Aptos網路的8大創新推動力

作爲一個延遲最低、吞吐量最高的區塊鏈網路，Aptos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項核心創新。

1. Move語言：更適合應用開發

Aptos採用Move編程語言，爲開發者提供了更優越的開發環境,顯著提升了開發效率。Move是一種富有表現力且易於使用的語言,專爲安全的資產管理而設計。

Aptos區塊鏈與Move語言高度集成,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的前身而設計,這種淵源確保了現有Move開發者可以無縫遷移到Aptos,新手也能從已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。這包括完善的安全架構、詳細可配置的gas計量、代碼可升級性、資源帳戶等。Move Prover作爲Move智能合約的形式化驗證工具,爲合約不變量提供額外保障,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生態中,持續增強Move語言和社區。經過四年的測試和驗證,Move語言已經成爲一種成熟的生產級開發語言。

2. Block-STM:帶來更大編程自由

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。這種創新的交易並行化方法可以在不影響開發體驗的前提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讓開發者可以不受限制地編碼,爲實際應用實現更高吞吐量和更低延遲。開發者可以輕鬆構建高度並行化的應用程序。Block-STM支持比其他並行環境更豐富的原子性操作,通常無需將操作拆分爲多個交易,從而降低延遲、提高成本效率,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Layer 1網路,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。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社區就能創建和投票決定影響區塊鏈行爲的提案。治理提案包括:修改epoch持續時間,調整驗證者最小/最大權益,修改標志,升級核心區塊鏈代碼,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級區塊鏈BFT協議。該協議採用樂觀響應機制,實現低延遲和高吞吐量,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降低了33%的延遲。

該實現考慮到安全嚴格性和可升級性,清晰分離不變量以便隔離和有效審計,強制執行不分叉理念。相同的軟體棧已經過4次升級,並在實時網路上測試,證明了其開發過程的周到性和穩健性。在第四次迭代中,AptosBFTv4成爲最快的生產就緒拜佔庭容錯共識協議。

Aptos能確保即使個別節點宕機,整個網路仍保持正常運行。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指標,自動將反應遲鈍和表現不佳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實現輪換。Aptos將帳戶與密鑰解耦,能無縫添加新的數字籤名算法以支持不同公私鑰類型。混合托管模型支持高級恢復方案和帳戶管理,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,在用戶籤名前解釋交易結果。提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,通過序列號、到期時間和鏈ID三重保護,防止籤名者受到無限期影響。

Aptos的共識協議和經過認證的存儲實現了對輕客戶端協議的無縫實用支持,從而提供更安全可信的用戶體驗。網路歡迎任何人連接全節點直接訪問經認證的數據,體現了Web3的"不信任,要驗證"理念。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,也可以跳過歷史直接同步最新狀態。輕客戶端可以同步部分區塊鏈狀態,如特定帳戶或數據值,並啓用經驗證的狀態讀取,例如使用BFT時間戳獲取經驗證的帳戶餘額。

6. 面向未來的模塊化架構

Aptos具有可升級性的歷史,從一開始就以模塊化和靈活性爲設計理念。這使得Aptos架構能支持頻繁升級,快速採納最新技術進步,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、測試網和內部壓力測試中得到了驗證。Aptos區塊鏈包含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,採用了基於投票的節點運營商獎勵系統。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。節點運營者傾向於將節點移至更靠近主集羣的位置以改善延遲,增加質押獎勵,但這會損害去中心化和地理分布。爲促進更大程度的去中心化,Aptos現已實施基於提案績效的質押獎勵系統。

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,如果驗證者不在最大節點集羣附近,他們獲得的獎勵不會減少太多。獎勵模式仍然考慮投票行爲,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)的寫入性能。JMT在CPU、I/O和存儲佔用之間達到了實用的最佳平衡,確保了令人滿意的性能,同時控制了磁盤上狀態數據的大小。

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。這種實現專爲緩存和並行化而設計,與Block-STM結合使用,促進高性能全局狀態更新。