Les 8 moteurs d'innovation du réseau Aptos

Aptos, en tant que l'une des blockchains avec le délai le plus bas et le débit le plus élevé du marché des cryptomonnaies, a apporté une transformation majeure pour les développeurs construisant des applications web3. Cet article présentera 8 innovations clés qui propulsent le développement du réseau Aptos.

1. Move Language : mieux adapté pour construire des applications

Aptos utilise le langage Move, offrant aux développeurs un environnement de développement supérieur, ce qui améliore l'efficacité du développement. Move est un langage de programmation puissant et facile à utiliser, spécialement conçu pour la gestion sécurisée des actifs.

La blockchain Aptos est profondément intégrée avec le langage Move, partageant de nombreuses idées de conception fondamentales, ce qui fait d'Aptos une plateforme de développement Move efficace et agréable. Move a été initialement conçu pour le prédécesseur d'Aptos, cette origine garantit que les développeurs Move existants peuvent construire sans couture sur Aptos, et que les nouveaux développeurs Move peuvent également bénéficier de la documentation, des guides et des exemples accumulés précédemment.

Aptos a considérablement amélioré l'écosystème Move en ajoutant plusieurs fonctionnalités au niveau du langage et du cadre. Ces améliorations comprennent une architecture de sécurité renforcée, une mesure de gaz détaillée et configurable, une capacité de mise à niveau du code, des tables à grande échelle, des comptes de ressources, etc. De plus, les validateurs Move offrent une protection supplémentaire pour les invariants des contrats intelligents et s'étendent activement sur Aptos.

De nombreux chercheurs et développeurs ayant travaillé sur le langage Move sont toujours actifs dans l'écosystème Aptos, renforçant continuellement le langage Move et la communauté. Après quatre ans de tests et de validation, le langage Move a prouvé qu'il s'agissait d'un langage de développement mature pouvant être utilisé dans des environnements de production.

2. Block-STM : apporter plus de liberté de programmation

Block-STM est un nouveau moteur d'exécution parallèle de contrats intelligents, construit sur les principes de la mémoire de transaction d'Aptos et du contrôle de concurrence optimiste. Cette méthode innovante de parallélisation des transactions peut accélérer la vitesse de traitement des transactions sans affecter l'expérience des développeurs.

Contrairement aux moteurs d'exécution parallèles qui nécessitent de lire et d'écrire des données pour détruire l'atomicité des transactions, Block-STM permet aux développeurs de coder sans restrictions et de réaliser des débits plus élevés et des latences plus faibles pour des scénarios d'application réels. Les développeurs peuvent facilement construire des applications hautement parallèles avec Block-STM. Block-STM prend en charge une atomicité plus riche qu'un environnement d'exécution parallèle qui nécessite généralement de décomposer les opérations en plusieurs transactions ( détruisant l'atomicité logique ), améliorant ainsi l'expérience utilisateur en réduisant la latence et en augmentant l'efficacité des coûts.

3. Gouvernance sur la chaîne et décentralisation

Pour soutenir un layer1 véritablement décentralisé et sans autorisation, Aptos a intégré un mécanisme de gouvernance en chaîne, permettant des modifications transparentes des configurations du réseau et de la machine virtuelle. Le testnet 3 et le mainnet d'Aptos ont prouvé cela.

Sur la blockchain principale, la fiabilité du réseau a été améliorée en réduisant la "limite d'augmentation des droits de vote". Des seuils plus agressifs ont été établis pour permettre une activation rapide du réseau, avec plus de 52 % des détenteurs de jetons votant en faveur de cette proposition pour aider à protéger le réseau.

Depuis sa création, la communauté Aptos a pu créer et voter sur des propositions influençant le comportement de la blockchain Aptos. Les propositions de gouvernance incluent : des modifications de la durée entre les époques, des modifications des valeurs minimales et maximales des droits des validateurs, des modifications de drapeaux, des mises à jour logicielles du code principal de la blockchain, ainsi que des mises à jour du module du cadre Aptos ( et d'un ensemble de bibliothèques de développement Move de base ), destinées à corriger des bugs ou à améliorer les fonctionnalités de la blockchain Aptos.

4. AptosBFTv4 : consensus efficace

AptosBFTv4 est le premier protocole BFT de blockchain de niveau production avec une preuve de correction stricte. Ce protocole utilise un mécanisme de réponse optimiste, offrant une faible latence et un haut débit, tout en tirant parti du réseau sous-jacent. Amélioré sur la base de Hotstuff, AptosBFTv4 réduit le délai de soumission de 3 étapes à 2 étapes, réduisant ainsi la latence de 33 % sans compromettre la compensation de communication.

Lors de sa mise en œuvre, la sécurité, la rigueur et la montée en charge ont été prises en compte, et cette mise en œuvre a clairement séparé les invariants pour permettre un isolement et un audit efficace, imposant ainsi le principe de non-forking. La même pile logicielle a été mise à niveau 4 fois et testée sur le réseau en temps réel, prouvant la rigueur et la robustesse de son processus de développement. Lors de la quatrième itération, AptosBFTv4 est devenu le protocole de consensus byzantin tolérant aux pannes le plus rapide et prêt pour la production.

Même si des nœuds individuels tombent en panne, Aptos peut garantir le bon fonctionnement de l'ensemble du réseau. Cela est dû à un système de réputation en chaîne, qui utilise la disponibilité et la performance passées comme indicateurs pour l'avenir, minimisant automatiquement l'impact négatif des validateurs réactifs lents et sous-performants.

5. Mesures de sécurité renforçant la confiance des utilisateurs

Le compte Aptos prend en charge une gestion flexible des clés, y compris des fonctionnalités telles que la rotation des clés, l'agilité cryptographique et un modèle de garde hybride. La rotation des clés est une bonne pratique d'utilisation, cruciale pour prévenir les attaques à distance ( qui pourraient même mettre en péril plusieurs comptes ). Sur d'autres blockchains, la rotation ne peut se faire qu'en migrant tous les actifs vers un nouveau compte. Aptos adopte une méthode de découplage entre le compte et la clé, permettant d'ajouter sans effort de nouveaux algorithmes de signature numérique pour prendre en charge différents types de clés publiques et privées. Le modèle de garde hybride prend en charge des solutions avancées de récupération et de gestion de compte, aidant à combler le fossé entre Web2 et Web3.

Les portefeuilles peuvent utiliser la fonction de pré-exécution des transactions, expliquant le résultat de la transaction à l'utilisateur avant qu'il ne signe. Évaluer une transaction avant la signature peut réduire les risques de sécurité, tels que les attaques de phishing, qui sont des menaces de plus en plus courantes dans le Web3. Pour optimiser davantage l'expérience utilisateur, la blockchain Aptos limite la durée de validité de chaque transaction et empêche le signataire d'être affecté par une durée de validité illimitée grâce à une protection triple par numéro de série, date d'expiration et ID de chaîne, afin de prévenir les erreurs ou les attaques.

Le protocole de consensus d'Aptos et le stockage authentifié offrent un support pratique sans faille pour le protocole de client léger, fournissant ainsi une expérience utilisateur plus sécurisée et plus fiable. Quiconque peut se connecter à un nœud complet pour accéder directement aux données authentifiées, ce qui illustre le principe "sans confiance, à vérifier" du Web3. Pour cela, Aptos est construit sur une structure d'arbre multicast efficace, offrant aux participants un réseau à haut débit et faible latence pour propager l'état de la blockchain. Les participants peuvent traiter toutes les transactions depuis le lancement ou peuvent complètement ignorer l'historique de la blockchain, ne synchronisant que l'état le plus récent de la blockchain. Les clients légers peuvent synchroniser une partie de l'état de la blockchain, comme des comptes spécifiques ou des valeurs de données, et activer des lectures d'état authentifiées, comme l'obtention de soldes de comptes authentifiés à l'aide d'un horodatage BFT.

6. Architecture modulaire orientée vers l'avenir

Aptos possède un ADN évolutif, dès le départ, chaque partie du système a été conçue avec une approche modulaire et flexible. Cela permet à l'architecture d'Aptos de supporter des mises à jour fréquentes, ce qui signifie que la blockchain peut rapidement adopter les dernières avancées technologiques et fournir un soutien technique aux cas d'utilisation émergents.

La conception modulaire d'Aptos crée de la flexibilité pour le client et est optimisée pour des mises à jour fréquentes sans temps d'arrêt. Ces caractéristiques ont été pleinement démontrées lors des itérations précédentes du réseau principal, des réseaux de test et de plusieurs tests de stress internes. La blockchain Aptos comprend un protocole de gestion des modifications en chaîne intégré, permettant de déployer rapidement de nouvelles innovations technologiques et de soutenir de nouveaux scénarios d'application Web3.

7. Système de récompense basé sur les propositions

Dans le réseau de test incitatif Aptos 3, les opérateurs de nœuds ont adopté un système de récompense basé sur le vote. Dans ce modèle, une fois que deux tiers des votes atteignent le nœud proposeur, le consensus BFT est atteint, ce qui signifie qu'un tiers des votes ultérieurs ne sont pas inclus et que les validateurs concernés ne reçoivent pas de récompense.

Cela peut entraîner une concurrence de latence, les validateurs proches des clusters de nœuds principaux ayant souvent plus de récompenses. Dans ce cas, les opérateurs de nœuds déplacent leurs nœuds plus près du cluster principal pour améliorer la latence, augmentant ainsi les récompenses de staking, ce qui nuit à la décentralisation et à la répartition géographique, car cela encourage la concentration des nœuds. Pour favoriser une plus grande décentralisation, Aptos a désormais mis en œuvre des récompenses basées sur la performance des propositions comme système de récompense de staking.

Un système basé sur des propositions a un temps d'attente plus élevé que le vote et est moins sensible aux délais interrégionaux. Cela augmente le taux de récompense des nœuds situés dans des zones éloignées et atténue l'impact de la répartition géographique. Par exemple, si un validateur n'est pas physiquement situé dans le plus grand groupe de nœuds, les récompenses qu'il reçoit seront réduites. Le modèle de récompense continue de prendre en compte le comportement de vote, car une bonne performance de vote influence la probabilité d'élection des proposeurs.

8. Arbre de Merkle Sparse haute performance

Aptos utilise un arbre Merkle Jellyfish (JMT) dans sa conception, optimisant les performances d'écriture du moteur de stockage sous-jacent basé sur les arbres LSM( comme RocksDB), grâce à un modèle de clé basé sur les versions qui est monotone croissant. JMT atteint un équilibre pratique entre l'utilisation du CPU, de l'I/O et du stockage, garantissant des performances satisfaisantes tout en maintenant une taille de données d'état disque gérable.

En plus de JMT comme format de persistance de l'état d'Aptos, il existe une autre implémentation d'arbre Merkle épars en mémoire et sans verrou. Cette implémentation est spécialement conçue pour le cache et la parallélisation, utilisée en conjonction avec Block-STM pour faciliter les mises à jour d'état global à haute performance.