Compreender as Diferenças na Tecnologia de Blockchain Pública: Perspectiva do Ciclo de Vida da Transação

Comparar as características técnicas de diferentes blockchains pode parecer complexo devido a diferentes ângulos de observação. Para compreender rapidamente e com precisão as diferenças entre as blockchains, é crucial escolher o ponto de entrada adequado.

Este artigo abordará o ciclo de vida de uma transação como ponto de partida, analisando o processo completo desde a criação até a atualização do estado final, incluindo cinco etapas: criação e iniciação, difusão, ordenação, execução e atualização do estado. Este método pode apresentar claramente a filosofia de design e os trade-offs técnicos de uma blockchain pública. Com isso como referência, podemos entender os conceitos centrais de diferentes blockchains públicas e explorar como desenvolver aplicações atraentes para o mercado em blockchains específicas.

Todas as transações em blockchain giram em torno de cinco etapas. Este artigo irá analisar em profundidade o design único da Aptos e compará-lo com o Ethereum e o Solana.

Aptos: Design otimista e de alto desempenho com paralelismo

Aptos é uma blockchain pública focada em alto desempenho. Embora o ciclo de vida das transações seja semelhante ao do Ethereum, a Aptos alcançou uma melhoria significativa no desempenho por meio de uma execução otimista paralela única e otimização do pool de memória. As etapas-chave do ciclo de vida das transações da Aptos são as seguintes:

Criar e Iniciar

A rede Aptos é composta por nós leves, nós completos e validadores. Os usuários iniciam transações através de nós leves (como carteiras ou aplicações), que retransmitem as transações para nós completos próximos, e os nós completos sincronizam com os validadores.

transmissão

Aptos mantém o pool de memórias, mas os pools de memórias não são compartilhados após o QuorumStore. Ao contrário do Ethereum, cujo pool de memórias é apenas um buffer de transações. Depois que uma transação entra no pool de memórias, o sistema realiza a pré-ordenação com base em regras (como FIFO ou taxas de Gas), garantindo que não haja conflitos durante a execução paralela subsequente. Este design evita a alta demanda de hardware necessária para declarar previamente os conjuntos de leitura e escrita.

ordenação

Aptos utiliza o consenso AptosBFT, onde o proponente, em princípio, não pode ordenar livremente as transações. O aip-68 confere ao proponente o direito adicional de preencher transações atrasadas. A pré-ordenamento do pool de memória foi realizada para evitar conflitos, e a geração de blocos depende mais da colaboração entre validadores do que da liderança do proponente.

executar

Aptos utiliza a tecnologia Block-STM para realizar execução paralela otimista. As transações são assumidas como sem conflitos e processadas simultaneamente; se um conflito for encontrado após a execução, as transações afetadas serão reexecutadas. Essa abordagem aproveita processadores multi-core para aumentar a eficiência, com TPS podendo chegar a 160.000.

Atualização de estado

Estado de sincronização do validador, a finalização é confirmada através de pontos de verificação, semelhante ao mecanismo Epoch do Ethereum, mas com maior eficiência.

A principal vantagem do Aptos reside na combinação de paralelismo otimista e pré-ordenação de pool de memória, que reduz tanto as necessidades de desempenho dos nós quanto aumenta significativamente a capacidade de processamento.

Ethereum: Referência de Execução Sequencial

O Ethereum, como o criador dos contratos inteligentes, é o ponto de origem da tecnologia de blockchain pública, e seu ciclo de vida de transações fornece uma estrutura básica para entender outras blockchains públicas.

ciclo de vida da transação Ethereum

• Criar e iniciar: Os usuários iniciam transações através da carteira por meio de um gateway de retransmissão ou interface RPC.

• Broadcast: A transação entra no pool de memória pública, aguardando ser empacotada.

• Classificação: Após a atualização PoS, os construtores de blocos empacotam transações com base no princípio da maximização do lucro e, após o leilão da camada de retransmissão, submetem-nas ao proponente.

• Execução: Processamento de transações em série EVM, atualização de estado em um único thread.

• Atualização de estado: O bloco deve ser confirmado em dois pontos de verificação para garantir a sua finalização.

A execução serial do Ethereum e o design do pool de memória limitam o desempenho, com um tempo de bloco de 12 segundos/slot e uma TPS relativamente baixa. Em contraste, o Aptos alcançou um salto qualitativo através da execução paralela e da otimização do pool de memória.

Solana: otimização extrema de paralelismo determinístico

A Solana é conhecida pelo seu alto desempenho, e seu ciclo de vida das transações difere significativamente do Aptos, especialmente em relação ao pool de memória e ao modo de execução.

Ciclo de vida da negociação Solana

• Criar e iniciar: o usuário inicia a transação através da carteira.

• Broadcast: Sem pool de memória público, as transações são enviadas diretamente para o proponente atual e os dois próximos.

• Ordenação: Os proponentes empacotam blocos baseados em PoH (Prova de História), com um tempo de bloco de apenas 400 milissegundos.

• Execução: A máquina virtual Sealevel utiliza execução paralela determinística, sendo necessário declarar antecipadamente o conjunto de leitura e escrita para evitar conflitos.

• Atualização de estado: Confirmação rápida de consenso BFT.

A razão pela qual a Solana não utiliza pools de memória é que estes podem se tornar um gargalo de desempenho. Sem um pool de memória e com o consenso PoH único da Solana, os nós conseguem rapidamente alcançar um consenso sobre a ordem das transações, evitando a necessidade de filas no pool de memória, permitindo que as transações sejam quase instantaneamente concluídas. No entanto, isso também significa que em momentos de sobrecarga da rede, as transações podem ser descartadas em vez de aguardarem, e os usuários precisam reenviar.

Em comparação, a paralelização otimista da Aptos não requer a declaração de conjuntos de leitura e escrita, a barreira de entrada para os nós é mais baixa, mas o TPS é mais alto.

Duas vias de execução paralela: Aptos vs Solana

A execução da transação representa a atualização do estado do bloco, sendo o processo de transformação do comando de iniciação da transação em um estado de finalização. Os nós assumem que a transação foi bem-sucedida e calculam seu impacto no estado da rede; esse processo de cálculo é a execução.

A execução paralela na blockchain refere-se ao processo em que múltiplos processadores de núcleo realizam cálculos sobre o estado da rede simultaneamente. Atualmente, a execução paralela no mercado divide-se em duas abordagens: execução paralela determinística e execução paralela otimista. A diferença entre estas duas direções de desenvolvimento reside em como garantir que as transações paralelas não entrem em conflito.

O momento de determinar conflitos de dependências em transações paralelas diferencia as duas direções de desenvolvimento da execução paralela determinística e da execução paralela otimista; Aptos e Solana escolheram direções diferentes:

• Paralelismo determinístico (Solana): Antes de transmitir transações, é necessário declarar os conjuntos de leitura e escrita. O motor Sealevel processa transações sem conflitos em paralelo com base nas declarações, enquanto transações em conflito são executadas em série. A vantagem é a eficiência, a desvantagem é a alta demanda de hardware.

• Otimização paralela (Aptos): Assume que as transações não têm conflitos, a execução paralela do Block-STM é validada e, se houver conflito, é feita uma nova tentativa. A pré-ordenação do pool de memória reduz o risco de conflitos, aliviando a carga dos nós.

Exemplo: Saldo da conta A é 100, transação 1 transfere 70 para B, transação 2 transfere 50 para C. Solana confirma conflitos antecipadamente por declaração e processa em ordem; Aptos executa em paralelo e, se descobrir saldo insuficiente, ajusta novamente. A flexibilidade do Aptos torna-o mais escalável.

Conclusão antecipada de confirmação de conflitos através de pool de memória otimista e paralelo

A ideia central do paralelismo otimista é assumir que as transações processadas em paralelo não entrarão em conflito, portanto, antes da execução das transações, a aplicação não precisa submeter uma declaração de transação. Se, após a execução da transação, for detectado um conflito durante a verificação, o Block-STM irá reexecutar as transações afetadas para garantir a consistência.

No entanto, na prática, se não forem confirmados previamente os conflitos nas dependências das transações, podem ocorrer muitos erros durante a execução real, levando a um atraso na operação da blockchain pública. Portanto, a paralelização otimista não é apenas uma suposição de que não há conflitos nas transações, mas sim uma fase em que os riscos são evitados antecipadamente, e essa fase é a fase de difusão das transações.

No Aptos, após a transação entrar no pool de memória público, ela é pré-ordenada com base em certas regras (como FIFO e custos de Gas) para garantir que as transações em um bloco não entrem em conflito durante a execução paralela. Assim, fica claro que os proponentes do Aptos na verdade não têm capacidade de ordenação de transações, e não existem construtores de blocos na rede. Essa pré-ordenção de transações é a chave para a implementação da paralelização otimista no Aptos. Diferente do Solana, que precisa introduzir declarações de transações, o Aptos não requer esse mecanismo, reduzindo assim significativamente as exigências de desempenho dos nós. Em termos de sobrecarga de rede para garantir que as transações não entrem em conflito, a adição do pool de memória no Aptos tem um impacto muito menor no TPS em comparação ao custo das declarações de transações no Solana. Portanto, o TPS do Aptos pode alcançar 160.000, mais do que o dobro do Solana.

A narrativa baseada na segurança é a direção de desenvolvimento da Aptos

RWA

As vantagens da Aptos no campo RWA:

• Block-STM pode processar simultaneamente várias transações de transferência de ativos, evitando atrasos na verificação de direitos causados pela congestão da rede.
• A pré-ordenção do pool de memória garante que as transações entrem na execução em ordem, mantendo a confiabilidade dos registros de ativos.
• O design modular e a segurança da linguagem Move facilitam a construção de aplicações RWA confiáveis.
• A combinação de segurança e desempenho, adequada para cooperar com instituições financeiras tradicionais, para colocar ativos de alto valor na blockchain.

Progresso da Aptos no campo dos RWA:

• Em julho de 2024, introdução do USDY da Ondo Finance, com uma capitalização de mercado de cerca de 15 milhões de dólares.
• Em outubro de 2024, a Franklin Templeton lançará o token BENJI na Aptos.
• Colaborar com a Libre para promover a tokenização de valores mobiliários, colocando vários fundos de investimento na blockchain.

pagamento em stablecoin

Vantagens da Aptos no campo dos pagamentos em stablecoins:

• A linguagem Move previne o duplo gasto através de um modelo de recursos, garantindo a precisão das transações.
• Baixas taxas de Gas tornam-no competitivo em cenários de pagamentos de baixo valor.
• A pré-ordenção do pool de memória e o Block-STM garantem a estabilidade e baixa latência das transações de pagamento.
• O consenso descentralizado do AptosBFT reduz o risco de centralização, enquanto suporta a incorporação de verificações KYC/AML.

O potencial do Aptos nos campos de PayFi e pagamentos com stablecoins:

• Promover a adoção em larga escala de stablecoins, criando uma rede de pagamentos transfronteiriços.
• Desenvolver um sistema de liquidação em blockchain em parceria com gigantes de pagamentos.
• Suporte a cenários de micropagamento, como recompensas em tempo real para criadores de conteúdo.

Resumo: As diferenças tecnológicas da Aptos e a narrativa futura

O design da Aptos alcançou um equilíbrio entre desempenho e segurança. A pré-ordenção do pool de memória combinada com a paralelização otimista do Block-STM reduz a barreira de entrada para os nós e alcança uma alta capacidade de 160.000 TPS. Esta abordagem de "estabilidade enquanto se busca velocidade", juntamente com o modelo de recursos da linguagem Move, confere à Aptos uma maior segurança.

Aptos demonstra um grande potencial na narrativa de RWA e PayFi. No campo de RWA, a alta capacidade de processamento do Aptos suporta a tokenização em larga escala de ativos e já colaborou com várias instituições financeiras. Em pagamentos PayFi e stablecoins, o baixo custo, alta eficiência e conformidade do Aptos suportam micropagamentos e liquidações transfronteiriças.

No futuro, a Aptos pode conectar as finanças tradicionais com o ecossistema de blockchain através da narrativa de "rede de valor impulsionada pela segurança", continuando a se esforçar nas áreas de RWA e PayFi, construindo uma nova estrutura de blockchain pública que combina confiança e escalabilidade.