Технические различия Aptos и других публичных цепей с точки зрения жизненного цикла транзакций

Сравнение технических различий между различными блокчейнами может показаться скучным. Важно выбрать подходящую точку входа, чтобы быстро и точно понять отличия Aptos от других блокчейнов.

Цикл жизни транзакции является хорошей аналитической перспективой. Изучая полный процесс транзакции от создания до окончательного обновления состояния — включая создание и инициацию, распространение, сортировку, выполнение и обновление состояния — можно четко понять концепцию проектирования публичных блокчейнов и технические компромиссы. Исходя из этого, можно понять основные нарративы различных публичных блокчейнов; в дальнейшем можно исследовать, как разрабатывать привлекательные приложения на Aptos.

Все блокчейн-транзакции развиваются вокруг этих пяти шагов. Эта статья сосредоточится на Aptos, проанализирует его уникальный дизайн и сравнит ключевые различия с Ethereum и Solana.

Aptos: Оптимистичное параллельное выполнение и высокопроизводительный дизайн

Aptos - это публичная цепочка, подчеркивающая высокую производительность, чей жизненный цикл транзакций аналогичен Ethereum, но достигает значительного улучшения благодаря уникальному оптимистичному параллельному выполнению и оптимизации пула памяти. Ниже приведены ключевые этапы жизненного цикла транзакций на Aptos:

Создание и инициирование

Сеть Aptos состоит из легких узлов, полных узлов и валидаторов. Пользователи инициируют транзакции через легкие узлы (такие как кошельки или приложения), легкие узлы пересылают транзакции ближайшим полным узлам, а полные узлы 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 для транзакций. После того как транзакция попадает в пул памяти, система предварительно сортирует её в соответствии с правилами (такими как FIFO или стоимость газа), чтобы гарантировать отсутствие конфликтов при последующем параллельном выполнении транзакций. Такой дизайн избегает высоких аппаратных требований Solana, связанных с необходимостью предварительного объявления наборов чтения и записи.

сортировка

Aptos использует консенсус AptosBFT, при этом предложитель принципиально не может свободно упорядочивать транзакции. aip-68 предоставляет предложителю дополнительные права на заполнение задержанных транзакций. Предварительная сортировка в пуле памяти уже завершила предотвращение конфликтов, а создание блоков больше зависит от сотрудничества между валидаторами, а не от доминирования предложителя.

Выполнить

Aptos использует технологию Block-STM для реализации оптимистичного параллельного выполнения. Транзакции предполагаются без конфликтов и обрабатываются одновременно, а если после выполнения обнаруживаются конфликты, затронутые транзакции будут переисполнены. Этот подход использует многоядерные процессоры для повышения эффективности, TPS может достигать 160000.

Обновление состояния

Состояние синхронизации валидаторов, финальность подтверждается контрольной точкой, аналогично механизму Epoch в Ethereum, но с большей эффективностью.

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.

Эфириум: эталон последовательного выполнения

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

Жизненный цикл транзакции Ethereum

• Создание и инициирование: пользователи инициируют транзакции через кошелек, используя шлюз промежуточной сети или интерфейс RPC.

• Трансляция: сделка попадает в общую память, ожидая упаковки.

• Сортировка: После обновления PoS строители блоков упаковывают транзакции по принципу максимизации прибыли, а затем подают их предложителю после аукциона на промежуточном уровне.

• Исполнение: EVM последовательно обрабатывает транзакции, обновляет состояние в одном потоке.

• Обновление статуса: Блок должен пройти два контрольных пункта для подтверждения окончательности.

Серийное выполнение и дизайн пула памяти Ethereum ограничивают производительность, время блока составляет 12 секунд/слот, а TPS низкий. В сравнении с этим, Aptos достиг качественного прорыва за счет параллельного выполнения и оптимизации пула памяти.

Solana: предельная оптимизация с определенной параллельностью

Solana известна высокой производительностью, и ее жизненный цикл сделок значительно отличается от Aptos, особенно в отношении пулов памяти и методов исполнения.

Жизненный цикл торговли Solana

• Создание и инициирование: Пользователь инициирует транзакцию через кошелек.

• Трансляция: нет общих пулов памяти, транзакции отправляются непосредственно текущему и двум следующим предложителям.

• Сортировка: Предложители упаковывают блоки на основе PoH (доказательство истории), время блока составляет всего 400 миллисекунд.

• Исполнение: Виртуальная машина Sealevel использует детерминированное параллельное исполнение и требует предварительного объявления наборов чтения и записи для избежания конфликтов.

• Обновление статуса: Быстрое подтверждение BFT консенсуса.

Причина, по которой Solana не использует пул памяти, заключается в том, что пул памяти может стать узким местом производительности. Поскольку нет пула памяти и благодаря уникальному консенсусу PoH Solana, узлы могут быстро достигать согласия по порядку транзакций, что устраняет необходимость в ожидании транзакций в пуле памяти, и транзакции могут практически мгновенно завершаться. Однако это также означает, что в случае перегрузки сети транзакции могут быть отклонены, а не ожидать, и пользователю нужно будет повторно отправить 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 транзакции представляет собой обновление состояния блока, это процесс преобразования команды на инициацию транзакции в состояние с окончательностью. Узлы предполагают, что транзакция успешна, и вычисляют ее влияние на состояние сети, этот процесс вычисления и есть исполнение.

Параллельное выполнение в блокчейне относится к процессу одновременного вычисления состояния сети с использованием многопроцессорных систем. В текущем рынке параллельное выполнение делится на два типа: детерминированное параллельное выполнение и оптимистичное параллельное выполнение. Различия между этими двумя направлениями разработки заключаются в том, как гарантировать, что параллельные транзакции не конфликтуют, то есть существуют ли зависимости между транзакциями.

Время определения конфликтов зависимостей параллельных транзакций определяет расхождение между детерминированным параллельным выполнением и оптимистичным параллельным выполнением, Aptos и Solana выбрали разные направления:

• Детерминированный параллелизм (Solana): необходимо объявить наборы чтения и записи перед трансляцией транзакций, движок Sealevel обрабатывает параллельные транзакции без конфликтов в соответствии с объявлением, конфликтующие транзакции выполняются последовательно. Преимущества: высокая эффективность, недостатки: высокие требования к оборудованию.

• Оптимистичное параллельное выполнение (Aptos): предполагает отсутствие конфликтов в транзакциях, параллельное выполнение с последующей проверкой Block-STM, если конфликты возникают, то повторная попытка. Предварительная сортировка в пуле памяти снижает риск конфликтов и облегчает нагрузку на узлы.

Пример: баланс счета A 100, транзакция 1 переводит 70 B, транзакция 2 переводит 50 C. Solana заранее подтверждает конфликты через объявления и обрабатывает их по порядку; Aptos выполняет параллельно и, если обнаруживает недостаток баланса, настраивает заново. Гибкость Aptos делает его более масштабируемым.

Оптимистичная параллельная работа через пул памяти для предварительного завершения подтверждения конфликтов

Основная идея оптимистического параллелизма заключается в предположении, что параллельно обрабатываемые транзакции не столкнутся друг с другом, поэтому на стороне приложения нет необходимости подавать декларацию транзакции до ее выполнения. Если при проверке после выполнения транзакции обнаруживается конфликт, Block-STM повторно выполнит затронутые транзакции для обеспечения согласованности.

Однако на практике, если заранее не подтвердить, конфликтуют ли зависимости транзакции, то во время реального выполнения может возникнуть множество ошибок, что приведет к зависанию работы публичной цепи. Таким образом, оптимистичное параллельное выполнение не является простой гипотезой о том, что транзакции не конфликтуют, а представляет собой заранее избегание рисков на определенном этапе, которым является этап трансляции транзакций.

На Aptos, после того как транзакции попадают в общую мемпул, они предварительно сортируются согласно определённым правилам (таким как FIFO и уровень Gas-ставок), чтобы гарантировать, что транзакции в одном блоке не будут конфликтовать при параллельном исполнении. Таким образом, видно, что у предложителей Aptos на самом деле нет возможности сортировать транзакции, и в сети нет строителей блоков. Эта предварительная сортировка транзакций является ключевой для оптимистичного параллелизма Aptos. В отличие от Solana, которая должна вводить декларации транзакций, Aptos не нуждается в этом механизме, что значительно снижает требования к производительности узлов. При обеспечении отсутствия конфликтов транзакций, влияние добавления мемпула на TPS Aptos гораздо меньше, чем стоимость введения деклараций транзакций в Solana. Таким образом, TPS Aptos достигает 160,000, что более чем вдвое превышает Solana. Влияние предварительной сортировки транзакций усложняет захват MEV на Aptos, что имеет как преимущества, так и недостатки для пользователей.

Наратив, основанный на безопасности, является направлением развития Aptos

RWA

Aptos активно продвигает токенизацию реальных активов и финансовые решения для институтов. В отличие от Ethereum, Block-STM Aptos может параллельно обрабатывать несколько транзакций по перемещению активов, избегая задержек в подтверждении прав собственности из-за перегрузки сети. На некоторых публичных блокчейнах, хотя скорость транзакций высокая, отсутствие дизайна пула памяти может привести к отбрасыванию транзакций при перегрузке сети, что влияет на стабильность подтверждения прав собственности на реальные активы (RWA). Предварительная сортировка пула памяти Aptos гарантирует, что транзакции выполняются в порядке, даже в пиковые часы, что позволяет поддерживать надежность учета активов. RWA требует сложной поддержки смарт-контрактов, таких как деление активов, распределение доходов и проверка соответствия. Модульный дизайн и безопасность языка Move позволяют разработчикам легче создавать надежные приложения для RWA. В то же время, сложность языков программирования некоторых публичных блокчейнов и риски уязвимостей увеличивают затраты на разработку, а другие, хотя и эффективны, требуют высокой кривой обучения для разработчиков. Экологическая дружелюбность Aptos обещает привлечь больше проектов RWA, создавая положительный цикл. Потенциал Aptos в области RWA заключается в сочетании безопасности и производительности. В будущем он может сосредоточиться на сотрудничестве с традиционными финансовыми учреждениями, переводя на блокчейн высокоценные активы, такие как облигации и акции, используя язык Move для создания строгих стандартов токенизации. Эта наррация "безопасность + эффективность" может позволить Aptos выделиться на рынке RWA.

В июле 2024 года Aptos официально объявил о внедрении USDY от Ondo Finance в свою экосистему и интеграции на основных DEX и кредитных приложениях. На 10 марта рыночная капитализация USDY на Aptos составляет около 15 миллионов долларов, что составляет около 2,5% от общей рыночной капитализации USDY. В октябре 2024 года Aptos объявил, что Franklin Templeton запустил на Aptos Network валютный фонд правительства США (FOBXX), представленный токеном BENJI. Кроме того, Aptos сотрудничает с Libre для продвижения токенизации ценных бумаг, переводя инвестиционные фонды Brevan Howard, BlackRock и Hamilton Lane на блокчейн, чтобы улучшить доступ институциональных инвесторов.

Платежи стабильной валютой

Платежи в стабильной валюте должны обеспечивать окончательность транзакций и безопасность активов. Язык Move от Aptos предотвращает двойные траты с помощью модели ресурсов, гарантируя точность каждой передачи стабильной валюты. Например, когда пользователь оплачивает USDC на Aptos, статус транзакции обновляется с жесткой защитой, чтобы избежать потерь средств из-за уязвимостей в контрактах. Кроме того, низкие комиссии за Gas в Aptos (благодаря высокой пропускной способности TPS) делают его крайне конкурентоспособным в сценариях мелких платежей. Высокие комиссии за Gas на некоторых публичных цепях ограничивают их платежные приложения, в то время как другие, хотя и имеют низкие затраты, могут подвергать риску отказ транзакций при перегрузке сети, что может повлиять на пользовательский опыт. Предварительная сортировка в памяти и Block-STM от Aptos обеспечивают стабильность платежных транзакций и низкую задержку.

PayFi и стабильные монеты должны учитывать как децентрализацию, так и соблюдение нормативных требований. Децентрализованный консенсус AptosBFT снижает риски централизации, в то время как его модульная архитектура поддерживает разработчиков в внедрении проверок KYC/AML. Например, эмитент стабильной монеты может развернуть соглашение о соблюдении на Aptos, чтобы гарантировать соответствие сделок местным нормативам, не жертвуя эффективностью сети. Это лучше, чем централизованные релейные модели некоторых публичных цепочек, и компенсирует потенциальные недостатки соблюдения, доминирующие у некоторых предложителей публичных цепочек. Сбалансированный дизайн Aptos делает его более подходящим для выхода финансовых учреждений.

Потенциал Aptos в области PayFi и платежей стабильными монетами заключается в "безопасности, эффективности и соответствии". В будущем будет продолжаться стимулирование массового использования стабильных монет, создание сети трансакций через границы или сотрудничество с гигантами платежей для разработки систем расчетов на блокчейне. Высокая пропускная способность и низкие затраты также смогут поддерживать сценарии микроплатежей, такие как мгновенные вознаграждения для создателей контента. Наратив Aptos может сосредоточиться на "инфраструктуре платежей следующего поколения", привлекая двусторонний поток бизнеса и пользователей.

Преимущества Aptos в области безопасности — предварительная сортировка в памяти, Block-STM, AptosBFT и язык Move — не только повышают устойчивость к атакам, но и закладывают основу для нарратива RWA и PayFi.