8 động lực đổi mới của mạng Aptos

Aptos như một mạng lưới blockchain có độ trễ rất thấp và khả năng thông lượng cực cao, đã mang lại những thay đổi cách mạng cho các nhà phát triển trong việc xây dựng ứng dụng Web3. Bài viết này sẽ giới thiệu 8 đổi mới cốt lõi thúc đẩy sự phát triển của mạng lưới Aptos.

1. Ngôn ngữ Move: Thích hợp hơn để xây dựng ứng dụng

Aptos sử dụng ngôn ngữ lập trình Move, cung cấp cho các nhà phát triển môi trường phát triển tốt hơn, nâng cao hiệu suất phát triển. Move là một ngôn ngữ biểu cảm và dễ sử dụng, được thiết kế đặc biệt cho việc quản lý tài sản an toàn.

Aptos chia sẻ nhiều nguyên tắc thiết kế cốt lõi với Move, khiến nó trở thành một nền tảng phát triển Move hiệu quả và thú vị. Move ban đầu được thiết kế cho tiền thân của Aptos, nguồn gốc này đảm bảo rằng các nhà phát triển Move hiện tại có thể xây dựng ứng dụng trên Aptos một cách liền mạch, ngay cả những người mới cũng có thể hưởng lợi từ các tài liệu và ví dụ hiện có.

Aptos đã cải thiện hệ sinh thái Move một cách đáng kể bằng cách thêm nhiều chức năng ở cấp độ ngôn ngữ và khung. Những cải tiến này bao gồm kiến trúc bảo mật hoàn thiện, đo lường nhiên liệu có thể cấu hình chi tiết, khả năng nâng cấp mã, bảng quy mô lớn, tài khoản tài nguyên, v.v. Ngoài ra, trình xác thực Move cung cấp thêm bảo đảm bất biến cho hợp đồng thông minh và được mở rộng tích cực trong Aptos.

Nhiều nhà nghiên cứu và phát triển sớm của ngôn ngữ Move vẫn đang hoạt động trong hệ sinh thái Aptos, liên tục nâng cao ngôn ngữ Move và cộng đồng. Sau bốn năm kiểm chứng, Move đã được chứng minh là một ngôn ngữ phát triển trưởng thành có thể sử dụng trong môi trường sản xuất.

2. Block-STM: mang lại nhiều tự do lập trình hơn

Block-STM là một loại động cơ thực thi hợp đồng thông minh song song mới, được xây dựng xung quanh bộ nhớ giao dịch của Aptos và nguyên tắc kiểm soát đồng thời lạc quan. Phương pháp song song hóa giao dịch đổi mới này có thể tăng tốc độ xử lý giao dịch mà không ảnh hưởng đến trải nghiệm phát triển.

Khác với động cơ thực thi song song cần đọc/ghi dữ liệu để phá vỡ tính nguyên tử của giao dịch, Block-STM cho phép các nhà phát triển tự do lập trình, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn cho các ứng dụng thực tế. Các nhà phát triển có thể dễ dàng xây dựng các ứng dụng có tính song song cao. Block-STM hỗ trợ tính nguyên tử phong phú hơn so với các môi trường song song khác cần chia nhỏ các thao tác thành nhiều giao dịch, cải thiện trải nghiệm người dùng bằng cách giảm độ trễ và tăng hiệu quả chi phí.

3. Quản trị trên chuỗi và phi tập trung

Để hỗ trợ mạng Layer 1 thực sự phi tập trung và không cần giấy phép, Aptos đã tích hợp cơ chế quản trị trên chuỗi, cho phép thay đổi cấu hình mạng và máy ảo một cách liền mạch. Cả mạng thử nghiệm và mạng chính của Aptos đều thể hiện điều này.

Trên mạng chính, thông qua việc giảm "giới hạn tăng quyền biểu quyết", độ tin cậy của mạng đã được cải thiện. Việc thiết lập ngưỡng quyết liệt hơn cho phép nhanh chóng định hướng mạng, hơn 52% chủ sở hữu token đã bỏ phiếu ủng hộ đề xuất này để giúp bảo vệ mạng.

Kể từ khi ra đời, cộng đồng Aptos đã có khả năng tạo và bỏ phiếu cho các đề xuất ảnh hưởng đến hành vi của blockchain. Các đề xuất quản trị bao gồm: sửa đổi thời gian kéo dài epoch, điều chỉnh quyền tối thiểu/tối đa của các xác thực viên, sửa đổi các tham số hệ thống, triển khai nâng cấp phần mềm mã nguồn chính, cũng như nâng cấp các mô-đun khung Aptos ( một bộ thư viện phát triển Move cốt lõi ) để sửa lỗi hoặc tăng cường chức năng.

4. AptosBFTv4: Đồng thuận hiệu quả

AptosBFTv4 là giao thức BFT cho blockchain cấp sản xuất đầu tiên có chứng minh tính chính xác nghiêm ngặt. Giao thức này sử dụng cơ chế phản hồi lạc quan, có khả năng cung cấp độ trễ thấp và thông lượng cao, tận dụng tối đa hiệu suất mạng cơ sở. Cải tiến dựa trên Hotstuff, AptosBFTv4 đã giảm độ trễ cam kết từ 3 bước xuống 2 bước, giảm 33% độ trễ mà không hy sinh bù đắp truyền thông.

Trong quá trình thực hiện, đã xem xét đến tính nghiêm ngặt của an ninh và khả năng mở rộng, rõ ràng phân tách các bất biến để dễ dàng cách ly và kiểm toán hiệu quả, áp dụng nguyên tắc không phân nhánh. Ngăn xếp phần mềm tương tự đã trải qua 4 lần nâng cấp và được kiểm tra trên mạng thực, chứng minh sự chặt chẽ và độ tin cậy trong quy trình phát triển. Trong lần lặp thứ tư, AptosBFTv4 trở thành giao thức đồng thuận chống Byzantine nhanh nhất, có thể sử dụng cho sản xuất.

Ngay cả khi một số nút ngừng hoạt động, Aptos vẫn có thể đảm bảo hoạt động bình thường của toàn bộ mạng. Điều này nhờ vào việc duy trì hệ thống uy tín trên chuỗi, hệ thống này sử dụng khả năng sẵn có và hiệu suất trong quá khứ làm chỉ số cho tương lai, tự động giảm thiểu tác động tiêu cực của các xác thực viên phản ứng chậm và hoạt động kém.

5. Các biện pháp an ninh nhằm tăng cường sự tự tin của người dùng

Tài khoản Aptos hỗ trợ quản lý khóa linh hoạt, bao gồm khả năng thay đổi khóa, tính linh hoạt trong mã hóa và các mô hình lưu trữ hỗn hợp. Việc thay đổi khóa là thói quen sử dụng tốt, rất quan trọng trong việc ngăn chặn các cuộc tấn công từ xa có thể đe dọa đến tài khoản đa bên. Trên các blockchain khác, việc thay đổi chỉ có thể thực hiện bằng cách di chuyển tất cả tài sản sang tài khoản mới. Aptos áp dụng phương pháp tách biệt tài khoản và khóa, cho phép thêm các thuật toán chữ ký số mới một cách liền mạch để hỗ trợ các loại khóa công khai và riêng tư khác nhau. Mô hình lưu trữ hỗn hợp hỗ trợ các giải pháp phục hồi tiên tiến và quản lý tài khoản, giúp thu hẹp khoảng cách giữa Web2 và Web3.

Ví có thể sử dụng chức năng thực thi giao dịch trước, giải thích kết quả giao dịch trước khi người dùng ký. Đánh giá trước giao dịch có thể giảm thiểu các rủi ro an ninh như lừa đảo qua mạng. Để tối ưu hóa trải nghiệm người dùng hơn nữa, chuỗi khối Aptos đã hạn chế thời gian hiệu lực của mỗi giao dịch, và ngăn chặn việc lạm dụng chữ ký có hiệu lực vô thời hạn thông qua ba lớp bảo vệ gồm số sê-ri, thời gian hết hạn và ID chuỗi.

Giao thức đồng thuận của Aptos và lưu trữ được chứng nhận đã thực hiện hỗ trợ thực dụng liền mạch cho giao thức khách nhẹ, từ đó cung cấp trải nghiệm người dùng an toàn và đáng tin cậy hơn. Mạng Aptos chào đón bất kỳ ai kết nối với nút đầy đủ để truy cập trực tiếp vào dữ liệu đã được chứng nhận, thể hiện quan niệm "không tin tưởng, phải xác minh" của Web3. Để làm điều này, Aptos được xây dựng trên cấu trúc cây đa phát hiệu quả, cung cấp cho các tham gia viên mạng lưới có độ thông lượng cao và độ trễ thấp để lan truyền trạng thái blockchain. Các tham gia viên có thể xử lý tất cả các giao dịch bắt đầu từ khối Genesis, hoặc có thể bỏ qua lịch sử blockchain và chỉ đồng bộ trạng thái mới nhất. Khách nhẹ có thể đồng bộ một phần trạng thái blockchain, như tài khoản cụ thể hoặc giá trị dữ liệu, và cho phép đọc trạng thái đã được xác minh, như việc sử dụng dấu thời gian BFT để lấy số dư tài khoản đã được xác minh.

6. Kiến trúc mô-đun hướng tới tương lai

Aptos có truyền thống lịch sử có thể nâng cấp, từ đầu mỗi phần của hệ thống được thiết kế với nguyên tắc mô-đun và linh hoạt. Điều này cho phép kiến trúc Aptos hỗ trợ nâng cấp thường xuyên, có nghĩa là blockchain có thể nhanh chóng áp dụng những tiến bộ công nghệ mới nhất và cung cấp hỗ trợ công nghệ cho các trường hợp sử dụng mới nổi.

Thiết kế kiến trúc mô-đun của Aptos mang lại sự linh hoạt cho khách hàng và được tối ưu hóa cho việc nâng cấp thường xuyên mà không có thời gian ngừng hoạt động. Những đặc điểm này đã được thể hiện đầy đủ trong các lần lặp mạng chính trước đó, mạng thử nghiệm và nhiều lần kiểm tra áp lực nội bộ. Chuỗi khối Aptos bao gồm một giao thức quản lý thay đổi trên chuỗi tích hợp sẵn, cho phép triển khai nhanh chóng các đổi mới công nghệ mới và hỗ trợ các tình huống ứng dụng Web3 mới.

7. Cơ chế thưởng dựa trên đề xuất

Trong mạng thử nghiệm khuyến khích Aptos 3, đã áp dụng hệ thống thưởng dựa trên bỏ phiếu. Trong mô hình này, một khi hai phần ba phiếu bầu đến nút đề xuất, sự đồng thuận BFT sẽ đạt được. Điều này có nghĩa là một phần ba phiếu bầu sau đó không được tính đến, và các xác thực liên quan cũng không nhận được phần thưởng.

Điều này có thể dẫn đến cạnh tranh về độ trễ, các người xác thực gần cụm nút chính thường nhận được nhiều phần thưởng hơn. Trong trường hợp này, các nhà điều hành nút sẽ di chuyển nút đến vị trí gần hơn với cụm chính để cải thiện độ trễ, từ đó tăng phần thưởng staking. Điều này không có lợi cho việc phi tập trung và phân bố địa lý, vì nó khuyến khích sự tập trung của các nút. Để thúc đẩy mức độ phi tập trung lớn hơn, Aptos đã triển khai hệ thống phần thưởng dựa trên hiệu suất đề xuất như một hệ thống phần thưởng staking.

Hệ thống dựa trên đề xuất có thời gian hết hạn cao hơn so với bỏ phiếu, ít nhạy cảm hơn với độ trễ giữa các khu vực. Điều này đã nâng cao tỷ lệ thưởng cho các nút ở vùng xa, kiềm chế ảnh hưởng của vị trí địa lý. Ví dụ, ngay cả khi người xác thực không ở vị trí vật lý của cụm nút tối đa, họ cũng sẽ không nhận được phần thưởng ít hơn đáng kể. Mô hình thưởng vẫn xem xét hành vi bỏ phiếu, vì hiệu suất bỏ phiếu tốt sẽ ảnh hưởng đến xác suất bầu cử của người đề xuất.

8. Cây Merkle thưa hiệu suất cao

Aptos sử dụng cây Merkle sứa (JMT) thiết kế, tận dụng mô hình khóa dựa trên phiên bản tăng dần để tối ưu hóa hiệu suất ghi của động cơ lưu trữ dưới LSM ( như RocksDB). JMT đạt được sự cân bằng tối ưu thực tiễn giữa CPU, I/O và lưu trữ, đảm bảo hiệu suất hài lòng, đồng thời giữ cho quy mô dữ liệu trạng thái đĩa có thể quản lý.

Ngoài việc JMT được sử dụng như một định dạng lưu trữ trạng thái của Aptos, còn có một triển khai cây Merkle thưa không khóa trong bộ nhớ. Triển khai này được thiết kế đặc biệt cho bộ nhớ đệm và song song hóa, hoạt động cùng với Block-STM để đạt được cập nhật trạng thái toàn cầu hiệu suất cao.