Aptos網路的8大創新助力其成爲新公鏈佼佼者

Aptos作爲一個延遲極低、吞吐量極高的區塊鏈網路，爲開發者構建web3應用帶來了巨大變革。本文將介紹Aptos網路發展的8項核心動力。

1. Move語言：更適合構建應用

Aptos上的Move語言爲開發人員提供了更優越的開發環境，大幅提高了開發效率。Move是一種富有表現力且易於使用的編程語言，專爲安全的資產管理而設計。

Aptos區塊鏈深度集成了Move語言，兩者共享許多核心設計理念，使Aptos成爲高效、愉快的Move開發平台。Move最初爲Aptos區塊鏈的前身而設計，這種淵源確保了現有Move開發者可以在Aptos上無縫構建，新的Move開發者也能從之前的文檔、指南和示例中受益。

Aptos通過在語言和框架層面添加多項功能，極大改進了Move生態系統。這些改進包括完善的安全架構、詳細可配置的gas計量、代碼可升級性、大規模表格、資源帳戶等。此外，Move驗證器作爲Move智能合約的形式化驗證工具，爲合約不變量提供了額外保障，並在Aptos中得到了積極擴展。

許多Move語言的早期研究者和開發者仍活躍在Aptos生態系統中，不斷增強Move語言和社區。經過四年的測試和驗證，Move語言已經證明是一種可用於生產環境的成熟開發語言。

2. Block-STM：帶來更多編程自由

Block-STM是一種創新的智能合約並行執行引擎，圍繞Aptos的交易內存和樂觀並發控制原則構建。這種新穎的交易並行化方法可以在不影響開發者體驗的前提下，顯著加快交易處理速度。

與需要讀取/寫入數據來破壞交易原子性的並行執行引擎不同，Block-STM使開發人員能夠自由編碼，爲實際應用場景實現更高的吞吐量和更低的延遲。開發者可以利用Block-STM輕鬆構建高度並行化的應用程序。Block-STM支持比其他通常需要將操作拆分爲多個交易（破壞邏輯原子性）的並行執行環境更豐富的原子性，從而通過降低延遲和提高成本效率來增強用戶體驗。

3. 鏈上治理和去中心化

爲支持真正去中心化和無需許可的Layer 1網路，Aptos內置了鏈上治理機制，可實現網路和虛擬機配置的無縫更改。Aptos的激勵測試網3和主網已經證明了這一點。

在主網上，通過降低"投票權增加限制"提高了網路的可靠性。這一設置允許更激進的閾值，以便快速引導網路。超過52%的代幣持有者投票支持了這一提案，以幫助保護網路。

自誕生以來，Aptos社區已經能夠創建和投票表決影響Aptos區塊鏈行爲的提案。這些治理提案包括：跨epoch持續時間的變更、驗證者權益的最小和最大值調整、標志修改、核心區塊鏈代碼的軟件升級，以及Aptos框架模塊的升級（一組核心Move開發者庫，用於修復bug或增強Aptos區塊鏈功能）。

4. AptosBFTv4：高效共識

AptosBFTv4是第一個具有嚴格正確性證明的生產級區塊鏈BFT協議。該協議採用樂觀響應機制，能夠提供低延遲和高吞吐量，充分利用底層網路資源。在Hotstuff基礎上進行改進，AptosBFTv4將提交延遲從3步減少到2步，在不犧牲通信補償的情況下減少了33%的延遲。

在實施過程中，AptosBFTv4充分考慮了安全嚴格性和可升級性。其實現清晰地分離了不變量，便於隔離和有效審計，從而強制執行不分叉的理念。相同的軟件堆棧已經歷了4次升級，並在實時網路上進行了測試，證明了其開發過程的周到性和穩健性。在第四次迭代中，AptosBFTv4成爲了最快的、可用於生產環境的拜佔庭容錯共識協議。

即使個別節點出現故障，Aptos也能確保整個網路的正常運行。這得益於鏈上信譽系統的維護，該系統將過去的可用性和性能作爲未來的指標，自動將反應遲鈍和表現不佳的驗證者的負面影響降至最低。

5. 增強用戶信心的安全機制

Aptos帳戶支持靈活的密鑰管理，包括密鑰輪換、加密敏捐性和混合托管模型等功能。密鑰輪換是良好的使用習慣，對於防止可能危及多方帳戶的遠程攻擊至關重要。在其他區塊鏈上，只能通過將所有資產遷移到新帳戶來進行輪換。Aptos採用帳戶與密鑰解耦的方法，使其能夠無縫添加新的數字籤名算法以支持不同類型的公鑰和私鑰。混合托管模型支持高級恢復解決方案和帳戶管理，有助於彌合Web2和Web3之間的差距。

錢包可以使用交易預執行功能，在用戶籤名前向其解釋交易結果。這種在籤名前評估交易的方法可以有效減輕網絡釣魚等安全風險，這在Web3環境中變得日益普遍。爲進一步優化用戶體驗，Aptos區塊鏈限制了每筆交易的可行性，並通過序列號、到期時間和鏈ID三重保護來防止籤名者受到無限有效性的影響，有效防止錯誤或攻擊。

Aptos的共識協議和經過身分驗證的存儲實現了對輕客戶端協議的無縫支持，從而提供更安全、更值得信賴的用戶體驗。Aptos網路歡迎任何人連接全節點以直接訪問經過身分驗證的數據，這強調了Web3的"不信任，要驗證"理念。爲此，Aptos建立在高效的多播樹結構之上，爲參與者提供高吞吐量、低延遲的網路，用於傳播區塊鏈狀態。參與者可以選擇處理自創世以來的所有交易，也可以完全跳過區塊鏈歷史，僅同步最新的區塊鏈狀態。輕客戶端可以同步部分區塊鏈狀態，例如特定帳戶或數據值，並啓用經過驗證的狀態讀取，如使用BFT時間戳獲取經過驗證的帳戶餘額。

6. 面向未來的模塊化架構

Aptos具有可升級性的傳統，從設計之初，系統的每個區域都以模塊化和靈活性爲目標。這使得Aptos架構能夠支持頻繁升級，意味着區塊鏈可以快速採用最新的技術進步，並爲新興用例提供技術支持。

Aptos的模塊化架構設計創造了客戶端靈活性，並針對零停機時間的頻繁升級進行了優化。這些特性在之前的主網迭代、測試網和多次內部壓力測試中得到了充分展示。Aptos區塊鏈包括嵌入式鏈上變更管理協議，可快速部署新技術創新並支持新的Web3用例。

7. 基於提案的獎勵制度

在Aptos激勵測試網3中，網路採用了基於投票的獎勵系統。在這個模型中，一旦三分之二的選票到達提議者節點，BFT共識就達成了。這意味着三分之一的後期投票未被包括在內，相關驗證者也未獲得獎勵。

這可能導致延遲競爭，靠近主節點集羣的驗證者往往會獲得更多獎勵。在這種情況下，節點運營者傾向於將節點移至更靠近主集羣的位置，以改善延遲並增加質押獎勵，這不利於權力下放和地理分布。爲促進更大程度的去中心化，Aptos現已實施基於提案績效的獎勵作爲質押獎勵系統。

基於提案的系統比投票具有更高的超時時間，對跨區域延遲不太敏感。這提高了偏遠地區節點的獎勵率，抑制了地理分布的影響。例如，即使驗證者不在最大節點集羣的物理位置，他們也能獲得合理獎勵。獎勵模式繼續考慮投票行爲，因爲良好的投票績效會影響提議者選舉概率。

8. 高性能稀疏默克爾樹

Aptos使用Jellyfish Merkle Tree (JMT)設計，利用單調遞增的基於版本的密鑰模式來優化基於LSM樹的底層存儲引擎（如RocksDB）的寫入性能。JMT在CPU、I/O和存儲佔用空間之間達到了實用的最佳平衡，確保了令人滿意的性能，同時保持磁盤上的狀態數據大小在可管理範圍內。

除了JMT作爲Aptos狀態的持久化格式外，還有另一種內存中、無鎖的稀疏默克爾樹實現。這種實現專門爲緩存和並行化量身定制，與Block-STM配合使用，促進高性能全局狀態更新。