Вісім основних рушійних сил інновацій мережі Aptos

Aptos, як мережа блокчейнів з надзвичайно низькою затримкою та високою пропускною здатністю, принесла революційні зміни для розробників, які створюють Web3-додатки. У цій статті буде представлено 8 ключових інновацій, що сприяють розвитку мережі Aptos.

1. Move мова: більш підходить для створення додатків

Aptos використовує мову програмування Move, що забезпечує розробникам кращі умови для розробки та підвищує ефективність розробки. Move є виразною та зручною мовою, спеціально розробленою для безпечного управління активами.

Aptos і Move ділять багато основних дизайнерських ідей, що робить їх ефективною та приємною платформою для розробки Move. Move спочатку був розроблений для попередника Aptos, що гарантує, що існуючі розробники Move можуть безперешкодно створювати програми на Aptos, а новачки також можуть скористатися наявною документацією та прикладами.

Aptos значно покращив екосистему Move, додавши кілька функцій на рівні мови та фреймворку. Ці вдосконалення включають вдосконалену архітектуру безпеки, детально налаштовуване вимірювання пального, можливість оновлення коду, великомасштабні таблиці, облікові записи ресурсів тощо. Крім того, валідатори Move надають додаткові гарантії інваріантності для смарт-контрактів і активно розширюються в Aptos.

Багато ранніх дослідників та розробників мови Move все ще активні в екосистемі Aptos, постійно покращуючи мову Move та громаду. Після чотирьох років верифікації, Move довела, що є зрілою мовою розробки, придатною для використання в продуктивному середовищі.

2. Block-STM: приносить більше свободи в програмуванні

Block-STM є новим типом двигуна паралельного виконання смарт-контрактів, побудованим навколо пам'яті транзакцій Aptos та принципів оптимістичного конкурентного контролю. Цей інноваційний метод паралелізації транзакцій може прискорити обробку транзакцій без шкоди для досвіду розробників.

На відміну від паралельних виконавчих механізмів, які потребують читання/запису даних для порушення атомарності транзакцій, Block-STM дозволяє розробникам вільно кодувати, досягаючи вищої пропускної здатності та нижчої затримки для реальних додатків. Розробники можуть легко створювати високо паралельні програми. Block-STM підтримує більш багатий рівень атомарності, ніж інші паралельні середовища, які вимагають розділення операцій на кілька транзакцій, покращуючи користувацький досвід за рахунок зменшення затримки та підвищення витратної ефективності.

3. Уряд на ланцюзі та децентралізація

Для підтримки дійсно децентралізованих і безліцензійних мереж Layer 1 Aptos вбудував механізм управління на базі блокчейну, що дозволяє безшовно змінювати конфігурації мережі та віртуальної машини. Це проявляється як в тестовій, так і в основній мережі Aptos.

На основній мережі, шляхом зменшення "обмеження на збільшення голосувальних прав", надійність мережі була підвищена. Встановлення більш агресивного порогу дозволяє швидко спрямувати мережу, понад 52% власників токенів проголосували за цю пропозицію, щоб допомогти захистити мережу.

Від моменту свого народження спільнота Aptos змогла створювати та голосувати за пропозиції, які впливають на поведінку блокчейну. Пропозиції з управління включають: зміну тривалості епохи, коригування мінімальної/максимальної частки валідаторів, зміну системних параметрів, розгортання основного коду програмного забезпечення оновлення, а також оновлення модуля Aptos framework ( та набору основних бібліотек розробки Move ) для виправлення помилок або покращення функцій.

4. AptosBFTv4: ефективний консенсус

AptosBFTv4 є першим виробничим рівнем BFT-протоколу блокчейну, який має строгі докази коректності. Цей протокол використовує механізм оптимістичної відповіді, здатний забезпечити низьку затримку та високу пропускну здатність, повністю використовуючи продуктивність підключеної мережі. Покращений на основі Hotstuff, AptosBFTv4 зменшує затримку підтвердження з 3 кроків до 2, зменшуючи затримку на 33% без компромісу у компенсації зв’язку.

При реалізації враховувалася сувора безпека та можливість оновлення, чітко розділені незмінні значення для ізоляції та ефективного аудиту, забезпечено дотримання принципу не-розгалуження. Така ж програмна платформа пройшла 4 оновлення та тестування в реальній мережі, що підтвердило ретельність і надійність її розробки. У четвертій ітерації AptosBFTv4 став найшвидшим виробничим байєсівським консенсусним протоколом з толерантністю до помилок.

Навіть якщо окремі вузли виходять з ладу, Aptos може забезпечити нормальну роботу всієї мережі. Це стало можливим завдяки підтримці системи репутації на блокчейні, яка використовує минулу доступність та продуктивність як показники для майбутнього, автоматично знижуючи негативний вплив повільних та погано працюючих валідаторів.

5. Заходи безпеки для підвищення довіри користувачів

Aptos рахунки підтримують гнучке управління ключами, включаючи ротацію ключів, криптографічну гнучкість та змішану модель управління. Ротація ключів є хорошою практикою використання і є критично важливою для запобігання можливим віддаленим атакам на багатосторонні рахунки. На інших блокчейнах ротація можливе лише шляхом міграції всіх активів на новий рахунок. Aptos використовує метод декомпозиції рахунку та ключа, що дозволяє безшовно додавати нові алгоритми цифрового підпису для підтримки різних типів відкритих і закритих ключів. Змішана модель управління підтримує розширені рішення для відновлення та управління рахунками, допомагаючи подолати розрив між Web2 та Web3.

Гаманець може використовувати функцію попереднього виконання транзакцій, щоб пояснити результати транзакцій перед підписанням користувачем. Попередня оцінка транзакцій може зменшити безпекові ризики, такі як фішинг. Для подальшої оптимізації користувацького досвіду блокчейн Aptos обмежує термін дії кожної транзакції і запобігає зловживанню підписами безстрокового дії за допомогою трьох рівнів захисту: серійного номера, терміну дії та ID ланцюга.

Консенсусний протокол Aptos і сертифіковане сховище забезпечують безшовну підтримку легкого клієнтського протоколу, що забезпечує більш безпечний і надійний користувацький досвід. Мережа Aptos запрошує всіх приєднуватися до повних вузлів для безпосереднього доступу до сертифікованих даних, що відображає концепцію Web3 "не довіряй, але перевіряй". Для цього Aptos побудований на основі ефективної структури мультикастового дерева, що забезпечує учасникам високу пропускну спроможність і низьку затримку для поширення стану блокчейну. Учасники можуть обробляти всі транзакції, починаючи з генезис-блоку, або можуть пропустити історію блокчейну, синхронізуючи лише останній стан. Легкі клієнти можуть синхронізувати частину стану блокчейну, наприклад, конкретні облікові записи або значення даних, і активувати перевірені читання стану, такі як отримання перевіреного балансу облікового запису за допомогою BFT-мітки часу.

6. Модульна архітектура, орієнтована на майбутнє

Aptos має традицію оновлення, з самого початку кожна частина системи була спроектована з урахуванням модульності та гнучкості. Це дозволяє архітектурі Aptos підтримувати часті оновлення, що означає, що блокчейн може швидко впроваджувати останні технологічні досягнення та забезпечувати технологічну підтримку для нових випадків використання.

Модульна архітектура Aptos забезпечує гнучкість клієнта та оптимізована для частих оновлень з нульовим часом простою. Ці характеристики були в повній мірі продемонстровані під час попередніх ітерацій основної мережі, тестової мережі та численних внутрішніх стрес-тестів. Блокчейн Aptos містить вбудований протокол управління змінами на ланцюзі, що дозволяє швидко впроваджувати нові технічні інновації та підтримувати нові сценарії застосування Web3.

7. Система винагород на основі пропозицій

У тестовій мережі стимулювання Aptos 3 була впроваджена система винагород на основі голосування. У цій моделі, як тільки дві третини голосів досягають вузла пропозиції, досягається консенсус BFT. Це означає, що одна третина пізніших голосів не включена, а відповідні валідатори не отримали винагороду.

Це може призвести до затримки в конкуренції, оскільки валідатори, які знаходяться ближче до кластерів основних вузлів, зазвичай отримують більше винагород. У цьому випадку оператори вузлів переміщують вузли ближче до основного кластеру, щоб покращити затримку, що збільшує винагороди за стейкінг. Це негативно впливає на децентралізацію та географічний розподіл, оскільки це заохочує централізацію вузлів. Для сприяння більшій децентралізації Aptos тепер реалізував винагороди на основі продуктивності пропозицій як систему винагород за стейкінг.

Системи, засновані на пропозиціях, мають вищий час очікування, ніж голосування, і менш чутливі до затримок між регіонами. Це підвищує рівень винагороди для вузлів у віддалених районах, стримуючи вплив географічного положення. Наприклад, навіть якщо валідатор не знаходиться у фізичному розташуванні максимального кластеру вузлів, він не отримає значно менше винагороди. Модель винагороди все ще враховує поведінку голосування, оскільки хороша поведінка під час голосування вплине на ймовірність обрання пропонувальника.

8. Високопродуктивне розріджене дерево Меркла

Aptos використовує медузову Меркле-дерево ( JMT ) для проектування, використовуючи монотонно зростаючу версію ключового шаблону для оптимізації продуктивності запису основного сховища на основі LSM-дерева (, такого як RocksDB ). JMT досягає практичного оптимального балансу між CPU, I/O та використанням пам'яті, забезпечуючи задовільну продуктивність, одночасно підтримуючи керовані обсяги даних стану на диску.

Окрім JMT як формату постійного зберігання стану Aptos, існує ще одна реалізація розрідженого Меркле-дерева в пам'яті без блокувань. Ця реалізація спеціально розроблена для кешування та паралелізації, і використовується разом з Block-STM для досягнення високої продуктивності глобальних оновлень стану.