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應用程序帶來了極大的便利。本文將介紹Aptos網路發展的8項核心動力。

1. Move語言優化應用開發

Aptos採用的Move語言爲開發人員提供了更好的開發條件,提高了開發效率。Move是一種表現力強且易於使用的編程語言,專爲安全資產管理而設計。

Aptos區塊鏈與Move深度集成,共享許多核心設計原則,使Aptos成爲高效、愉快的Move開發環境。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,新手也能從既有的文檔和示例中受益。

Aptos在語言和框架層面添加了多項功能,極大改進了Move生態系統,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、資源帳戶等。此外,Move驗證器爲合約不變量提供額外保障,並在Aptos中得到積極擴展。

許多Move語言的早期研究者和開發者仍活躍在Aptos生態中,不斷增強Move語言和社區。經過四年的測試和驗證,Move已成爲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,圍繞Aptos的交易內存和樂觀並發控制原則構建。這種新穎的交易並行化方法可以在不影響開發體驗的同時加快交易處理速度。

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使開發人員能夠不受限制地編碼,爲實際用例實現更高吞吐量和更低延遲。開發者可以使用Block-STM輕鬆構建高度並行化的應用程序。

Block-STM支持比其他需要將操作拆分爲多個交易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具有內置的鏈上治理,可實現無縫的網路和虛擬機配置更改。Aptos的激勵測試網3和主網都證明了這一點。

在主網上,通過降低"投票權增加限制"提高了網路可靠性。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社區已能創建和投票決定影響Aptos區塊鏈行爲的提案。治理提案包括:修改epoch持續時間,調整驗證者權益的最小值和最大值,修改系統參數,核心區塊鏈代碼的軟件升級,以及升級Aptos框架模塊(一組核心Move開發庫)以修復bug或增強功能。

4. AptosBFTv4高效共識

AptosBFTv4是首個具有嚴格正確性證明的生產區塊鏈BFT協議。該協議採用樂觀響應設計,可提供低延遲和高吞吐量,充分利用底層網路性能。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,該實施明確分離不變量以便隔離和有效審計,強制執行不分叉理念。相同的軟件堆棧已經過4次升級並在實網上測試,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。

即使個別節點宕機,Aptos也能確保整個網路的正常運行。這得益於鏈上信譽系統的維護,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. 增強用戶信心保障

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,對防範遠程攻擊非常重要。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的帳戶與密鑰解耦方法使其能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在用戶籤名前解釋交易結果。籤名前評估交易可以減輕網絡釣魚等安全風險。爲進一步優化用戶體驗,Aptos區塊鏈限制了每筆交易的可行性,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性的影響。

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支持,從而帶來更安全可靠的用戶體驗。Aptos網路歡迎任何人連接全節點以直接訪問經過驗證的數據,體現了Web3"無需信任,去驗證"的理念。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、低延遲的區塊鏈狀態傳播網路。參與者可以處理自創世以來的所有交易,也可以跳過區塊鏈歷史僅同步最新狀態。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。

6. 面向未來的模塊化架構

Aptos具有可升級性的設計理念,從一開始就以模塊化和靈活性爲原則構建每個系統組件。這使Aptos架構能夠支持頻繁升級,快速採用最新技術進步,並爲新興用例提供技術支持。

Aptos的模塊化架構設計帶來了客戶端靈活性,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驗證。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. 基於提案的獎勵機制

在Aptos激勵測試網3中,採用了基於投票的獎勵系統。在這個模型中,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,相關驗證者也沒有獲得獎勵。

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,這損害了去中心化和地理分布,因爲它鼓勵了節點集中。

Aptos現已實施基於提案績效的獎勵作爲質押獎勵系統,以促進更大程度的去中心化。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並抑制了地理分布的影響。獎勵模式仍考慮投票行爲,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使用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。JMT在CPU、I/O和存儲佔用間達到了實用的最佳平衡點,確保了令人滿意的性能,同時控制了磁盤上膨脹狀態數據的大小。

除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,專爲緩存和並行化量身定制,與Block-STM配合使用以促進高性能全局狀態更新。