深入解析以太坊、Solana和Aptos的交易生命週期差異

對比不同公鏈的技術差異可能會因觀察角度不同而顯得枯燥或片面。要準確理解Aptos與其他公鏈的區別,選擇合適的分析視角至關重要。本文將以交易的生命週期爲切入點,分析交易從創建到最終狀態更新的完整過程,包括創建與發起、廣播、排序、執行和狀態更新五個關鍵步驟,以此來把握各公鏈的設計思路與技術取舍。

所有區塊鏈交易都圍繞這五個步驟展開,下面將以Aptos爲中心,剖析其獨特設計,並對比以太坊與Solana的關鍵差異。

Aptos:樂觀並行與高性能設計

Aptos是一條注重高性能的公鏈,其交易生命週期與以太坊相似,但通過獨特的樂觀並行執行和內存池優化實現了顯著性能提升。以下是Aptos上交易生命週期的關鍵步驟:

創建與發起

Aptos網路由輕節點、全節點和驗證者組成。用戶通過輕節點(如錢包或應用)發起交易,輕節點將交易轉發給附近的全節點,全節點再同步至驗證者。

廣播

Aptos保留了內存池,但在QuorumStore之後內存池之間不共享。與以太坊不同的是,其內存池不僅僅是交易緩衝區。在交易進入內存池後,系統根據規則(如FIFO或Gas費用)進行預排序,確保後續並行執行時交易無衝突。這種設計避免了Solana需提前聲明讀寫集合的高硬件需求。

排序

Aptos採用AptosBFT共識,提議者原則上無法自由排序交易,aip-68賦予提議者額外填充被延遲交易的權利。內存池預排序已提前完成衝突規避,區塊生成更依賴驗證者間的協作,而非提議者主導。

執行

Aptos使用Block-STM技術實現樂觀並行執行。交易被假設無衝突並同時處理,若執行後發現衝突,受影響的交易會被重新執行。這種方式利用多核處理器提升效率,TPS可達160,000。

狀態更新

驗證者同步狀態,最終性通過檢查點確認,類似於以太坊的Epoch機制,但效率更高。

Aptos的核心優勢在於樂觀並行與內存池預排序的結合,既降低了節點性能需求,又大幅提升了吞吐量。

以太坊:串行執行的基準

以太坊作爲智能合約的開創者,是公鏈技術的原點,其交易生命週期爲理解Aptos提供基礎框架。

以太坊交易生命週期

• 創建與發起:用戶通過錢包經中繼網關或RPC接口發起交易。

• 廣播:交易進入公共內存池,等待打包。

• 排序:PoS升級後,區塊構建者按利潤最大化原則打包交易,中繼層競標後提交給提議者。

• 執行:EVM串行處理交易,單線程更新狀態。

• 狀態更新:區塊需通過兩個檢查點確認最終性。

以太坊的串行執行和內存池設計限制了性能,區塊時間爲12秒/插槽,TPS較低。相比之下,Aptos通過並行執行和內存池優化實現了質的飛躍。

Solana:確定性並行的極致優化

Solana以高性能著稱,其交易生命週期與Aptos差異顯著,尤其在內存池和執行方式上。

Solana交易生命週期

• 創建與發起:用戶通過錢包發起交易。

• 廣播:無公共內存池,交易直接發送給當前及下兩位提議者。

• 排序:提議者基於PoH(Proof of History)打包區塊,區塊時間僅400毫秒。

• 執行:Sealevel虛擬機採用確定性並行執行,需提前聲明讀寫集合以避免衝突。

• 狀態更新:BFT共識快速確認。

Solana不使用內存池的原因是內存池可能成爲性能瓶頸。由於沒有內存池,以及Solana獨特的PoH共識,節點能夠快速達成交易順序共識,避免了交易在內存池中排隊的需要,交易幾乎可以即時成交。然而,這也意味着在網路過載時,交易可能被丟棄而非等待,用戶需重新提交。

相比之下,Aptos的樂觀並行無需聲明讀寫集合,節點門檻更低,TPS卻更高。

並行執行的兩種路徑:Aptos vs Solana

交易的執行代表區塊狀態的更新,是交易發起指令轉化爲具有最終性狀態的過程。區塊鏈中的並行執行指的是多核處理器同時計算網路狀態的過程。當前市場中,並行執行分爲確定性並行執行和樂觀並行執行兩種方式。這兩種開發方向的差異根源在於如何確保並行交易不發生衝突。

Aptos與Solana選擇了不同方向:

• 確定性並行(Solana):交易廣播前需聲明讀寫集合,Sealevel引擎根據聲明並行處理無衝突交易,衝突交易串行執行。優點是高效,缺點是硬件需求高。

• 樂觀並行(Aptos):假設交易無衝突,Block-STM並行執行後驗證,若有衝突則重試。內存池預排序降低衝突風險,節點負擔更輕。

樂觀並行通過內存池來提前完成衝突確認

樂觀並行的核心思想是假設並行處理的交易不會衝突,因此在交易執行前,應用端無需提交交易聲明。若交易執行後驗證時發現衝突,Block-STM會重新執行受影響的交易以確保一致性。

在Aptos上,交易進入公共內存池後,會根據一定規則(如FIFO和Gas費用高低)進行預排序,確保一個區塊內的交易在並行執行時不會衝突。Aptos的提議者實際上不具備交易排序能力,網路中也不存在區塊構建者。這種交易預排序是Aptos實現樂觀並行的關鍵。與Solana需引入交易聲明不同,Aptos無需此機制,因此對節點性能的要求大幅降低。在確保交易不衝突的網路開銷上,Aptos加入內存池對TPS的影響遠小於Solana引入交易聲明的代價。因此,Aptos的TPS可達160,000,超過Solana一倍以上。

基於安全性的敘事是Aptos的發展方向

RWA

Aptos正在積極推進現實資產代幣化和機構金融解決方案。相比以太坊,Aptos的Block-STM能並行處理多筆資產轉移交易,避免因網路擁堵導致的確權延遲。Aptos的內存池預排序則確保交易按序進入執行,即使高峯期也能維持資產記錄的可靠性。Move語言的模塊化設計和安全性,讓開發者能更輕鬆地構建可靠的RWA應用。

Aptos在RWA領域的潛力在於安全性和性能的結合。未來,其可聚焦於與傳統金融機構合作,將債券、股票等高價值資產上鏈,借助Move語言打造合規性強的代幣化標準。這種"安全+高效"的敘事,能讓Aptos在RWA市場中脫穎而出。

穩定幣支付

穩定幣支付需要確保交易的最終性和資產安全。Aptos的Move語言通過資源模型防止雙重支付,確保每一筆穩定幣轉帳的準確性。Aptos的低Gas費用(得益於高TPS分攤成本)使其在小額支付場景中極具競爭力。Aptos的內存池預排序和Block-STM則保證了支付交易的穩定性和低延遲。

PayFi和穩定幣支付需兼顧去中心化與監管合規。AptosBFT的去中心化共識降低了中心化風險,同時其模塊化架構支持開發者嵌入KYC/AML檢查。Aptos的平衡設計使其更適合金融機構入場。

Aptos在PayFi和穩定幣支付領域的潛力在於"安全、高效、合規"的三位一體。未來,會持續推動穩定幣的大規模採用,打造跨境支付網絡,或與支付巨頭合作開發鏈上結算系統。高TPS和低成本還能支持微支付場景,如內容創作者的實時打賞。Aptos的敘事可聚焦於"下一代支付基礎設施",吸引企業和用戶雙向流量。

總結:Aptos的技術差異與未來敘事

通過交易生命週期的視角,我們得以清晰對比Aptos與以太坊、Solana和Sui在技術設計上的差異,並揭示其各自的核心敘事。

Aptos的設計在性能與安全之間取得了巧妙平衡。其內存池預排序結合Block-STM的樂觀並行,既降低了節點門檻,又實現了160,000 TPS的高吞吐量,超越Solana的確定性並行和Sui的對象級並行。與以太坊的串行執行相比,Aptos的並行能力帶來質的飛躍;而相較於Solana和Sui砍掉內存池的激進優化,Aptos保留預排序機制,確保了網路在高負載下的穩定性。這種"穩中求快"的思路,輔以Move語言的資源模型,賦予Aptos更高的安全性。

正是基於這種安全性與性能的結合,Aptos在RWA和PayFi敘事中展現出巨大潛力。在RWA領域,Aptos的高吞吐量支持大規模資產上鏈,近期與Ondo Finance、Franklin Templeton及Libre的合作已初見成效。在PayFi和穩定幣支付中,Aptos的低成本、高效率和合規性支持微支付與跨境結算,成爲"下一代支付基礎設施"的有力候選。

未來,Aptos可憑藉"安全驅動的價值網路"敘事,連接傳統金融與區塊鏈生態,在RWA和PayFi領域持續發力,構建一個兼具信任與擴展性的公鏈新格局。