Les 8 moteurs d'innovation du réseau Aptos

Aptos, en tant que réseau blockchain à faible latence et à haut débit, a apporté des changements révolutionnaires aux développeurs construisant des applications Web3. Cet article présentera les 8 innovations clés qui soutiennent le développement du réseau Aptos.

1. Move langue : mieux adaptée pour construire des applications

Aptos utilise le langage de programmation Move, offrant aux développeurs un meilleur environnement de développement et améliorant l'efficacité du développement. Move est un langage expressif et facile à utiliser, conçu pour la gestion sécurisée des actifs.

Aptos partage de nombreuses idées de conception fondamentales avec Move, ce qui en fait une plateforme de développement Move efficace et agréable. Move a été initialement conçu pour le prédécesseur d'Aptos, ce lien assure que les développeurs Move existants peuvent construire des applications sur Aptos sans heurts, et les débutants peuvent également bénéficier de la documentation et des exemples existants.

Aptos a considérablement amélioré l'écosystème Move en ajoutant plusieurs fonctionnalités au niveau du langage et du cadre. Ces améliorations comprennent une architecture de sécurité renforcée, une mesure des carburants détaillée et configurable, une capacité de mise à niveau du code, des tables à grande échelle, des comptes de ressources, etc. De plus, le validateur Move offre une protection supplémentaire des invariants pour les contrats intelligents et est activement étendu dans Aptos.

De nombreux chercheurs et développeurs initiaux de la langue Move sont encore actifs dans l'écosystème Aptos, renforçant continuellement la langue Move et la communauté. Après quatre ans de validation, Move a prouvé qu'il s'agissait d'un langage de développement mature pouvant être utilisé en environnement de production.

2. Block-STM : Apporte plus de liberté de programmation

Block-STM est un nouveau moteur d'exécution parallèle de contrats intelligents, construit autour de la mémoire de transaction d'Aptos et des principes de contrôle de concurrence optimiste. Cette méthode innovante de parallélisation des transactions peut accélérer la vitesse de traitement des transactions sans compromettre l'expérience de développement.

Contrairement aux moteurs d'exécution parallèles qui nécessitent de lire/écrire des données pour compromettre l'atomicité des transactions, Block-STM permet aux développeurs de coder librement, réalisant ainsi un débit plus élevé et une latence plus faible pour les applications réelles. Les développeurs peuvent facilement construire des applications hautement parallèles. Block-STM prend en charge une atomicité plus riche que d'autres environnements parallèles qui nécessitent de décomposer les opérations en plusieurs transactions, améliorant l'expérience utilisateur en réduisant la latence et en augmentant l'efficacité des coûts.

3. Gouvernance en chaîne et décentralisation

Pour soutenir un réseau Layer 1 véritablement décentralisé et sans autorisation, Aptos a intégré un mécanisme de gouvernance en chaîne, permettant des modifications transparentes de la configuration du réseau et de la machine virtuelle. Cela est évident dans le testnet et le mainnet d'Aptos.

Sur la blockchain principale, en réduisant les "limitations sur l'augmentation des droits de vote", la fiabilité du réseau a été améliorée. L'établissement de seuils plus agressifs permet de guider rapidement le réseau, plus de 52 % des détenteurs de jetons ayant voté en faveur de cette proposition pour aider à protéger le réseau.

Depuis sa création, la communauté Aptos a pu créer et voter sur des propositions qui influencent le comportement de la blockchain. Les propositions de gouvernance incluent : modifier la durée des epochs, ajuster les droits minimaux/maximaux des validateurs, modifier les paramètres du système, déployer des mises à niveau logicielles du code central, ainsi que mettre à niveau le module du cadre Aptos ( et un ensemble de bibliothèques de développement Move centrales ) pour corriger des bugs ou améliorer des fonctionnalités.

4. AptosBFTv4: consensus efficace

AptosBFTv4 est le premier protocole BFT de blockchain de production avec une preuve de correction stricte. Ce protocole adopte un mécanisme de réponse optimiste, capable de fournir une faible latence et un haut débit, en tirant pleinement parti des performances du réseau sous-jacent. Amélioré sur la base de Hotstuff, AptosBFTv4 réduit le délai de soumission de 3 étapes à 2 étapes, tout en réduisant de 33 % la latence sans sacrifier la compensation de communication.

Lors de la mise en œuvre, la rigueur en matière de sécurité et la capacité d'évolution ont été prises en compte, et les invariants ont été clairement séparés pour permettre l'isolement et un audit efficace, en appliquant strictement le principe de non-forking. La même pile logicielle a été mise à niveau quatre fois et testée sur le réseau en temps réel, prouvant la minutie et la robustesse de son processus de développement. Lors de la quatrième itération, AptosBFTv4 est devenu le protocole de consensus Byzantine Fault Tolerant le plus rapide et utilisable en production.

Même si certains nœuds sont hors service, Aptos peut garantir le bon fonctionnement de l'ensemble du réseau. Cela est dû à la maintenance du système de réputation en chaîne, qui utilise la disponibilité et les performances passées comme indicateurs futurs, réduisant automatiquement l'impact négatif des validateurs lents et mal performants.

5. Mesures de sécurité pour renforcer la confiance des utilisateurs

Le compte Aptos prend en charge une gestion flexible des clés, y compris des fonctionnalités telles que la rotation des clés, l'agilité cryptographique et un modèle de gestion hybride. La rotation des clés est une bonne pratique d'utilisation, essentielle pour prévenir les attaques à distance qui pourraient compromettre les comptes multi-parties. Sur d'autres blockchains, la rotation ne peut se faire qu'en migrant tous les actifs vers un nouveau compte. Aptos adopte une méthode de découplage entre le compte et la clé, permettant d'ajouter sans effort de nouveaux algorithmes de signature numérique pour prendre en charge différents types de clés publiques et privées. Le modèle de gestion hybride prend en charge des solutions de récupération avancées et la gestion des comptes, contribuant à combler le fossé entre le Web2 et le Web3.

Les portefeuilles peuvent utiliser la fonction de pré-exécution des transactions pour expliquer le résultat de la transaction avant la signature de l'utilisateur. L'évaluation anticipée des transactions peut atténuer les risques de sécurité tels que le phishing. Pour optimiser davantage l'expérience utilisateur, la blockchain Aptos a limité la durée de validité de chaque transaction et empêche l'abus de signatures valables indéfiniment grâce à une triple protection par numéro de série, date d'expiration et ID de chaîne.

Le protocole de consensus d'Aptos et le stockage certifié offrent un support pratique sans faille pour les protocoles de clients légers, fournissant ainsi une expérience utilisateur plus sûre et fiable. Le réseau Aptos accueille quiconque désireux de se connecter aux nœuds complets pour accéder directement aux données certifiées, incarnant le principe du Web3 "ne pas faire confiance, mais vérifier". Pour cela, Aptos est construit sur une structure d'arbre multicast efficace, offrant aux participants un réseau à haut débit et faible latence pour propager l'état de la blockchain. Les participants peuvent traiter toutes les transactions depuis le bloc genesis, ou sauter l'historique de la blockchain et synchroniser uniquement l'état le plus récent. Les clients légers peuvent synchroniser une partie de l'état de la blockchain, par exemple des comptes ou des valeurs de données spécifiques, et activer la lecture d'états vérifiés, comme obtenir le solde de compte vérifié à l'aide d'un horodatage BFT.

6. Architecture modulaire orientée vers l'avenir

Aptos a une tradition historique évolutive, chaque partie du système étant conçue dès le départ selon des principes de modularité et de flexibilité. Cela permet à l'architecture d'Aptos de prendre en charge des mises à niveau fréquentes, ce qui signifie que la blockchain peut rapidement adopter les dernières avancées technologiques et fournir un soutien technique pour de nouveaux cas d'utilisation.

La conception modulaire de l'architecture d'Aptos offre une flexibilité client et est optimisée pour des mises à niveau fréquentes sans temps d'arrêt. Ces caractéristiques ont été pleinement démontrées lors des itérations précédentes de la chaîne principale, du réseau de test et de plusieurs tests de pression internes. La blockchain Aptos comprend un protocole de gestion des changements en chaîne intégré, permettant le déploiement rapide de nouvelles innovations technologiques et soutenant de nouveaux scénarios d'applications Web3.

7. Mécanisme de récompense basé sur les propositions

Dans le réseau de test incitatif Aptos 3, un système de récompense basé sur le vote a été adopté. Dans ce modèle, une fois que deux tiers des votes atteignent le nœud proposeur, le consensus BFT est atteint. Cela signifie qu'un tiers des votes ultérieurs ne sont pas inclus et que les validateurs concernés ne reçoivent pas de récompense.

Cela peut entraîner des retards dans la compétition, les validateurs proches du cluster principal des nœuds reçoivent souvent plus de récompenses. Dans ce cas, les opérateurs de nœuds déplacent leurs nœuds plus près du cluster principal pour améliorer la latence, augmentant ainsi les récompenses de staking. Cela nuit à la décentralisation et à la distribution géographique, car cela encourage la concentration des nœuds. Pour favoriser une plus grande décentralisation, Aptos a maintenant mis en place un système de récompenses basé sur la performance des propositions en tant que système de récompense de staking.

Les systèmes basés sur des propositions ont un temps d'expiration plus élevé que le vote et sont moins sensibles aux délais interrégionaux. Cela améliore le taux de récompense des nœuds dans les régions éloignées et atténue l'impact de la localisation géographique. Par exemple, même si un validateur n'est pas physiquement situé dans le cluster de nœuds maximal, il ne recevra pas de récompenses significativement inférieures. Le modèle de récompense prend toujours en compte le comportement de vote, car une bonne performance de vote influence la probabilité d'élection des proposeurs.

8. Arbre de Merkle clairsemé à haute performance

Aptos utilise l'arbre de Merkle en méduse (JMT), qui optimise le moteur de stockage sous-jacent basé sur les arbres LSM ( comme RocksDB) en utilisant un modèle de clé basé sur des versions monotoniques. JMT atteint un équilibre pratique entre l'utilisation du CPU, des E/S et du stockage, garantissant des performances satisfaisantes tout en maintenant une taille de données d'état sur disque gérable.

En plus de JMT comme format de persistance de l'état d'Aptos, il existe une autre implémentation de l'arbre de Merkle éparse en mémoire, sans verrou. Cette implémentation est spécialement conçue pour le cache et la parallélisation, et fonctionne avec Block-STM pour des mises à jour d'état global performantes.