Aptos网络的8大创新推动力

Aptos作为加密市场上延迟最低、吞吐量最高的区块链之一，为开发人员构建web3应用程序带来了巨大变革。本文将介绍推动Aptos网络发展的8项关键创新。

1. Move语言：更适合构建应用

Aptos采用Move语言,为开发者提供了更优越的开发环境,提高了开发效率。Move是一种表达能力强且易于使用的编程语言,专门为安全资产管理而设计。

Aptos区块链与Move语言深度集成,共享许多核心设计理念,使Aptos成为高效、愉快的Move开发平台。Move最初为Aptos的前身设计,这种渊源确保了现有Move开发者可以在Aptos上无缝构建,新的Move开发者也可以受益于先前积累的文档、指南和示例。

Aptos通过在语言和框架层面添加多项功能,大幅改进了Move生态系统。这些改进包括完善的安全架构、详细可配置的gas计量、代码可升级性、大规模表格、资源账户等。此外,Move验证器为智能合约不变量提供了额外保障,并在Aptos上得到积极扩展。

许多Move语言的早期研究者和开发者仍活跃在Aptos生态系统中,不断增强Move语言和社区。经过四年的测试和验证,Move语言已证明是一种可用于生产环境的成熟开发语言。

2. Block-STM:带来更多编程自由

Block-STM是一种新型智能合约并行执行引擎,基于Aptos的交易内存和乐观并发控制原则构建。这种创新的交易并行化方法可以在不影响开发者体验的情况下加快交易处理速度。

与需要读写数据来破坏交易原子性的并行执行引擎不同,Block-STM使开发者能够不受限制地编码,并为实际应用场景实现更高的吞吐量和更低的延迟。开发者可以利用Block-STM轻松构建高度并行化的应用程序。Block-STM支持比其他通常需要将操作拆分为多个交易(破坏逻辑原子性)的并行执行环境更丰富的原子性,通过降低延迟和提高成本效率来增强用户体验。

3. 链上治理和去中心化

为支持真正去中心化和无需许可的layer1,Aptos内置了链上治理机制,可实现网络和虚拟机配置的无缝更改。Aptos激励测试网3和主网已证明了这一点。

在主网上,通过降低"投票权增加限制"提高了网络的可靠性。设置更激进的阈值允许快速引导网络,超过52%的代币持有者投票支持这一提案,以帮助保护网络。

自诞生以来,Aptos社区就能够创建和投票决定影响Aptos区块链行为的提案。治理提案包括:跨epoch持续时间的更改,验证者权益的最小值和最大值修改,标志修改,核心区块链代码的软件升级,以及Aptos框架模块(一组核心Move开发库)的升级,用于修复bug或增强Aptos区块链功能。

4. AptosBFTv4:高效共识

AptosBFTv4是首个具有严格正确性证明的生产级区块链BFT协议。该协议采用乐观响应机制,可提供低延迟和高吞吐量,充分利用底层网络。在Hotstuff基础上改进,AptosBFTv4将提交延迟从3步减少到2步,在不牺牲通信补偿的情况下减少了33%的延迟。

实施时考虑到安全严格性和可升级性,该实施清晰分离了不变量以便隔离和有效审计,从而强制执行不分叉的理念。相同的软件栈已经过4次升级,并在实时网络上进行了测试,证明了其开发过程的周密性和稳健性。在第四次迭代中,AptosBFTv4成为最快的、生产就绪的拜占庭容错共识协议。

即使个别节点出现故障,Aptos也能确保整个网络的正常运行。这得益于链上信誉系统,该系统将过去的可用性和性能作为未来的指标,自动将反应迟缓和表现不佳的验证者的负面影响降至最低。

5. 增强用户信心的安全措施

Aptos账户支持灵活的密钥管理,包括密钥轮换、加密敏捷性和混合托管模型等功能。密钥轮换是良好的使用习惯,对防止远程攻击(甚至可能危及多方账户)至关重要。在其他区块链上,只能通过将所有资产迁移到新账户来进行轮换。Aptos采用账户与密钥解耦的方法,能够无缝添加新的数字签名算法以支持不同类型的公私钥。混合托管模型支持高级恢复解决方案和账户管理,有助于弥合Web2和Web3之间的差距。

钱包可以使用交易预执行功能,在用户签名前向其解释交易结果。签名前评估交易可以降低安全风险,如网络钓鱼攻击等Web3中日益普遍的威胁。为进一步优化用户体验,Aptos区块链限制了每笔交易的有效期,并通过序列号、到期时间和链ID三重保护来防止签名者受到无限有效期的影响,以防止错误或攻击。

Aptos的共识协议和经过身份验证的存储实现了对轻客户端协议的无缝实用支持,从而提供更安全、更可信的用户体验。任何人都可以连接全节点直接访问经过身份验证的数据,这体现了Web3的"不信任,要验证"理念。为此,Aptos建立在高效的多播树结构之上,为参与者提供高吞吐量、低延迟的网络以传播区块链状态。参与者可以处理自创世以来的所有交易,也可以完全跳过区块链历史,仅同步最新的区块链状态。轻客户端可以同步部分区块链状态,例如特定账户或数据值,并启用经过验证的状态读取,如使用BFT时间戳获取经过验证的账户余额。

6. 面向未来的模块化架构

Aptos具有可升级性的基因,从一开始,系统的每个部分都以模块化和灵活性为设计理念。这使得Aptos架构能够支持频繁升级,意味着区块链可以快速采用最新的技术进步,并为新兴用例提供技术支持。

Aptos的模块化架构设计创造了客户端灵活性,并针对零停机的频繁升级进行了优化。这些特性在之前的主网迭代、测试网和多次内部压力测试中得到了充分展示。Aptos区块链包括嵌入式链上变更管理协议,可快速部署新技术创新并支持新的Web3应用场景。

7. 基于提案的奖励制度

在Aptos激励测试网3中,节点运营商采用了基于投票的奖励系统。在这种模型下,一旦三分之二的选票到达提议者节点,BFT共识就达成了,这意味着三分之一的后期投票未被包括在内,相关验证者也未获得奖励。

这可能导致延迟竞争,靠近主节点集群的验证者往往获得更多奖励。在这种情况下,节点运营者会将节点移至更靠近主集群的位置以改善延迟,从而增加质押奖励,这会损害去中心化和地理分布,因为它鼓励了节点集中。为促进更大程度的去中心化,Aptos现已实施基于提案绩效的奖励作为质押奖励系统。

基于提案的系统比投票具有更高的超时时间,对跨区域延迟不太敏感。这提高了偏远地区节点的奖励率,抑制了地理分布的影响。例如,如果验证者不在物理上位于最大的节点集群中,他们获得的奖励将减少。奖励模式继续考虑投票行为,因为良好的投票绩效会影响提议者选举概率。

8. 高性能Sparse Merkle Tree

Aptos采用Jellyfish Merkle Tree (JMT)设计,利用单调递增的基于版本的密钥模式来优化基于LSM树的底层存储引擎(如RocksDB)的写入性能。JMT在CPU、I/O和存储占用之间达到了实用的最佳平衡点,确保了令人满意的性能,同时保持可管理的磁盘状态数据大小。

除了JMT作为Aptos状态的持久化格式外,还有另一种内存中、无锁的稀疏Merkle树实现。这种实现专门为缓存和并行化量身定制,与Block-STM结合使用以促进高性能的全局状态更新。