Вісім інновацій мережі Aptos, які допомагають їй стати лідером серед нових блокчейнів

Aptos, як блокчейн-мережа з наднизькою затримкою та високою пропускною здатністю, приніс величезні зміни для розробників, які створюють веб3-додатки. У цій статті буде представлено 8 основних рушійних сил розвитку мережі Aptos.

1. Move мова: більш підходить для створення додатків

Мова Move на Aptos надає розробникам переважні умови для розробки, значно підвищуючи ефективність розробки. Move є виразною та зручною мовою програмування, спеціально розробленою для безпечного управління активами.

Блокчейн Aptos глибоко інтегрований з мовою Move, обидві технології ділять багато основних дизайнерських концепцій, що робить Aptos ефективною та приємною платформою для розробки на Move. Move спочатку була розроблена для попередника блокчейну Aptos, і це походження забезпечує безперешкодне будівництво для існуючих розробників Move на Aptos, а нові розробники Move також можуть скористатися попередніми документами, посібниками та прикладами.

Aptos значно покращив екосистему Move, додавши кілька функцій на рівні мови та фреймворку. Ці покращення включають вдосконалену архітектуру безпеки, детально налаштовуване вимірювання gas, можливість оновлення коду, масштабовані таблиці, облікові записи ресурсів тощо. Крім того, Move-верифікатор, як формальний інструмент верифікації Move смарт-контрактів, надає додаткові гарантії для інваріантів контракту і активно розширюється в Aptos.

Багато ранніх дослідників і розробників мови Move все ще активні в екосистемі Aptos, постійно покращуючи мову Move та спільноту. Після чотирьох років тестування та верифікації мова Move вже довела, що є зрілою мовою розробки, яка може використовуватися в продуктивному середовищі.

2. Block-STM: приносить більше свободи в програмуванні

Block-STM є інноваційним двигуном паралельного виконання смарт-контрактів, побудованим на принципах пам'яті транзакцій Aptos та оптимістичного паралельного контролю. Цей новий підхід до паралелізації транзакцій може значно прискорити обробку транзакцій без впливу на досвід 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 сценаріїв застосування. Розробники можуть легко створювати високо паралельні програми за допомогою Block-STM. Block-STM підтримує більш багатий рівень атомарності, ніж інші, які зазвичай вимагають розподілу операцій на кілька транзакцій (порушуючи логічну атомарність), що підсилює користувацький досвід за рахунок зниження затримок і підвищення економічної ефективності.

3. Уряд на ланцюгу та децентралізація

Для підтримки справжньої децентралізованої та бездозвільної мережі Layer 1 Aptos вбудував механізм управління на базі блокчейну, що дозволяє безшовно змінювати конфігурацію мережі та віртуальної машини. Тестова мережа Aptos Incentive Testnet 3 та основна мережа вже довели це.

На основній мережі надійність мережі була підвищена шляхом зменшення "обмежень на збільшення голосувальних прав". Ця налаштування дозволяє більш агресивні пороги для швидкого керування мережею. Понад 52% власників токенів проголосували за цю пропозицію, щоб допомогти захистити мережу.

Від моменту свого народження, спільнота Aptos вже змогла створювати та голосувати за пропозиції, які впливають на поведінку блокчейну Aptos. Ці пропозиції з управління включають: зміни тривалості між епохами, коригування мінімальних і максимальних значень прав валідації, зміни позначок, програмні оновлення основного коду блокчейну, а також оновлення модулів фреймворку Aptos (набір основних бібліотек Move для виправлення помилок або покращення функцій блокчейну Aptos).

4. AptosBFTv4: ефективний консенсус

AptosBFTv4 є першим виробничим BFT протоколом блокчейну з суворими доказами коректності. Цей протокол використовує механізм оптимістичних відповідей, що дозволяє забезпечити низьку затримку та високу пропускну здатність, максимально використовуючи ресурси підключеної мережі. Поліпшений на основі Hotstuff, AptosBFTv4 зменшує затримку підтвердження з 3 кроків до 2, зменшуючи затримку на 33% без жертвування компенсацією зв'язку.

У процесі реалізації AptosBFTv4 повністю врахував жорсткість безпеки та можливість оновлення. Його реалізація чітко розділяє незмінності, що полегшує ізоляцію та ефективний аудит, тим самим забезпечуючи виконання концепції безрозгалужності. Така ж програмна платформа пройшла 4 оновлення та була протестована в реальній мережі, що підтверджує продуманість і надійність її розробки. У четвертій ітерації AptosBFTv4 став найшвидшим придатним для виробничого використання протоколом Баязантинської толерантності до збоїв.

Навіть якщо окремі вузли виходять з ладу, Aptos може забезпечити нормальну роботу всієї мережі. Це стало можливим завдяки підтримці системи репутації в ланцюгу, яка використовує минулу доступність та продуктивність як показники для майбутнього, автоматично мінімізуючи негативний вплив неефективних та погано працюючих валідацій.

5. Механізм безпеки для підвищення довіри користувачів

Aptos-рахунки підтримують гнучке управління ключами, включаючи ротацію ключів, шифрування чутливих даних і змішану модель управління. Ротація ключів є хорошою практикою і має вирішальне значення для запобігання можливим віддаленим атакам на багатосторонні рахунки. На інших блокчейнах ротація можлива лише шляхом міграції всіх активів на новий рахунок. Aptos використовує метод декомпозиції рахунку та ключа, що дозволяє безперешкодно додавати нові алгоритми цифрових підписів для підтримки різних типів публічних і приватних ключів. Змішана модель управління підтримує розширені рішення для відновлення та управління рахунками, що допомагає подолати розрив між Web2 і Web3.

Гаманець може використовувати функцію попереднього виконання транзакцій, щоб пояснити результати транзакцій користувачеві перед підписанням. Цей підхід до оцінки транзакцій перед підписанням може ефективно зменшити ризики безпеки, такі як фішинг, що стає все більш поширеним у середовищі Web3. Для подальшої оптимізації користувацького досвіду блокчейн Aptos обмежує здійсненність кожної транзакції і захищає підписувача від впливу безкінечної дійсності за допомогою трьох рівнів захисту: серійного номера, терміну дії та ID ланцюга, що ефективно запобігає помилкам або атакам.

Протокол консенсусу Aptos та аутентифіковане зберігання забезпечують безшовну підтримку легкого клієнтського протоколу, що забезпечує більш безпечний та надійний досвід користувачів. Мережа Aptos запрошує всіх підключитися до повних вузлів для прямого доступу до аутентифікованих даних, що підкреслює концепцію Web3 «не довіряй, перевіряй». Для цього Aptos побудований на основі ефективної структури мультикастового дерева, що забезпечує учасникам високу пропускну здатність та низьку затримку мережі для розповсюдження стану блокчейну. Учасники можуть вибрати обробку всіх транзакцій з моменту створення світу або повністю пропустити історію блокчейну, синхронізуючи лише останній стан блокчейну. Легкий клієнт може синхронізувати частину стану блокчейну, наприклад, конкретні рахунки або значення даних, і активувати перевірені читання стану, такі як отримання перевіреного балансу рахунку за допомогою BFT-мітки часу.

6. Модульна архітектура, орієнтована на майбутнє

Aptos має традицію масштабованості, з моменту проектування кожна область системи була спрямована на модульність та гнучкість. Це дозволяє архітектурі Aptos підтримувати часті оновлення, що означає, що блокчейн може швидко впроваджувати останні технологічні досягнення та надавати технологічну підтримку новим випадкам використання.

Модульна архітектура Aptos забезпечує гнучкість клієнта та оптимізована для частих оновлень без простоїв. Ці характеристики були повністю продемонстровані під час попередніх ітерацій основної мережі, тестової мережі та кількох внутрішніх стрес-тестів. Блокчейн Aptos включає в себе вбудований протокол управління змінами в мережі, що дозволяє швидко впроваджувати нові технологічні інновації та підтримує нові випадки використання Web3.

7. Система винагород на основі пропозицій

У тестовій мережі Aptos Incentive Testnet 3 використовується система винагород, заснована на голосуванні. У цій моделі, як тільки дві третини голосів досягнуть вузла пропозицій, досягається BFT-консенсус. Це означає, що одна третя пізніших голосів не враховується, і відповідні валідатори не отримують винагороду.

Це може призвести до затримки конкуренції, оскільки валідатори, які знаходяться ближче до кластеру головних вузлів, часто отримують більше винагороди. У такому випадку оператори вузлів схильні переміщувати свої вузли ближче до головного кластеру, щоб покращити затримку і збільшити винагороду за стейкінг, що шкодить децентралізації та географічному розподілу. Щоб сприяти більшій децентралізації, Aptos тепер реалізував винагороди, що базуються на продуктивності пропозицій, як систему винагород за стейкінг.

Системи на основі пропозицій мають вищий час очікування, ніж голосування, і менш чутливі до затримок між регіонами. Це підвищує ставку винагороди для вузлів у віддалених районах і стримує вплив географського розподілу. Наприклад, навіть якщо валідатори не знаходяться у фізичному розташуванні найбільшого кластеру вузлів, вони все ж можуть отримувати розумні винагороди. Модель винагороди продовжує враховувати поведінку голосування, оскільки хороша продуктивність голосування впливає на ймовірність обрання пропонента.

8. Високопродуктивне розріджене дерево Меркла

Aptos використовує Jellyfish Merkle Tree (JMT), використовуючи монотонно зростаючу версію базовану на ключах для оптимізації продуктивності запису базового сховища на основі LSM-дерев (таких як RocksDB). JMT досягає практичного оптимального балансу між CPU, I/O та обсягом пам'яті, забезпечуючи задовільну продуктивність, одночасно зберігаючи розмір стану даних на диску в керованих межах.

Окрім JMT як формату постійного зберігання стану Aptos, існує ще одна реалізація розрідженого меркл-дерева в пам'яті без блокувань. Ця реалізація спеціально розроблена для кешування та паралелізації, працюючи в поєднанні з Block-STM, щоб сприяти високопродуктивним глобальним оновленням стану.