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  從技術(shù)創(chuàng)新角度詳解，Aptos憑什么被稱為殺手級新生態(tài)？

發(fā)布日期：2023/2/3 11:08:26      瀏覽量：

文章轉(zhuǎn)載自medium

作者：Ignas | DeFi Research

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作為明星公鏈，Aptos一經(jīng)推出被稱為SOL殺手，其優(yōu)秀之處備受不少項目方的喜愛。

Aptos通過更好的技術(shù)和用戶體驗為Web3帶來了范式轉(zhuǎn)變。作為市場上延遲最低，吞吐量最高的區(qū)塊鏈，它使開發(fā)人員能夠高效地構(gòu)建并創(chuàng)建最佳應(yīng)用程序。Aptos社區(qū)使Aptos得以蓬勃發(fā)展。除了社區(qū)，強大的技術(shù)是其另一個超能力。

在今天的內(nèi)容中，我們整理了推動Aptos重新定義Web3以實現(xiàn)更具意義的用途的創(chuàng)新。這些創(chuàng)新協(xié)同工作，為開發(fā)人員和用戶提供了無縫體驗。無論你是使用Move語言輕松開發(fā)，還是受益于技術(shù)支持的用戶保障，Aptos都提供了流暢的體驗。

真誠建議各位builder一起來了解一下。

1、用于更好構(gòu)建的Move語言

Aptos上的Move為可擴展的、面向未來的應(yīng)用程序創(chuàng)造了更好的開發(fā)者體驗。Move和Aptos框架一起，通過有意消除通常限制開發(fā)人員可訪問性的不必要的復(fù)雜性，提高了建設(shè)者的效率。

Move是一種強調(diào)安全并專為安全資產(chǎn)管理而設(shè)計的表現(xiàn)力強且易于使用的編程語言。Move為Web3帶來了Rust為基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)帶來的東西——一種安全、快速、富有表現(xiàn)力的映射交互方法。

Aptos區(qū)塊鏈原生集成了Move語言。Aptos和Move共享許多相同的核心設(shè)計原則，使Aptos成為了高效、愉快的Move開發(fā)之家。Move最初是為Aptos區(qū)塊鏈的前身設(shè)計的。這種關(guān)系確保了現(xiàn)有的Move開發(fā)人員可以無縫地在Aptos上進行構(gòu)建，而新的Move開發(fā)人員可以從Aptos之前的文檔、指南和示例中受益。

Aptos通過在語言和框架層面增加了完善的安全架構(gòu)、詳細和可配置的gas計量、代碼可升級性、資源帳戶等多種功能，極大地改善了Move生態(tài)系統(tǒng)。除此之外，Move Prover為合約不變量提供了額外的保障，并在Aptos中得到了積極擴展。

許多Move語言的原始研究人員和開發(fā)人員繼續(xù)在Aptos生態(tài)系統(tǒng)中構(gòu)建，從而發(fā)展了該語言和Move社區(qū)。通過四年的測試和認證，Move語言證明了它安全且可用于生產(chǎn)。

2、帶來更多編程自由的Block-STM

Block-STM是一種新的智能合約并行執(zhí)行引擎，它圍繞著Aptos的軟件交易內(nèi)存和optimistic并發(fā)控制原則構(gòu)建。這種新的交易并行方法可以在不影響開發(fā)人員體驗的情況下實現(xiàn)更快的交易處理。

與要求預(yù)先了解要讀/寫的數(shù)據(jù)而打破交易原子性的并行執(zhí)行引擎不同，Block-STM使開發(fā)者能夠無限制地編碼，并為實際用例實現(xiàn)更高的吞吐量和更低的延遲。

開發(fā)人員可以使用Block-STM輕松構(gòu)建高度并行化的應(yīng)用程序。與通常需要將操作拆分為多個交易（破壞邏輯原子性）的其他并行執(zhí)行環(huán)境相比，Block STM支持更豐富的原子性。這通過降低延遲和提高成本效率增強了用戶體驗。

3、鏈上治理和去中心化

為了支持真正去中心化和無許可的第一層，Aptos內(nèi)置了鏈上治理，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)和虛擬機配置的無縫更改。Aptos測試網(wǎng)3和主網(wǎng)證明了這一點。

在主網(wǎng)上，這通過降低“投票權(quán)增加限制”提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。設(shè)置更激進的閾值可以快速引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。超過52%的代幣所有者投票支持這一提案，以幫助保護網(wǎng)絡(luò)安全。

4、AptosBFTv4效率共識

AptosBFTv4是第一個具有嚴格正確性證明的生產(chǎn)型區(qū)塊鏈BFT協(xié)議。該協(xié)議可以提供低延遲和高吞吐量，并充分利用底層網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。Aptosv4BFT在Hotstuff的基礎(chǔ)上進行了改進，將提交延遲從3步減少到2步，在不犧牲通信復(fù)雜性的情況下將延遲降低了33%。

AptosBFTv4是流水線式的，類似于處理器，以確保在每個步驟中最大限度地利用資源。因此，單個節(jié)點可以參與共識的許多方面，包括選擇將哪些交易包括在一個區(qū)塊中，執(zhí)行另一組交易，將另一組交易的輸出寫入存儲，以及驗證另一組交易的輸出。這使得吞吐量僅受最慢階段的限制。

? 上圖是Aptos交易處理的生命周期。所有階段都是完全獨立的，并且可以單獨并行。

在實施過程中，考慮到安全性和可升級性，該實施方案干凈利落地分離了用于隔離的不變量和強制執(zhí)行不分叉思維的有效審計。同樣的軟件堆棧已經(jīng)經(jīng)過了4次升級，并在實時網(wǎng)絡(luò)上進行了測試，證明了其開發(fā)過程的周到和穩(wěn)健。在其第四次迭代中，AptosBFTv4是最快的、可用于生產(chǎn)的拜占庭容錯共識協(xié)議。

Aptos確保了整個網(wǎng)絡(luò)正常運行時間，即使在個人停機期間也是如此。這由一個鏈上信譽系統(tǒng)維護。該信譽系統(tǒng)將過去的可用性和性能作為未來的指標，自動將響應(yīng)遲鈍和表現(xiàn)不佳的驗證者的負面影響降到了最低。

5、增強消費者信心的保障措施

Aptos帳戶支持靈活的密鑰管理，其中包括對密鑰輪換，加密敏捷性和混合托管模式等功能的支持。密鑰輪換通常對于防止可能危及多方賬戶的遠程攻擊非常重要。在其他區(qū)塊鏈上，輪換只能通過將所有資產(chǎn)遷移到新帳戶來實現(xiàn)。帳戶與密鑰解耦的方法使Aptos能夠無縫地添加新的數(shù)字簽名算法，以支持公鑰和私鑰類型。混合托管模式支持高級恢復(fù)解決方案和帳戶管理，以幫助彌合Web2和Web3之間的差距。

錢包可以使用交易預(yù)執(zhí)行，在用戶簽署交易之前向用戶解釋交易的結(jié)果。在簽名前評估交易可以降低網(wǎng)絡(luò)釣魚攻擊等在Web3中變得越來越普遍的安全風(fēng)險。為了進一步強化用戶體驗，Aptos區(qū)塊鏈限制了每筆交易的可行性，并通過三方面的保護(序列號、過期時間和鏈ID)保護簽署人免受無限有效性的影響，以防止錯誤/攻擊。

Aptos共識協(xié)議和經(jīng)過認證的存儲為輕客戶端協(xié)議提供了無縫和實際的支持，使用戶體驗更安全、更值得信賴。Aptos網(wǎng)絡(luò)公開歡迎任何人連接一個全節(jié)點，以獲得對認證數(shù)據(jù)的直接訪問。這強調(diào)了Web3的口號“不要信任，要驗證”。為此，Aptos構(gòu)建了一個高效的多播樹結(jié)構(gòu)，提供了一個高吞吐量、低延遲的網(wǎng)絡(luò)，向參與者傳播區(qū)塊鏈狀態(tài)。參與者可以處理自genesis以來的所有交易，也可以完全跳過區(qū)塊鏈歷史，只使用路徑點同步最新的區(qū)塊鏈狀態(tài)。輕客戶端可以同步特定帳戶或數(shù)據(jù)值等部分區(qū)塊鏈狀態(tài)，并啟用驗證狀態(tài)讀取，例如使用BFT時間戳獲取驗證帳戶余額。

6、面向未來的網(wǎng)絡(luò)模塊化架構(gòu)

從一開始，Aptos系統(tǒng)內(nèi)的每個區(qū)域就是以模塊化和靈活性的心態(tài)進行設(shè)計的。這使得Aptos架構(gòu)能夠支持頻繁的升級，這反過來意味著區(qū)塊鏈可以快速采用最新的技術(shù)進步，并為新的和正在出現(xiàn)的用例提供一流的支持。

Aptos模塊化架構(gòu)設(shè)計為客戶端提供了靈活性，并為頻繁升級進行了優(yōu)化，實現(xiàn)了零停機時間——這些功能在以前的主網(wǎng)迭代、測試網(wǎng)和許多內(nèi)部壓力測試中都得到了驗證。Aptos區(qū)塊鏈包括了嵌入式鏈上變更管理協(xié)議，以快速部署新技術(shù)創(chuàng)新并支持新的Web3用例。

7、基于提議的獎勵系統(tǒng)

在Aptos Incentivized Testnet 3中，我們利用基于投票的獎勵系統(tǒng)對節(jié)點運營商進行了獎勵。在該模型中，一旦三分之二的投票到達提議者節(jié)點，就實現(xiàn)了BFT下的共識。這意味著三分之一的后期投票不包括在內(nèi)，其相關(guān)的驗證者也不會得到獎勵。

這可能會導(dǎo)致延遲競爭，靠近主節(jié)點集群的驗證者往往會獲得更多獎勵。在這種情況下，節(jié)點運營商會把他們的節(jié)點移到離主集群更近的地方，以改善延遲，從而增加他們的質(zhì)押獎勵。這損害了去中心化，因為它激勵了協(xié)同定位。

我們現(xiàn)在已經(jīng)根據(jù)提案的表現(xiàn)實施了獎勵，以促進更大的去中心化。

基于提議的系統(tǒng)比投票有更高的timeout，可以說對跨區(qū)域的延遲不那么敏感。這提高了位于較偏遠地區(qū)的節(jié)點的獎勵率，并抑制了如果驗證者不在最大的節(jié)點集群中，他們的獎勵就會減少的地理分布的影響。我們的獎勵模型將繼續(xù)定義投票行為，因為良好的投票表現(xiàn)會影響提議者當選的概率。

8、高性能稀疏默克爾樹

Aptos使用Jellyfish Merkle Tree (JMT)設(shè)計，該設(shè)計利用單調(diào)遞增的基于版本的密鑰模式來優(yōu)化基于LSM樹(或日志結(jié)構(gòu)的合并樹)的底層存儲引擎(如RocksDB)上的寫入擴展。JMT在CPU、I/O和存儲占用之間達到了一個實用的平衡點，確保了令人滿意的性能，而不需要處理磁盤上龐大且難以處理的膨脹狀態(tài)數(shù)據(jù)。

除了將JMT作為Aptos狀態(tài)的持久化格式外，它還有另一個內(nèi)存中的無鎖稀疏Merkle樹實現(xiàn)。它專門為緩存和并行化量身定制，與Block-STM配合使用，以促進高性能的全局狀態(tài)更新。