Aptos網路的8項創新驅動力

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項核心創新。

1. Move語言:更適合構建應用

Aptos採用的Move語言爲開發人員提供了更優質的開發環境,提高了開發效率。Move是一種富有表現力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開發者可以無縫遷移到Aptos,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、資源帳戶等。Move Prover作爲Move智能合約的形式驗證工具,爲合約不變量提供額外保障,在Aptos上得到積極擴展。

許多Move語言的早期研究人員和開發者仍活躍在Aptos生態中,不斷增強Move語言和社區。經過四年的驗證,Move已成爲可用於生產環境的成熟開發語言。

2. Block-STM:更自由的編程體驗

Block-STM是一種新型智能合約並行執行引擎,基於Aptos的交易內存模型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讓開發者能夠自由編碼,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支持比其他需要拆分操作的並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. 鏈上治理與去中心化

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新。Aptos的激勵測試網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"提高了網路可靠性。超過52%的代幣持有者投票支持這一提案,以加強網路安全。

自誕生以來,Aptos社區已能創建和投票影響區塊鏈行爲的提案。治理提案包括:修改epoch持續時間,調整驗證者最低/最高權益,修改參數,升級核心區塊鏈代碼,以及更新Aptos框架模塊等。

4. AptosBFTv4:高效共識機制

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。

實現時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審計,強制執行不分叉原則。相同軟體棧已經過4次升級並在實時網路上測試,證明了其開發過程的周密性和穩健性。在第四次迭代中,AptosBFTv4成爲最快的生產級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,將過去的可用性和性能作爲未來指標,自動將反應遲緩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。密鑰輪換是良好使用習慣,對防範遠程攻擊至關重要。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的帳戶與密鑰解耦方法支持無縫添加新的數字籤名算法。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。

錢包可使用交易預執行功能,在用戶籤名前解釋交易結果,有助於減輕網絡釣魚等安全風險。Aptos區塊鏈還通過序列號、到期時間和鏈ID三重保護,限制每筆交易的有效性,防止錯誤或攻擊。

Aptos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,提供更安全可靠的用戶體驗。網路歡迎任何人連接全節點直接訪問經過驗證的數據。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。參與者可處理全部歷史交易,也可僅同步最新狀態。輕客戶端可同步部分區塊鏈狀態,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具有可升級性傳統,從設計之初就注重系統各個領域的模塊化和靈活性。這使Aptos架構能夠支持頻繁升級,快速採納最新技術進步,爲新興用例提供技術支持。

模塊化架構設計創造了客戶端靈活性,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

Aptos從激勵測試網3開始採用基於投票的獎勵系統。在這種模式下,一旦三分之二的選票到達提議者節點,BFT共識即達成,這意味着三分之一的後期投票未被包括,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。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,但這損害了去中心化和地理分布。爲促進更大程度的去中心化,Aptos實施了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。獎勵模式仍考慮投票行爲,良好的投票績效會影響提議者選舉概率。

8. 高性能稀疏Merkle樹

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實用平衡,確保令人滿意的性能,同時控制磁盤上狀態數據的膨脹。

除JMT作爲Aptos狀態的持久化格式外,還有一種內存中、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。