8 інноваційних рушійних сил мережі Aptos

Aptos, як одна з блокчейнів з найнижчою затримкою та найвищою пропускною здатністю на ринку криптовалют, приніс величезні зміни для розробників, які створюють Web3 додатки. У цій статті буде представлено 8 основних інновацій, що сприяють розвитку мережі Aptos.

1. Move мова: більш підходить для створення додатків

Мова Move, яку використовує Aptos, надає розробникам кращі умови для розробки та підвищує ефективність програмування. Move — це виразна та проста у використанні мова програмування, спеціально розроблена для безпечного управління активами.

Блокчейн Aptos глибоко інтегрований з мовою Move, поділяючи багато основних концепцій дизайну, що робить Aptos ефективною та приємною платформою для розробки на Move. Move спочатку була розроблена для попередника Aptos, це походження забезпечує безшовну міграцію існуючих розробників Move до Aptos, а новачки також можуть скористатися наявною документацією та прикладами.

Aptos додав кілька функцій на рівні мови та фреймворку, що значно покращило екосистему Move, включаючи вдосконалену архітектуру безпеки, детально налаштовувану вимірювальну систему gas, можливість оновлення коду, облікові записи ресурсів тощо. Move Prover як інструмент формальної верифікації смарт-контрактів Move забезпечує додаткову гарантію для інваріантів контракту і активно розширюється на Aptos.

Багато ранніх дослідників і розробників мови Move все ще активні в екосистемі Aptos, постійно покращуючи мову Move та спільноту. Після чотирьох років валідації Move стала зрілою мовою розробки, яку можна використовувати в продуктивному середовищі.

2. Block-STM: більш вільний досвід програмування

Block-STM є новим типом движка паралельного виконання смарт-контрактів, побудованим на основі моделі пам’яті транзакцій Aptos та принципів оптимістичного контролю конкурентності. Цей інноваційний підхід до паралелізації транзакцій може прискорити обробку транзакцій, не впливаючи на досвід розробників.

На відміну від паралельних виконавчих двигунів, які потребують читання та 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 потребують розподілу операцій, покращуючи користувальницький досвід за рахунок зменшення затримки та підвищення витратної ефективності.

3. Управління в ланцюгу та децентралізація

Для підтримки справжньої децентралізованої та бездозвільної мережі Layer 1 Aptos вбудував механізм управління на базі блокчейн, що дозволяє безшовне оновлення конфігурації мережі та віртуальної машини. Це вже було доведено на тестовій мережі Aptos Incentive Testnet 3 та основній мережі.

На основній мережі підвищена надійність мережі шляхом зменшення “обмежень на збільшення прав голосу”. Понад 52% власників токенів проголосували за цю пропозицію для зміцнення безпеки мережі.

З моменту свого створення спільнота Aptos змогла створювати та голосувати за пропозиції, що впливають на поведінку блокчейну. Пропозиції з управління включають: зміну тривалості епохи, коригування мінімальної/максимальної частки валідаторів, зміну параметрів, оновлення основного коду блокчейну, а також оновлення модулів фреймворку Aptos.

4. AptosBFTv4: ефективний механізм консенсусу

AptosBFTv4 є першим виробничим BFT-протоколом блокчейну з суворим доказом коректності. Протокол використовує механізм оптимістичної відповіді, що забезпечує низьку затримку та високу пропускну здатність, повністю використовуючи продуктивність підлеглої мережі. Після вдосконалення на основі Hotstuff, AptosBFTv4 скорочує затримку подачі з 3 кроків до 2, зменшуючи затримку на 33% без жодного компромісу у компенсації зв’язку.

При реалізації враховувалися вимоги до безпеки та можливості оновлення, чітко розділялися незмінні елементи для забезпечення ізоляції та аудиту, а також забезпечувалось дотримання принципу відсутності розгалужень. Така ж програмна платформа пройшла 4 оновлення та була протестована в реальних мережах, що підтвердило ретельність та надійність її розробки. У четвертій ітерації AptosBFTv4 став найшвидшим виробничим рівнем байєсівського толерантного консенсусу.

Навіть якщо окремі вузли виходять з ладу, Aptos може забезпечити нормальну роботу всієї мережі. Це стало можливим завдяки системі репутації на ланцюзі, яка використовує минулу доступність та продуктивність як майбутні показники, автоматично зменшуючи негативний вплив повільних та ненадійних валідаторів.

5. Заходи безпеки для підвищення впевненості користувачів

Облікові записи Aptos підтримують гнучке управління ключами, включаючи ротацію ключів, криптографічну гнучкість та змішану модель управління. Ротація ключів є хорошою практикою і має вирішальне значення для запобігання віддаленим атакам. На інших блокчейнах ротацію можна здійснити лише шляхом переміщення всіх активів на новий обліковий запис. Метод розділення облікового запису та ключів Aptos підтримує безперешкодне додавання нових алгоритмів цифрового підпису. Змішана модель управління підтримує розширені схеми відновлення та управління обліковими записами, що допомагає подолати розрив між Web2 і Web3.

Гаманець може використовувати функцію попереднього виконання транзакцій, що дозволяє пояснити результати транзакції перед підписанням користувачем, що допомагає зменшити ризики безпеки, такі як фішинг. Блокчейн Aptos також забезпечує тройний захист через серійний номер, термін дії та ID ланцюга, обмежуючи дійсність кожної транзакції, щоб запобігти помилкам або атакам.

Протокол консенсусу Aptos і автентифіковане зберігання забезпечують безшовну підтримку легкого клієнтського протоколу, пропонуючи більш безпечний і надійний досвід користувачів. Мережа вітає будь-кого, хто підключається до повного вузла для безпосереднього доступу до автентифікованих даних. Aptos базується на ефективній структурі багатократного дерева, що забезпечує учасникам високу пропускну здатність і низьку затримку в мережі поширення стану блокчейну. Учасники можуть обробляти всі історичні транзакції або синхронізувати лише останній стан. Легкий клієнт може синхронізувати частину стану блокчейну, таку як конкретні облікові записи або значення даних, і забезпечити читання автентифікованого стану.

6. Модульна архітектура, орієнтована на майбутнє

Aptos має традицію масштабованості, з самого початку проектування акцентуючи увагу на модульності та гнучкості в усіх сферах системи. Це дозволяє архітектурі Aptos підтримувати часті оновлення, швидко впроваджувати останні технологічні досягнення та надавати технічну підтримку новим випадкам використання.

Модульна архітектура забезпечує гнучкість клієнта та оптимізована для частих оновлень без простоїв. Ці характеристики були перевірені під час попередніх ітерацій основної мережі, тестової мережі та внутрішнього стрес-тестування. Блокчейн Aptos містить вбудований протокол управління змінами на ланцюзі, що дозволяє швидко впроваджувати нові технологічні інновації та підтримувати нові сценарії додатків Web3.

7. Система винагород на основі пропозицій

Aptos з 3 етапу тестової мережі з винагородами на основі голосування. У цій моделі, як тільки дві третини голосів досягають вузла пропозиції, BFT консенсус досягається, що означає, що третина пізніших голосів не враховується, а відповідні валідатори також не отримують винагороди.

Це може призвести до затримки конкуренції, оскільки валідатори, які знаходяться ближче до кластеру основних вузлів, зазвичай отримують більше винагород. Оператори вузлів схильні переміщувати вузли ближче до основного кластеру, щоб покращити затримку та збільшити винагороду за стейкінг, але це шкодить децентралізації та географічному розподілу. Щоб сприяти більшій децентралізації, Aptos впровадив систему винагород за стейкінг на основі продуктивності пропозицій.

Система, заснована на пропозиціях, має вищий час очікування, ніж голосування, і менш чутлива до затримок між регіонами. Це підвищує рівень винагороди для вузлів у віддалених районах і стримує вплив географічного розподілу. Модель винагороди все ще враховує поведінку голосування, а хороша ефективність голосування вплине на ймовірність вибору пропозиціонера.

8. Високопродуктивне розріджене дерево Меркла

Aptos використовує Jellyfish Merkle Tree (JMT) для дизайну, використовуючи монотонно зростаючу версію на основі ключового шаблону для оптимізації продуктивності запису основного сховища на основі LSM-дерева (, як-от RocksDB). JMT досягає практичного балансу між CPU, I/O та використанням зберігання, забезпечуючи задовільну продуктивність при контролі розширення даних про стан на диску.

Окрім JMT як формату зберігання стану Aptos, існує також реалізація розрідженого Меркле-дерева в пам’яті без блокувань, спеціально розроблена для кешування та паралелізації, що використовується разом з Block-STM для сприяння високопродуктивним глобальним оновленням стану.