8 основних інноваційних сил мережі Aptos

Aptos, як мережа блокчейну з низькою затримкою та високою пропускною спроможністю, приніс революційні зміни для розробників у створенні Web3 додатків. У цій статті ми детально розглянемо 8 основних інноваційних елементів, які сприяють розвитку мережі Aptos.

1. Оптимізація розробки застосунків на мові Move

Мова Move, яку використовує Aptos, надає розробникам кращі умови для розробки, суттєво підвищуючи ефективність розробки. Move є виразною та легкою у використанні мовою програмування, спеціально розробленою для безпечного управління активами.

Блокчейн Aptos глибоко інтегрований з мовою Move, об'єднуючи кілька основних концепцій дизайну, що робить Aptos ефективною та приємною платформою для розробки на Move. Move спочатку була розроблена для попередника Aptos, що забезпечує безшовний перехід для існуючих розробників Move до Aptos, а новачки також можуть скористатися наявною документацією та прикладами.

Aptos значно покращив екосистему Move, додавши численні функції на рівні мови та фреймворку. Ці функції включають вдосконалену архітектуру безпеки, тонко настроюване вимірювання газу, можливість оновлення коду, масштабні таблиці, рахунки ресурсів тощо. Крім того, валідатор Move, як формальний інструмент верифікації смарт-контрактів Move, надає додаткову гарантію для інваріантів контракту і активно розширюється в Aptos.

Багато ранніх дослідників і розробників мови Move все ще активно працюють в екосистемі Aptos, постійно покращуючи мову Move та спільноту. Після чотирьох років практичного випробування мова Move вже довела, що є зрілою та надійною мовою розробки для виробництва.

2. Block-STM приносить свободу програмування

Block-STM є інноваційним двигуном паралельного виконання смарт-контрактів, побудованим на основі принципів пам'яті транзакцій Aptos і оптимістичного контролю конкурентності. Цей новаторський метод паралелізації транзакцій може суттєво прискорити обробку транзакцій без шкоди для досвіду розробників.

На відміну від паралельних виконувальних механізмів, які потребують читання та запису даних для порушення атомарності транзакцій, Block-STM дозволяє розробникам вільно кодувати, досягаючи вищої пропускної здатності та нижчої затримки для реальних сценаріїв застосування. Розробники можуть легко створювати високо паралельні програми за допомогою Block-STM. Block-STM підтримує більш сильну атомарність, ніж інші паралельні виконувальні середовища, які потребують розподілу операцій на кілька транзакцій, покращуючи досвід користувачів шляхом зниження затримки та підвищення ефективності витрат.

3. Управління в мережі та децентралізація

Щоб підтримати справжню децентралізовану та бездозвільну мережу Layer 1, Aptos вбудував механізм управління на базі ланцюга, що дозволяє безшовно оновлювати конфігурацію мережі та віртуальної машини. Це було повністю підтверджено в Aptos Incentive Testnet 3 та основній мережі.

В основній мережі, знижуючи "обмеження на збільшення голосових прав", підвищено надійність мережі. Ця пропозиція встановила більш радикальні пороги для прискорення запуску мережі та отримала підтримку понад 52% власників токенів, що ефективно захистило безпеку мережі.

З моменту свого народження спільнота Aptos змогла створювати та голосувати щодо пропозицій, які впливають на поведінку блокчейну Aptos. Ці пропозиції з управління включають: коригування тривалості епохи, зміна мінімальних і максимальних вимог до частки валідаторів, зміна системних параметрів, оновлення основного коду блокчейну, а також оновлення модуля Aptos Framework (, набору основних бібліотек розробки Move ) для виправлення помилок або покращення функціональності.

4. AptosBFTv4 ефективний консенсус

AptosBFTv4 є першим виробничим BFT-протоколом блокчейну з строгими доказами коректності. Цей протокол використовує оптимістичний механізм реагування, здатний забезпечити низьку затримку та високу пропускну спроможність, повністю використовуючи продуктивність базової мережі. Покращений на основі Hotstuff, AptosBFTv4 зменшує затримку підтвердження з 3 кроків до 2 кроків, зменшуючи затримку на 33% без жертвування ефективністю зв'язку.

Реалізація AptosBFTv4 повністю враховує строгість безпеки та можливість масштабування. Ця реалізація чітко розділяє інваріанти для ізоляції та ефективного аудиту, примушуючи дотримуватися принципу відсутності розгалужень. Такий же стек програмного забезпечення пройшов чотири оновлення і був протестований у реальній мережі, що довело ретельність і надійність його розробки. На четвертій ітерації AptosBFTv4 став найшвидшим виробничим рішенням для байєсантинського толерантного консенсусу.

Навіть якщо окремі вузли виходять з ладу, Aptos може забезпечити безперервну роботу всієї мережі. Це стало можливим завдяки підтримці системи репутації на ланцюгу, яка використовує минулу доступність і продуктивність як орієнтири для майбутнього, автоматично зменшуючи негативний вплив повільних і погано функціонуючих валідаторів.

5. Механізми безпеки, що підвищують довіру користувачів

Aptos акаунти підтримують гнучке управління ключами, включаючи ротацію ключів, криптоагільність та гібридну модель управління. Ротація ключів є хорошою практикою безпеки, яка є критично важливою для запобігання можливим віддаленим атакам на мульти-акаунти. В інших блокчейнах ротацію можна здійснити лише шляхом міграції всіх активів на новий акаунт. Aptos використовує метод декомпозиції акаунтів та ключів, що дозволяє безшовно додавати нові алгоритми цифрового підпису для підтримки різних типів публічних та приватних ключів. Гібридна модель управління підтримує розширені рішення для відновлення та управління акаунтом, що допомагає заповнити розрив між Web2 і Web3.

Гаманець може використовувати функцію попереднього виконання транзакцій, щоб пояснити результати транзакції користувачу перед підписанням. Цей метод оцінки транзакцій до підписання може зменшити ризики безпеки, такі як фішинг, які стають все більш поширеними в сфері Web3. Щоб далі оптимізувати користувацький досвід, блокчейн Aptos обмежує дійсність кожної транзакції і запобігає впливу безстроково дійсних транзакцій на підписувачів за допомогою трьохступеневої механізму захисту: серійного номера, терміну дії та ID ланцюга.

Консенсусний протокол Aptos і автентифіковане зберігання забезпечують безшовну та практичну підтримку легкого клієнтського протоколу, що забезпечує більш безпечний і надійний досвід користувача. Мережа Aptos запрошує всіх приєднатися до повних вузлів для прямого доступу до автентифікованих даних, що відображає принцип "не довіряй, а перевіряй" Web3. Для цього Aptos створив ефективну структуру багатократного дерева, щоб учасники мали високу пропускну здатність і низьку затримку мережі для розповсюдження стану блокчейну. Учасники можуть обробляти всі транзакції з моменту створення світу або повністю пропустити історію блокчейну, тільки синхронізуючи останній стан. Легкі клієнти можуть синхронізувати частину стану блокчейну, наприклад, конкретний обліковий запис або значення даних, і дозволяти автентифіковане зчитування стану, наприклад, використовуючи BFT-маркери часу для отримання автентифікованого балансу облікового запису.

6. Модульна архітектура, орієнтована на майбутнє

Aptos має генетичну здатність до оновлення, з самого початку проектування ставлячи за мету модульність та гнучкість. Це дозволяє архітектурі Aptos підтримувати часті оновлення, що означає, що блокчейн може швидко впроваджувати нові технологічні досягнення та надавати технічну підтримку для нових випадків використання.

Модульна архітектура Aptos забезпечує гнучкість клієнта та оптимізована для частих оновлень без простоїв. Ці характеристики були повністю продемонстровані під час попередніх ітерацій основної мережі, тестової мережі та численних внутрішніх стрес-тестів. Блокчейн Aptos містить вбудований протокол управління змінами на ланцюгу, що дозволяє швидко впроваджувати нові технологічні інновації та підтримувати нові сценарії Web3.

7. Система винагород на основі пропозицій

У тестовій мережі Aptos Incentive Testnet 3 впроваджено систему винагород на основі голосування. У цій моделі, як тільки дві третини голосів досягають вузла пропозиції, досягається консенсус BFT. Це означає, що третина пізніших голосів не враховується, і відповідні валідатори не отримують винагороду.

Це може призвести до затримок у конкуренції, оскільки валідатори, які знаходяться ближче до основного кластера вузлів, зазвичай отримують більше винагород. У такому випадку оператори вузлів схильні переміщувати свої вузли ближче до основного кластера, щоб покращити затримки та збільшити винагороду за стейкінг, але це шкодить децентралізації та географічному розподілу, оскільки заохочує централізацію вузлів. Для сприяння більшій децентралізації Aptos тепер впровадив винагороду на основі продуктивності пропозицій як систему винагород за стейкінг.

Система, що базується на пропозиціях, має вищий час очікування, ніж голосування, і менш чутлива до затримок між регіонами. Це підвищує рівень винагороди для вузлів у віддалених районах, стримуючи вплив географічного розподілу. Наприклад, навіть якщо валідатор фізично не знаходиться у найбільшій групі вузлів, він не отримає значно менше винагороди через це. Ця модель винагороди все ще враховує поведінку голосування, оскільки гарна продуктивність голосування вплине на ймовірність обрання пропонента.

8. Високопродуктивне розріджене дерево Меркла

Aptos використовує медузову Меркл-дерево ( Jellyfish Merkle Tree, JMT ) дизайн, використовуючи монотонно зростаючу версію на основі ключової моделі для оптимізації продуктивності запису основного сховища на основі LSM-дерев (, такого як RocksDB ). JMT досягає практичного оптимального балансу між використанням ЦП, ефективністю I/O та зайнятостю пам'яті, забезпечуючи задовільну продуктивність, при цьому контролюючи розширення стану даних на диску.

Окрім JMT як формату персистентності стану Aptos, існує ще одна реалізація розрідженого Меркле-дерева в пам'яті без блокувань. Ця реалізація спеціально розроблена для кешування та паралелізації, вона використовується в поєднанні з Block-STM для сприяння високопродуктивним глобальним оновленням стану.