深入淺出地理解在一筆交易的生命週期中以太坊、Solana和Aptos的主要差異

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Movemaker
2天前
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深入淺出地理解在一筆交易的生命週期中以太坊、Solana和Aptos的主要差異。

原文作者:Kevin, the Researcher at Movemaker

對比 Move 語言、Aptos 與其他公鏈在技術上的差異,可能因觀察深度不同而顯得枯燥。籠統分析難免隔靴搔癢,深入程式碼又容易只見樹木不見森林。要快速、準確地理解 Aptos 與其他公鏈的區別,選擇一個合適的錨點至關重要。

筆者認為,一筆交易的生命週期是最佳切入點。透過分析交易從創建到最終狀態更新的完整步驟——包括創建與發起、廣播、排序、執行和狀態更新——可以清晰掌握公鏈的設計思路與技術取捨。以此為基準,向後退一步,能理解不同公鏈的核心敘事;向前進一步,則可探索如何在 Aptos 上打造吸引市場的應用。

如下圖,所有區塊鏈交易都圍繞著這五個步驟展開,而本文將以 Aptos 為中心,剖析其獨特設計,並比較以太坊與 Solana 的關鍵差異。

深入淺出地理解在一筆交易的生命週期中以太坊、Solana和Aptos的主要差異

Aptos:樂觀平行與高效能設計

Aptos 是一條強調高效能的公鏈,其交易生命週期與以太坊類似,但透過獨特的樂觀並行執行和記憶體池優化實現了顯著提升。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。用戶透過輕節點(如錢包或應用程式)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 保留了記憶體池,不過在 QuorumStore 之後記憶體池之間不共享。與以太坊不同的是,其記憶體池不僅僅是交易緩衝區。在交易進入記憶體池後,系統會根據規則(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 需事先聲明讀寫集合的高硬體需求。

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。記憶體池預先排序已提前完成衝突規避,區塊產生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。這種方式利用多核心處理器提升效率,TPS 可達 160, 000 。

狀態更新

驗證者同步狀態,最終性透過檢查點確認,類似以太坊的 Epoch 機制,但效率更高。

Aptos 的核心優勢在於樂觀並行與記憶體池預先排序的結合,既降低了節點效能需求,也大幅提升了吞吐量。如下圖所示,Aptos 的網路架構清晰支援這項設計:

深入淺出地理解在一筆交易的生命週期中以太坊、Solana和Aptos的主要差異

資料來源:Aptos 白皮書

以太坊:串行執行的基準

以太坊作為智慧合約的開創者,是公鏈技術的原點,其交易生命週期為理解 Aptos 提供基礎架構。

以太坊交易生命週期

  • 創建與發起:用戶透過錢包經中繼網關或 RPC 介面發起交易。

  • 廣播:交易進入公共記憶體池,等待打包。

  • 排序:PoS 升級後,區塊建構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 串列處理交易,單執行緒更新狀態。

  • 狀態更新:區塊需透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,區塊時間為 12 秒/插槽,TPS 較低。相比之下,Aptos 透過並行執行和內存池優化實現了質的飛躍。

深入淺出地理解在一筆交易的生命週期中以太坊、Solana和Aptos的主要差異

Solana:確定性並行的極致優化

Solana 以高效能著稱,其交易生命週期與 Aptos 差異顯著,尤其在記憶體池和執行方式上。

Solana 交易生命週期

  • 創建與發起:用戶透過錢包發起交易。

  • 廣播:無公共記憶體池,交易直接發送給目前及下兩位提議者。

  • 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 虛擬機器採用確定性並行執行,需事先聲明讀寫集合以避免衝突。

  • 狀態更新:BFT 共識快速確認。

Solana 不使用記憶體池的原因是記憶體池可能成為效能瓶頸。由於沒有記憶體池,以及 Solana 獨特的 PoH 共識,節點能夠快速達成交易順序共識,避免了交易在記憶體池中排隊的需要,交易幾乎可以即時成交。然而,這也意味著在網路過載時,交易可能被丟棄而非等待,用戶需重新提交。

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

深入淺出地理解在一筆交易的生命週期中以太坊、Solana和Aptos的主要差異

來源:shoal research

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為具有最終性狀態的過程。這變化如何理解?節點假設交易成功,計算其對網路狀態的影響,這個計算過程就是執行。

因此,區塊鏈中的平行執行指的是多核心處理器同時計算網路狀態的過程。在目前市場中,並行執行分為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平行交易不會發生衝突——即交易之間是否存在依賴關係。

由此可見,在交易生命週期中,確定平行交易依賴項衝突的時機-決定了確定性並行執行與樂觀並行執行兩種開發方向的分化,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 引擎依據聲明並行處理無衝突交易,衝突交易串列執行。優點是高效,缺點是硬體需求高。

  • 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。記憶體池預排序降低衝突風險,節點負擔更輕。

舉例:帳戶 A 餘額 100 ,交易 1 轉 70 給 B,交易 2 轉 50 給 C。 Solana 透過聲明提前確認衝突,依序處理;Aptos 並行執行後若發現餘額不足,重新調整。 Aptos 的靈活性使其更具擴展性。

樂觀並行透過記憶體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。

然而在實務中,若不事先確認交易依賴項是否衝突,真實執行時可能出現大量報錯,導致公鏈運作卡頓。因此,樂觀並行並非單純假設交易無衝突,而是在某一階段提前規避了風險,這個階段就是交易廣播階段。

在 Aptos 上,交易進入公共記憶體池後,會根據一定規則(如 FIFO 和 Gas 費用高低)進行預排序,確保區塊內的交易在並行執行時不會衝突。由此可見,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建構者。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,因此對節點效能的要求大幅降低。在確保交易不衝突的網路開銷上,Aptos 加入記憶體池對 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。 交易預先排序的影響是 Aptos 上捕獲 MEV 的難度加大,這對用戶而言利弊兼存,此處不再贅述。

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。相較於以太坊,Aptos 的 Block-STM 能並行處理多筆資產轉移交易,避免因網路壅塞而導致的確權延遲。在 Solana 或 Sui 上,儘管交易速度快,但無內存池設計可能在網路過載時丟棄交易,影響 RWA 的確權穩定性。 Aptos 的記憶體池預先排序則確保交易依序進入執行,即使高峰期也能維持資產記錄的可靠性。 RWA 需要複雜的智能合約支持,如資產分割、收益分配和合規性檢查。 Move 語言的模組化設計與安全性,讓開發者能更輕鬆地建立可靠的 RWA 應用。相較之下,以太坊 Solidity 的複雜性和漏洞風險增加了開發成本,而 Solana 的 Rust 程式設計雖高效,卻對開發者學習曲線要求較高。 Aptos 的生態友善性可望吸引更多 RWA 專案落地,形成正向循環。 Aptos 在 RWA 領域的潛力在於安全性和性能的結合。未來,可聚焦與傳統金融機構合作,將債券、股票等高價值資產上鍊,並以 Move 語言打造合規性強的代幣化標準。這種「安全+高效率」的敘事,能讓 Aptos 在 RWA 市場中脫穎而出。

    2024 年 7 月,Aptos 宣布將 Ondo Finance 的 USDY 引入生態,並於主要的 DEX、借貸應用集成,截止 3 月 10 日,USDY 在 Aptos 上的市值約為 1500 萬美元,約佔 USDY 總市值的 2.5% 。 2024 年 10 月,Aptos 宣布富蘭克林鄧普頓已在Aptos Network 上推出以BENJI 代幣為代表的富蘭克林鏈上美國政府貨幣基金(FOBXX)。此外,Aptos 與Libre 合作推進證券代幣化,將Brevan Howard、BlackRock 和Hamilton Lane 的投資基金上鍊,增強機構投資者訪問。

  • 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 語言透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。例如,用戶使用 Aptos 上的 USDC 付款時,交易狀態更新受到嚴格保護,避免因合約漏洞而導致資金損失。此外,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。以太坊的高 Gas 費用限制了其支付應用,而 Solana 雖成本低,但網路過載時的交易丟棄風險可能影響用戶體驗。 Aptos 的記憶體池預先排序和 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,同時其模組化架構支援開發者嵌入 KYC/AML 檢查。例如,穩定幣發行商可在 Aptos 上部署合規合約,確保交易符合本地法規,而不犧牲網路效率。這一點優於以太坊的中心化中繼模式,也彌補了 Solana 提案者主導的潛在合規短板。 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,將持續推動穩定幣的大規模採用,打造跨國支付網絡,或與支付巨頭合作開發鏈上結算系統。高 TPS 和低成本還能支援微支付場景,如內容創作者的即時打賞。 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。

Aptos 在安全性上的優勢——內存池預先排序、Block-STM、AptosBFT 和 Move 語言——不僅提升了抗攻擊能力,也為 RWA 和 PayFi 敘事奠定了堅實基礎。在 RWA 領域,其高安全性和吞吐量支援資產代幣化和大規模交易;在 PayFi 與穩定幣支付中,低成本和高效性推動了現實應用落地。相較於以太坊的穩健但低效、Solana 的高速但高門檻,Aptos 以平衡之道開闢新局。未來,Aptos 可憑藉這些優勢,塑造「安全驅動的價值網絡」敘事,成為連結傳統經濟與區塊鏈的橋樑。

總結:Aptos 的技術差異與未來敘事

透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。以下表格總結了四者在廣播、排序和執行階段的異同,Aptos 的獨特優勢也由此凸顯:

深入淺出地理解在一筆交易的生命週期中以太坊、Solana和Aptos的主要差異

Aptos 的設計在性能與安全之間取得了巧妙平衡。其記憶體池預先排序結合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 的物件級並行。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,確保了網絡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——無論是抵禦 DDoS 攻擊,還是防止合約漏洞,都優於以太坊的傳統架構和Solana 的高硬體依賴。 與同樣基於Move 語言的Sui 相比,Aptos 和Sui 的分化更具啟發性。 Sui 以物件為中心,透過DAG 排序和物件層級並行追求極致效能,適合高並發資產管理場景;而Aptos 以帳戶為中心,依托記憶體池和樂觀並行,兼顧通用性與生態相容性。這種差異不僅反映了技術路徑的選擇,也預示了應用方向的分化:Sui 或更擅長複雜資產操作,Aptos 則在安全性驅動的場景中佔據優勢。 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 的高吞吐量支援大規模資產上鍊,近期與Ondo Finance(USDY 市值約1,500 萬美元)、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、高效率和合規性支援微支付與跨境結算,成為「下一代支付基礎設施」的有力候選。

綜上,Aptos 在交易生命週期的每個環節都融入了安全與高效的考量,區別於以太坊的穩健低效、Solana 的高性能高門檻,以及Sui 的對象驅動極致優化。未來,Aptos 可憑藉「安全驅動的價值網絡」敘事,連結傳統金融與區塊鏈生態,在RWA 和PayFi 領域持續發力,建構一個兼具信任與擴展性的公鏈新格局。

關於 Movemaker

Movemaker 是由 Aptos 基金會授權,經 Ankaa 和 BlockBooster 共同發起的首個官方社區組織,專注於推動 Aptos 華語區生態的建設與發展。身為 Aptos 在華語區的官方代表,Movemaker 致力於透過連結開發者、使用者、資本及眾多生態合作夥伴,打造一個多元、開放、繁榮的Aptos 生態系統。

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