глибше зрозуміти основні характеристики різних блокчейнів, а також те, як вони впливають на досвід користувачів і екосистему розробників.

Aptos: Оптимістичний паралелізм та висока продуктивність

Aptos як блокчейн, орієнтований на високу продуктивність, має подібний життєвий цикл транзакцій до Ethereum, але досягає значного підвищення продуктивності завдяки унікальному оптимістичному паралельному виконанню та оптимізації пулу пам'яті.

створення та ініціювання

Мережа Aptos складається з легких вузлів, повних вузлів та валідаторів. Користувачі ініціюють транзакції через легкі вузли (, такі як гаманці або додатки ), легкий вузол пересилає транзакцію найближчому повному вузлу, а повний вузол синхронізується з валідатором.

трансляція

Aptos зберігає пул пам'яті, але між пулами пам'яті більше не відбувається обміну після QuorumStore. Система попередньо сортує транзакції відповідно до певних правил (, таких як FIFO або витрати на газ ), щоб забезпечити відсутність конфліктів під час паралельного виконання. Такий дизайн уникає високих апаратних вимог, які пов'язані з необхідністю попереднього оголошення наборів для читання та запису.

сортування

Aptos використовує механізм консенсусу AptosBFT. Пропонент в принципі не може вільно сортувати транзакції, але в деяких випадках може заповнити затримані транзакції. Попереднє сортування в пам'яті вже завершено для уникнення конфліктів, генерація блоку більше залежить від співпраці між валідаторами.

виконати

Aptos використовує технологію Block-STM для реалізації оптимістичного паралельного виконання. Транзакції вважаються безконфліктними та обробляються одночасно, якщо під час виконання виявляється конфлікт, транзакції, що підлягають впливу, будуть повторно виконані. Цей підхід максимально використовує багатоядерні процесори, що дозволяє досягти TPS до 160,000.

Оновлення статусу

Стан синхронізації валідаторів, остаточність підтверджується контрольними точками, ефективніше за механізм Epoch Ethereum.

Основна перевага Aptos полягає в поєднанні оптимістичного паралелізму та попереднього сортування пам'яті, що знижує вимоги до продуктивності вузлів та значно підвищує пропускну здатність.

Ethereum: базова лінія для послідовного виконання

Як творець смарт-контрактів, Ethereum забезпечує базову структуру для розуміння інших публічних ланцюгів.

Життєвий цикл транзакцій Ethereum

• Створення та ініціювання: Користувачі ініціюють транзакції через гаманці через релейні шлюзи або RPC інтерфейси.
• Трансляція: Транзакція потрапила до загального пулу пам'яті, чекаючи на упакування.
• Сортування: після оновлення PoS будівельники блоків упакують транзакції згідно з принципом максимізації прибутку, а потім після аукціону на релейному рівні подадуть їх пропоненту.
• Виконання: EVM послідовна обробка транзакцій, однониткове оновлення стану.
• Оновлення статусу: Блок має бути підтверджений через дві контрольні точки для досягнення остаточності.

Обмеження серійного виконання та дизайну пулу пам'яті Ethereum знижують його продуктивність, час блоку становить 12 секунд/слот, TPS є низьким. На відміну від цього, Aptos досяг якісного стрибка завдяки паралельному виконанню та оптимізації пулу пам'яті.

Solana: максимальна оптимізація з детермінаційним паралелізмом

Solana відомий своєю високою продуктивністю, його життєвий цикл угод має суттєві відмінності від Aptos, особливо в пулі пам'яті та способі виконання.

Життєвий цикл торгівлі Solana

• Створення та ініціація: Користувач ініціює транзакцію через гаманець.
• Трансляція: без спільного пам'яті, транзакції безпосередньо надсилаються поточному та двом наступним пропозиціонерам.
• Сортування: Пропонент на основі PoH(Proof of History) упаковує блоки, час блока лише 400 мілісекунд.
• Виконання: віртуальна машина Sealevel використовує детерміністичне паралельне виконання, необхідно заздалегідь оголосити колекції читання/запису, щоб уникнути конфліктів.
• Оновлення статусу: Швидке підтвердження BFT консенсусу.

Solana не використовує мемпул, вузли можуть швидко досягати консенсусу щодо порядку транзакцій, уникаючи необхідності черги транзакцій у мемпулі, транзакції майже можна завершити миттєво. Однак це також означає, що під час перевантаження мережі транзакції можуть бути скинуті, а не чекати, користувачам потрібно повторно подати.

У порівнянні, оптимістичний паралелізм Aptos не вимагає оголошення набору читання/запису, поріг для вузлів нижчий, а TPS вищий.

Два шляхи паралельного виконання: Aptos проти Solana

Паралельне виконання в блокчейні відноситься до процесу, коли багато ядер процесора одночасно обчислюють стан мережі. У поточному ринку паралельне виконання в основному поділяється на два методи: детерміноване паралельне виконання та оптимістичне паралельне виконання. Різниця між цими двома напрямками розробки полягає в тому, як забезпечити, щоб паралельні транзакції не конфліктували.

• Детермінований паралелізм(Solana): перед трансакцією необхідно оголосити колекцію читання та запису, двигун Sealevel обробляє паралельні транзакції без конфліктів відповідно до оголошення, конфліктні транзакції виконуються послідовно. Перевага в ефективності, недолік в високих вимогах до апаратного забезпечення.

• Оптимістичний паралелізм(Aptos): припустимо, що транзакції не конфліктують, Block-STM виконує паралельну перевірку, якщо є конфлікти, то повторна спроба. Попереднє сортування в пам'яті зменшує ризик конфліктів, зменшуючи навантаження на вузли.

Наприклад, рахунок A має баланс 100, транзакція 1 переказує 70 B, транзакція 2 переказує 50 C. Solana підтверджує конфлікти заздалегідь через заяву і обробляє їх у порядку; Aptos після паралельного виконання, якщо виявить недостатній баланс, повторно коригує. Гнучкість Aptos робить його більш масштабованим.

Оптимістичне паралельне завершення підтвердження конфліктів через пул пам'яті

Оптимістична паралельність базується на припущенні, що транзакції, що обробляються паралельно, не конфліктують, тому немає необхідності завчасно подавати заяви на транзакції. Якщо після виконання виявляється конфлікт, то повторно виконуються ті транзакції, які постраждали.

На Aptos, після входу транзакцій у публічний мемпул, вони підлягають попередньому сортуванню, що забезпечує відсутність конфліктів під час паралельного виконання транзакцій в межах блоку. Це попереднє сортування транзакцій є ключовим для реалізації оптимістичного паралелізму Aptos, що дозволяє уникнути введення механізму декларацій транзакцій і суттєво знижує вимоги до продуктивності вузлів. Таким чином, TPS Aptos може досягати 160,000, що більше ніж вдвічі перевищує показник Solana.

Технічні переваги Aptos та майбутні напрямки розвитку

Дизайн Aptos досягає балансу між продуктивністю та безпекою. Його попередня сортировка пулу пам'яті в поєднанні з оптимістичним паралелізмом Block-STM знижує поріг для вузлів і забезпечує високу пропускну здатність, перевершуючи детермінований паралелізм Solana та серійне виконання Ethereum.

Цей підхід "швидкість при стабільності", разом з ресурсною моделлю мови Move, надає Aptos вищий рівень безпеки, як у захисті від атак, так і в запобіганні вразливостям контрактів, що перевищує традиційну архітектуру.

На основі поєднання безпеки та продуктивності Aptos демонструє великий потенціал у сфері RWA( реальних світових активів) та PayFi( платіжних фінансів):

• RWA: Висока пропускна здатність Aptos підтримує масштабне впровадження активів в блокчейн, вже співпрацює з кількома фінансовими установами для просування токенізації активів.
• PayFi: низька вартість, висока ефективність та підтримка відповідності мікроплатежам та міжнародним розрахункам, має всі шанси стати "інфраструктурою наступного покоління для платежів".

У майбутньому Aptos зможе за допомогою наративу "мережа цінностей, що базується на безпеці" з'єднати традиційні фінанси з екосистемою блокчейну, продовжуючи розвиватися в сферах RWA та PayFi, створюючи нову структуру публічної блокчейн з довірою та масштабованістю.