深入解析交易生命周期:以太坊、Solana和Aptos的技术差异

对比不同公链的技术特点可能会因视角不同而显得枯燥或片面。要全面理解Aptos与其他公链的区别,以交易的生命周期作为切入点是个不错的选择。通过分析交易从创建到最终状态更新的完整过程,包括创建与发起、广播、排序、执行和状态更新,我们能够清晰地把握各公链的设计理念与技术取舍。

所有区块链交易都围绕这五个步骤展开。本文将以Aptos为中心,剖析其独特设计,并与以太坊和Solana进行对比。

Aptos:乐观并行与高性能设计

Aptos是一条注重高性能的公链,其交易生命周期虽与以太坊相似,但通过独特的乐观并行执行和内存池优化实现了显著的性能提升。

创建与发起

Aptos网络由轻节点、全节点和验证者构成。用户通过轻节点(如钱包或应用)发起交易,轻节点将交易转发给附近的全节点,全节点再同步至验证者。

广播

Aptos保留了内存池,但在QuorumStore之后内存池之间不再共享。与以太坊不同,Aptos的内存池不仅是交易缓冲区。交易进入内存池后,系统会根据一定规则(如FIFO或Gas费用)进行预排序,确保后续并行执行时交易无冲突。这种设计避免了Solana那样需提前声明读写集合的高硬件需求。

排序

Aptos采用AptosBFT共识,提议者原则上无法自由排序交易,aip-68赋予提议者额外填充被延迟交易的权利。内存池预排序已提前完成冲突规避,区块生成更依赖验证者间的协作,而非提议者主导。

执行

Aptos使用Block-STM技术实现乐观并行执行。交易被假设无冲突并同时处理,若执行后发现冲突,受影响的交易会被重新执行。这种方式充分利用多核处理器提升效率,TPS可达160,000。

状态更新

验证者同步状态,最终性通过检查点确认,类似于以太坊的Epoch机制,但效率更高。

Aptos的核心优势在于乐观并行与内存池预排序的结合,既降低了节点性能需求,又大幅提升了吞吐量。

以太坊:串行执行的基准

以太坊作为智能合约的开创者,是公链技术的原点,其交易生命周期为理解Aptos提供了基础框架。

以太坊交易生命周期

• 创建与发起:用户通过钱包经中继网关或RPC接口发起交易。

• 广播:交易进入公共内存池,等待打包。

• 排序:PoS升级后,区块构建者按利润最大化原则打包交易,中继层竞标后提交给提议者。

• 执行:EVM串行处理交易,单线程更新状态。

• 状态更新:区块需通过两个检查点确认最终性。

以太坊的串行执行和内存池设计限制了性能,区块时间为12秒/插槽,TPS较低。相比之下,Aptos通过并行执行和内存池优化实现了质的飞跃。

Solana:确定性并行的极致优化

Solana以高性能著称,其交易生命周期与Aptos差异显著,尤其在内存池和执行方式上。

Solana交易生命周期

• 创建与发起:用户通过钱包发起交易。

• 广播:无公共内存池,交易直接发送给当前及下两位提议者。

• 排序:提议者基于PoH(Proof of History)打包区块,区块时间仅400毫秒。

• 执行:Sealevel虚拟机采用确定性并行执行,需提前声明读写集合以避免冲突。

• 状态更新:BFT共识快速确认。

Solana不使用内存池是为了避免性能瓶颈。由于没有内存池,以及Solana独特的PoH共识,节点能够快速达成交易顺序共识,避免了交易在内存池中排队的需要,交易几乎可以即时成交。然而,这也意味着在网络过载时,交易可能被丢弃而非等待,用户需重新提交。

相比之下,Aptos的乐观并行无需声明读写集合,节点门槛更低,TPS却更高。

并行执行的两种路径:Aptos vs Solana

交易执行代表区块状态的更新,是交易指令转化为最终状态的过程。并行执行指多核处理器同时计算网络状态。目前市场上并行执行分为确定性并行执行和乐观并行执行两种方式,差异在于如何确保并行交易不发生冲突。

• 确定性并行(Solana):交易广播前需声明读写集合,Sealevel引擎根据声明并行处理无冲突交易,冲突交易串行执行。优点是高效,缺点是硬件需求高。

• 乐观并行(Aptos):假设交易无冲突,Block-STM并行执行后验证,若有冲突则重试。内存池预排序降低冲突风险,节点负担更轻。

举例:账户A余额100,交易1转70给B,交易2转50给C。Solana通过声明提前确认冲突,按序处理;Aptos并行执行后若发现余额不足,重新调整。Aptos的灵活性使其更具扩展性。

乐观并行通过内存池来提前完成冲突确认

乐观并行假设交易不会冲突,无需提前声明。但为避免大量冲突导致公链卡顿,Aptos在交易广播阶段进行预排序。

在Aptos上,交易进入公共内存池后,会根据规则(如FIFO和Gas费用)预排序,确保区块内交易并行执行时不冲突。这意味着Aptos提议者实际不具备交易排序能力,网络中也不存在区块构建者。这种预排序是Aptos实现乐观并行的关键,无需Solana那样的交易声明,大幅降低节点性能要求。Aptos的内存池对TPS影响远小于Solana引入交易声明的代价,因此Aptos的TPS可达160,000,超过Solana一倍以上。

基于安全性的叙事是Aptos的发展方向

RWA

Aptos正积极推进现实资产代币化和机构金融解决方案。其Block-STM能并行处理多笔资产转移交易,避免网络拥堵导致的确权延迟。内存池预排序确保交易按序执行,维持资产记录可靠性。Move语言的模块化设计和安全性,有助于构建可靠的RWA应用。

2024年7月,Aptos引入Ondo Finance的USDY,并于主要DEX、借贷应用集成。2024年10月,富兰克林邓普顿在Aptos上推出BENJI代币。Aptos还与Libre合作推进证券代币化,将多家投资基金上链,增强机构投资者访问。

稳定币支付

Aptos的Move语言通过资源模型防止双重支付,确保稳定币转账准确性。低Gas费用使其在小额支付场景具竞争力。内存池预排序和Block-STM保证支付交易稳定性和低延迟。

AptosBFT的去中心化共识降低中心化风险,模块化架构支持嵌入KYC/AML检查。Aptos能在保证网络效率的同时,满足金融机构的合规需求。

Aptos在PayFi和稳定币支付领域的优势在于"安全、高效、合规"的结合。未来可能推动稳定币大规模采用,打造跨境支付网络,或与支付巨头合作开发链上结算系统。高TPS和低成本还能支持微支付场景,如内容创作者实时打赏。

总结:Aptos的技术差异与未来叙事

Aptos的设计在性能与安全之间取得平衡。内存池预排序结合Block-STM的乐观并行,降低节点门槛,实现160,000 TPS的高吞吐量。保留预排序机制确保网络高负载下的稳定性。Move语言的资源模型提供更高安全性。

Aptos在RWA和PayFi叙事中展现潜力。高吞吐量支持大规模资产上链,已与多家金融机构合作。在支付领域,低成本、高效率和合规性支持微支付与跨境结算。

未来,Aptos可凭借"安全驱动的价值网络"叙事,连接传统金融与区块链生态,在RWA和PayFi领域持续发力,构建兼具信任与扩展性的公链新格局。