Aptos网络的8大创新驱动力

Aptos作为加密市场上延迟最低、吞吐量最高的区块链之一，为开发人员构建Web3应用带来了重大变革。本文将介绍推动Aptos网络发展的8项核心创新。

1. Move语言：更适合应用开发

Aptos采用的Move语言为开发者提供了更优越的开发环境,提高了效率。Move是一种表达力强且易于使用的编程语言,专为安全资产管理而设计。

Aptos与Move共享许多核心设计理念,使其成为高效愉快的Move开发平台。Move最初为Aptos的前身而设计,这种渊源确保了现有Move开发者可以无缝迁移到Aptos,新手也能从既有的文档和示例中受益。

Aptos在语言和框架层面增加了多项功能,大幅改进了Move生态系统。这包括完善的安全架构、可配置的燃料计量、代码可升级性、大规模表格、资源账户等。此外,Move验证器为智能合约提供了额外的不变量保障,并在Aptos上得到积极拓展。

许多Move语言的早期研究者和开发者仍活跃在Aptos生态中,不断增强Move语言和社区。经过四年的验证,Move已成为一种可用于生产环境的成熟开发语言。

2. Block-STM:带来更多编程自由

Block-STM是一种新型智能合约并行执行引擎,基于Aptos的交易内存和乐观并发控制原则构建。这种创新的交易并行化方法可以在不影响开发体验的前提下加快处理速度。

与需要读写数据来破坏交易原子性的并行执行引擎不同,Block-STM允许开发者不受限制地编码,为实际用例实现更高吞吐量和更低延迟。开发者可以轻松构建高度并行化的应用。Block-STM支持比其他需要将操作拆分为多个交易的并行环境更丰富的原子性,从而降低延迟、提高成本效率,增强用户体验。

3. 链上治理和去中心化

为支持真正去中心化和无需许可的Layer 1,Aptos内置了链上治理机制,可实现网络和虚拟机配置的无缝更改。Aptos的测试网和主网都证明了这一点。

在主网上,通过降低"投票权增加限制"提高了网络可靠性。设置更激进的阈值允许快速引导网络,超过52%的代币持有者投票支持该提案,以加强网络安全。

Aptos社区自成立以来就能创建和投票决定影响区块链行为的提案。治理提案包括:调整epoch持续时间,修改验证者最低和最高权益要求,修改参数,升级核心区块链代码;以及升级Aptos框架模块(一组核心Move开发库),以修复bug或增强功能。

4. AptosBFTv4:高效共识

AptosBFTv4是首个具有严格正确性证明的生产级区块链BFT协议。它采用乐观响应机制,可提供低延迟和高吞吐量,充分利用底层网络。在Hotstuff基础上改进,AptosBFTv4将提交延迟从3步减少到2步,在不牺牲通信补偿的情况下减少了33%的延迟。

实施时考虑到安全严格性和可升级性,清晰分离不变量以便隔离和审计,强制执行不分叉原则。相同的软件栈已经过4次升级并在实时网络上测试,证明了其开发过程的周密性和稳健性。在第四次迭代中,AptosBFTv4成为最快的、可用于生产的拜占庭容错共识协议。

即使个别节点停机,Aptos也能确保整个网络的正常运行。这得益于链上信誉系统,它将过去的可用性和性能作为未来指标,自动将反应迟缓和表现不佳的验证者的负面影响降至最低。

5. 增强用户信心的安全机制

Aptos账户支持灵活的密钥管理,包括密钥轮换、加密敏捷性和混合托管模型。密钥轮换是良好习惯,对防范远程攻击至关重要。在其他区块链上,只能通过将所有资产迁移到新账户来实现轮换。Aptos将账户与密钥解耦,可无缝添加新的数字签名算法。混合托管模型支持高级恢复方案和账户管理,有助于缩小Web2和Web3之间的差距。

钱包可使用交易预执行,在用户签名前解释交易结果。这有助于减轻网络钓鱼等安全风险。Aptos还通过序列号、到期时间和链ID三重保护,限制每笔交易的可行性,防止签名者受到无限期影响。

Aptos的共识协议和经过身份验证的存储实现了对轻客户端协议的无缝支持,提供更安全可靠的用户体验。网络欢迎任何人连接全节点直接访问经过身份验证的数据,体现了Web3的"不信任,要验证"理念。Aptos建立在高效的多播树结构上,为参与者提供高吞吐量、低延迟的状态传播网络。参与者可以处理全部历史交易,也可以跳过历史只同步最新状态。轻客户端可以同步部分状态,如特定账户或数据值,并启用经过验证的状态读取。

6. 面向未来的模块化架构

Aptos具有可升级性传统,从一开始就以模块化和灵活性为设计宗旨。这使Aptos架构能支持频繁升级,快速采纳最新技术进步,为新兴用例提供支持。

模块化设计创造了客户端灵活性,针对零停机频繁升级进行了优化。这些特性在之前的主网迭代、测试网和内部压力测试中得到了验证。Aptos内置链上变更管理协议,可快速部署新技术创新并支持新的Web3用例。

7. 基于提案的奖励机制

Aptos从基于投票的奖励系统转向了基于提案性能的质押奖励机制,以促进更大程度的去中心化。

基于提案的系统比投票机制具有更高的超时时间,对跨区域延迟不太敏感。这提高了偏远地区节点的奖励率,抑制了地理分布的影响。例如,如果验证者不在最大节点集群所在地,他们获得的奖励不会减少太多。奖励模式仍然考虑投票行为,因为良好的投票表现会影响提议者选举概率。

8. 高性能稀疏Merkle树

Aptos采用水母Merkle树(JMT)设计,利用单调递增的基于版本的密钥模式来优化基于LSM树的底层存储引擎(如RocksDB)的写入。JMT在CPU、I/O和存储占用之间达到了实用的平衡点,确保了令人满意的性能,同时控制了磁盘上膨胀状态数据的大小。

除JMT作为Aptos状态的持久化格式外,还有一种内存中、无锁的稀疏Merkle树实现,专为缓存和并行化而设计,与Block-STM配合使用以实现高性能全局状态更新。