ブロックチェーン取引ライフサイクルの深い理解：イーサリアム、ソラナとAptos技術の比較

異なるパブリックチェーンの技術的特徴を比較する際、適切な切り口を選ぶことが非常に重要です。トランザクションのライフサイクルは理想的な分析の視点であり、トランザクションが作成されてから最終的な状態更新に至るまでのプロセス全体をカバーしており、作成と発起、ブロードキャスト、ソート、実行、状態更新などの重要なステップを含みます。この視点を通じて、各パブリックチェーンの設計思想と技術的選択を明確に把握することができます。

本文はAptosを中心に、その独自のデザインを分析し、イーサリアムやソラナと比較して、取引処理における重要な違いを探ります。

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Aptos: 楽観的並列 & 高性能設計

Aptosは高性能に重点を置いたパブリックチェーンとして、取引のライフサイクルはイーサリアムと似ていますが、独自の楽観的な並行実行とメモリプールの最適化を通じて顕著な性能向上を実現しています。

創造と開始

Aptosネットワークは、ライトノード、フルノード、バリデーターで構成されています。ユーザーはライトノード（ウォレットやアプリなど）を通じてトランザクションを開始し、ライトノードはトランザクションを近くのフルノードに転送し、フルノードはバリデーターに同期します。

ブロードキャスト

Aptosはメモリプールを保持していますが、QuorumStoreの後ではメモリプール間で共有されなくなります。イーサリアムとは異なり、Aptosのメモリプールは単なるトランザクションバッファではなく、ルール（例えばFIFOやガス料金）に基づいてトランザクションを事前にソートして、後続の並行実行時にトランザクションの衝突がないようにします。この設計により、ソラナのように事前に読み書き集合を宣言する必要のある高いハードウェア要件が回避されます。

ソート

AptosはAptosBFTコンセンサスメカニズムを採用しています。提案者は原則として取引を自由に並べ替えることはできませんが、aip-68は提案者に遅延取引を追加する権利を与えています。メモリプールの事前ソートが衝突回避を完了しているため、ブロック生成は提案者主導ではなく、検証者間の協力に依存しています。

###実行

AptosはBlock-STM技術を使用して楽観的な並行実行を実現しています。取引は衝突がないと仮定され、同時に処理されます。実行後に衝突が発見された場合、影響を受ける取引は再実行されます。この方法はマルチコアプロセッサの性能を十分に活用し、TPSは160,000に達することができます。

ステータス更新

検証者の同期状態、最終性はチェックポイント確認によって行われ、イーサリアムのエポックメカニズムに似ていますが、効率が高いです。

Aptosのコアの利点は、楽観的な並行処理とメモリプールの事前ソートの組み合わせにあります。これにより、ノードの性能要件が低下し、スループットが大幅に向上しました。

イーサリアム：シリアル実行のベンチマーク

イーサリアムはスマートコントラクトの先駆者として、他のパブリックブロックチェーンを理解するための基本的なフレームワークを提供しています。

イーサリアム取引ライフサイクル

• 作成と発起：ユーザーはウォレットを通じてリレーネットワークまたはRPCインターフェースを介して取引を発起します。
• ブロードキャスト：取引がパブリックメモリプールに入り、パッキングを待っています。
• ソート：PoSアップグレード後、ブロック構築者は利益最大化の原則に従って取引をパッケージ化し、中継層が入札した後に提案者に提出します。
• 実行：EVMはトランザクションを直列処理し、シングルスレッドで状態を更新します。
• ステータス更新：ブロックは2つのチェックポイントを通じて最終性を確認する必要があります。

イーサリアムのシリアル実行とメモリプール設計はその性能を制限しており、ブロック時間は12秒/スロットで、TPSは低いです。それに対して、Aptosは並列実行とメモリプールの最適化を通じて質的な飛躍を実現しました。

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Solana: 決定論的並列処理のための極限最適化

ソラナは高性能で知られており、その取引ライフサイクルはAptosと顕著に異なり、特にメモリプールと実行方法において異なる。

ソラナ取引ライフサイクル

• 作成と発起：ユーザーはウォレットを通じて取引を発起します。
• ブロードキャスト：パブリックメモリプールがなく、トランザクションは現在と次の2人の提案者に直接送信されます。
• ソート：提案者はPoH（履歴の証明）に基づいてブロックをパッケージ化し、ブロック時間はわずか400ミリ秒です。
• 実行：Sealevel仮想マシンは決定論的な並行実行を採用しており、競合を避けるために事前に読み書き集合を宣言する必要があります。
• 状態更新：BFTコンセンサスの迅速な確認。

ソラナはメモリプールを使用しないことで、パフォーマンスのボトルネックを回避します。この設計により、取引は迅速に順序合意に達し、ほぼ即時に成立します。しかし、ネットワークが過負荷になると、取引は待機するのではなく、破棄されることがあり、ユーザーは再提出する必要があります。

対照的に、Aptosの楽観的並行処理は、読み書きセットを宣言する必要がなく、ノードの敷居を下げ、同時により高いTPSを実現しています。

並行実行の二つのパス：Aptos vs ソラナ

ブロックチェーンにおける並行実行は、多核プロセッサがネットワークの状態を同時に計算するプロセスを指します。現在、市場に出ている並行実行は主に決定論的並行実行と楽観的並行実行の2つの方法に分かれており、これらの核心的な違いは、並行取引が衝突しないことをどのように保証するかにあります。

• 確定的並行（ソラナ）：取引をブロードキャストする前に、読み書きの集合を宣言する必要があり、Sealevelエンジンは宣言に基づいて衝突のない取引を並行処理し、衝突する取引は直列実行します。利点は効率的で、欠点はハードウェアの要求が高いことです。

• 楽観的並行処理（Aptos）：取引が衝突しないと仮定し、Block-STMが並行実行された後に検証を行い、衝突があった場合は再試行します。メモリプールの事前ソートにより、衝突リスクが低減され、ノードの負担が軽くなります。

例えば、アカウントAの残高が100で、取引1で70をBに転送し、取引2で50をCに転送するとします。ソラナは宣言によって事前に競合を確認し、順序通りに処理します。一方、アプトスは並行して実行し、残高不足が発覚した場合は再調整を行います。アプトスのこの柔軟性は、より優れたスケーラビリティをもたらします。

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楽観的並行によるメモリプールでの衝突確認の事前完了

Aptosの楽観的並行処理は、単に取引に衝突がないと仮定するのではなく、取引のブロードキャスト段階でリスクを事前に回避しています。取引が公共メモリプールに入ると、一定のルール（例えばFIFOやガス料金の高低）に基づいて事前にソートされ、1つのブロック内の取引が並行して実行される際に衝突しないように確保されます。

この取引の事前ソートは、Aptosが楽観的な並行処理を実現するための鍵です。Solanaが取引声明を導入する必要があるのとは異なり、Aptosはこのメカニズムを必要としないため、ノードの性能要件が大幅に低減されます。取引が衝突しないことを確保するネットワークオーバーヘッドにおいて、Aptosがメモリプールを追加することがTPSに与える影響は、Solanaが取引声明を導入するコストよりずっと小さいです。したがって、AptosのTPSは160,000に達し、Solanaの倍以上になります。

Aptosの方向性:セキュリティベースの物語

RWA (リアルワールドアセット)

Aptosは現実の資産のトークン化と機関金融ソリューションの推進に積極的です。そのBlock-STMは複数の資産移転取引を並行処理でき、ネットワークの混雑による権利確認の遅延を回避します。メモリプールの事前ソートにより、取引が順序通りに実行され、資産記録の信頼性が維持されます。Move言語のモジュール設計と安全性により、開発者は信頼性の高いRWAアプリケーションをより簡単に構築できます。

AptosのRWA分野における潜在能力は、安全性とパフォーマンスの組み合わせにあります。将来的には、伝統的な金融機関との協力に焦点を当て、高価値資産をブロックチェーンに移行し、Move言語を活用して強固なコンプライアンスを持つトークン化基準を構築することができます。

2024年7月、AptosはOndo FinanceのUSDYを導入し、主要DEXと貸出アプリに統合します。2024年10月、フランクリン・テンプルトンはAptos上でBENJIトークンを発表します。さらに、AptosはLibreと協力して証券トークン化を進め、多数の著名な投資ファンドをブロックチェーンに移行し、機関投資家のアクセスを強化します。

ステーブルコイン支払い

AptosのMove言語はリソースモデルを通じて二重支払いを防止し、ステーブルコインの転送の正確性を確保します。低Gas費用により、小額支払いシーンで非常に競争力があります。メモリプールの事前ソートとBlock-STMは、支払い取引の安定性と低遅延を保証します。

AptosBFTの分散型コンセンサスは中央集権リスクを低減し、同時にそのモジュラーアーキテクチャは開発者がKYC/AMLチェックを組み込むことをサポートし、分散型と規制コンプライアンスのニーズのバランスを取ります。

AptosのPayFiおよびステーブルコイン決済分野における潜在能力は、「安全、高効率、コンプライアンス」の三位一体にあります。将来的には、ステーブルコインの大規模な採用を持続的に推進し、クロスボーダー決済ネットワークを構築するか、決済大手と協力してオンチェーン決済システムを開発することが期待されています。高TPSと低コストは、コンテンツクリエーターのリアルタイムの報酬などのマイクロペイメントシーンもサポートできます。

まとめ：Aptosの技術的な違いと未来の物語

Aptosの設計は性能と安全性のバランスを取得しています。そのメモリプールの事前ソートはBlock-STMの楽観的並行性と組み合わさり、ノードのハードルを低くし、160,000 TPSの高いスループットを実現しました。この"安定の中で速さを求める"という考え方は、Move言語のリソースモデルと相まって、Aptosにより高い安全性を与えています。

安全性と性能の組み合わせに基づき、AptosはRWAとPayFiのストーリーで巨大な潜在能力を示しています。RWA分野では、Aptosは大規模な資産のオンチェーンをサポートし、複数の金融機関と提携しています。PayFiおよびステーブルコインの支払いにおいて、Aptosの低コスト、高効率、コンプライアンスはマイクロペイメントと国際決済をサポートし、"次世代の支払いインフラ"になることが期待されています。

未来、Aptosは「安全駆動の価値ネットワーク」というストーリーを通じて、従来の金融とブロックチェーンエコシステムをつなぎ、RWAやPayFi分野で引き続き力を入れ、信頼性と拡張性を兼ね備えた新しいパブリックチェーンの構築を目指します。

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