Aptos網路的8大創新推動力

Aptos作爲加密市場上延遲最低、吞吐量最高的區塊鏈之一，爲開發人員構建web3應用程序帶來了巨大變革。本文將介紹推動Aptos網路發展的8項關鍵創新。

1. Move語言：更適合構建應用

Aptos採用Move語言,爲開發者提供了更優越的開發環境,提高了開發效率。Move是一種表達能力強且易於使用的編程語言,專門爲安全資產管理而設計。

Aptos區塊鏈與Move語言深度集成,共享許多核心設計理念,使Aptos成爲高效、愉快的Move開發平台。Move最初爲Aptos的前身設計,這種淵源確保了現有Move開發者可以在Aptos上無縫構建,新的Move開發者也可以受益於先前積累的文檔、指南和示例。

Aptos通過在語言和框架層面添加多項功能,大幅改進了Move生態系統。這些改進包括完善的安全架構、詳細可配置的gas計量、代碼可升級性、大規模表格、資源帳戶等。此外,Move驗證器爲智能合約不變量提供了額外保障,並在Aptos上得到積極擴展。

許多Move語言的早期研究者和開發者仍活躍在Aptos生態系統中,不斷增強Move語言和社區。經過四年的測試和驗證,Move語言已證明是一種可用於生產環境的成熟開發語言。

2. Block-STM:帶來更多編程自由

Block-STM是一種新型智能合約並行執行引擎,基於Aptos的交易內存和樂觀並發控制原則構建。這種創新的交易並行化方法可以在不影響開發者體驗的情況下加快交易處理速度。

與需要讀寫數據來破壞交易原子性的並行執行引擎不同,Block-STM使開發者能夠不受限制地編碼,並爲實際應用場景實現更高的吞吐量和更低的延遲。開發者可以利用Block-STM輕鬆構建高度並行化的應用程序。Block-STM支持比其他通常需要將操作拆分爲多個交易(破壞邏輯原子性)的並行執行環境更豐富的原子性,通過降低延遲和提高成本效率來增強用戶體驗。

3. 鏈上治理和去中心化

爲支持真正去中心化和無需許可的layer1,Aptos內置了鏈上治理機制,可實現網路和虛擬機配置的無縫更改。Aptos激勵測試網3和主網已證明了這一點。

在主網上,通過降低"投票權增加限制"提高了網路的可靠性。設置更激進的閾值允許快速引導網路,超過52%的代幣持有者投票支持這一提案,以幫助保護網路。

自誕生以來,Aptos社區就能夠創建和投票決定影響Aptos區塊鏈行爲的提案。治理提案包括:跨epoch持續時間的更改,驗證者權益的最小值和最大值修改,標志修改,核心區塊鏈代碼的軟件升級,以及Aptos框架模塊(一組核心Move開發庫)的升級,用於修復bug或增強Aptos區塊鏈功能。

4. AptosBFTv4:高效共識

AptosBFTv4是首個具有嚴格正確性證明的生產級區塊鏈BFT協議。該協議採用樂觀響應機制,可提供低延遲和高吞吐量,充分利用底層網路。在Hotstuff基礎上改進,AptosBFTv4將提交延遲從3步減少到2步,在不犧牲通信補償的情況下減少了33%的延遲。

實施時考慮到安全嚴格性和可升級性,該實施清晰分離了不變量以便隔離和有效審計,從而強制執行不分叉的理念。相同的軟體棧已經過4次升級,並在實時網路上進行了測試,證明了其開發過程的周密性和穩健性。在第四次迭代中,AptosBFTv4成爲最快的、生產就緒的拜佔庭容錯共識協議。

即使個別節點出現故障,Aptos也能確保整個網路的正常運行。這得益於鏈上信譽系統,該系統將過去的可用性和性能作爲未來的指標,自動將反應遲緩和表現不佳的驗證者的負面影響降至最低。

5. 增強用戶信心的安全措施

Aptos帳戶支持靈活的密鑰管理,包括密鑰輪換、加密敏捷性和混合托管模型等功能。密鑰輪換是良好的使用習慣,對防止遠程攻擊(甚至可能危及多方帳戶)至關重要。在其他區塊鏈上,只能通過將所有資產遷移到新帳戶來進行輪換。Aptos採用帳戶與密鑰解耦的方法,能夠無縫添加新的數字籤名算法以支持不同類型的公私鑰。混合托管模型支持高級恢復解決方案和帳戶管理,有助於彌合Web2和Web3之間的差距。

錢包可以使用交易預執行功能,在用戶籤名前向其解釋交易結果。籤名前評估交易可以降低安全風險,如網絡釣魚攻擊等Web3中日益普遍的威脅。爲進一步優化用戶體驗,Aptos區塊鏈限制了每筆交易的有效期,並通過序列號、到期時間和鏈ID三重保護來防止籤名者受到無限有效期的影響,以防止錯誤或攻擊。

Aptos的共識協議和經過身分驗證的存儲實現了對輕客戶端協議的無縫實用支持,從而提供更安全、更可信的用戶體驗。任何人都可以連接全節點直接訪問經過身分驗證的數據,這體現了Web3的"不信任,要驗證"理念。爲此,Aptos建立在高效的多播樹結構之上,爲參與者提供高吞吐量、低延遲的網路以傳播區塊鏈狀態。參與者可以處理自創世以來的所有交易,也可以完全跳過區塊鏈歷史,僅同步最新的區塊鏈狀態。輕客戶端可以同步部分區塊鏈狀態,例如特定帳戶或數據值,並啓用經過驗證的狀態讀取,如使用BFT時間戳獲取經過驗證的帳戶餘額。

6. 面向未來的模塊化架構

Aptos具有可升級性的基因,從一開始,系統的每個部分都以模塊化和靈活性爲設計理念。這使得Aptos架構能夠支持頻繁升級,意味着區塊鏈可以快速採用最新的技術進步,並爲新興用例提供技術支持。

Aptos的模塊化架構設計創造了客戶端靈活性,並針對零停機的頻繁升級進行了優化。這些特性在之前的主網迭代、測試網和多次內部壓力測試中得到了充分展示。Aptos區塊鏈包括嵌入式鏈上變更管理協議,可快速部署新技術創新並支持新的Web3應用場景。

7. 基於提案的獎勵制度

在Aptos激勵測試網3中,節點運營商採用了基於投票的獎勵系統。在這種模型下,一旦三分之二的選票到達提議者節點,BFT共識就達成了,這意味着三分之一的後期投票未被包括在內,相關驗證者也未獲得獎勵。

這可能導致延遲競爭,靠近主節點集羣的驗證者往往獲得更多獎勵。在這種情況下,節點運營者會將節點移至更靠近主集羣的位置以改善延遲,從而增加質押獎勵,這會損害去中心化和地理分布,因爲它鼓勵了節點集中。爲促進更大程度的去中心化,Aptos現已實施基於提案績效的獎勵作爲質押獎勵系統。

基於提案的系統比投票具有更高的超時時間,對跨區域延遲不太敏感。這提高了偏遠地區節點的獎勵率,抑制了地理分布的影響。例如,如果驗證者不在物理上位於最大的節點集羣中,他們獲得的獎勵將減少。獎勵模式繼續考慮投票行爲,因爲良好的投票績效會影響提議者選舉概率。

8. 高性能Sparse Merkle Tree

Aptos採用Jellyfish Merkle Tree (JMT)設計,利用單調遞增的基於版本的密鑰模式來優化基於LSM樹的底層存儲引擎(如RocksDB)的寫入性能。JMT在CPU、I/O和存儲佔用之間達到了實用的最佳平衡點,確保了令人滿意的性能,同時保持可管理的磁盤狀態數據大小。

除了JMT作爲Aptos狀態的持久化格式外,還有另一種內存中、無鎖的稀疏Merkle樹實現。這種實現專門爲緩存和並行化量身定制,與Block-STM結合使用以促進高性能的全局狀態更新。