Aptos 幣介紹指南|深度分析新公鏈 Aptos — 性能、生態、發展路線圖

Aptos 專注於構建快速、安全、可擴展和可升級的 L1 區塊鏈。

aptos

作者:Allen Zhao, Mustafa Yilham, Henry Ang & Jermaine Wong,《Portfolio Insights: Aptos》
翻譯:Evan Gu,Wayne Zhang

前言:  

Bixin Ventures 很高興宣布戰略投資基於 Move 的高性能公鏈 Aptos,此輪融資是延續今年 7 月下旬 Aptos 團隊宣布的新一輪融資。本輪融資由 FTX Ventures 和 Jump Crypto 領投,Apollo、Griffin Gaming Partners、Franklin Templeton 、Superscrypt、Circle Ventures 跟投,上一輪投資者 a16z 和 Multicoin 也繼續參與此輪投資。我們希望引入更多的戰略合作夥伴來促進 Aptos 生態的發展,擴大使用場景,同時推動開發者社區的建設。我們也歡迎希望在 Aptos 上部署產品的創業者與我們聯繫,共建 Aptos 生態。

目錄:

  • 一、性能
  • 二、安全性
  • 三、發展路線圖
  • 四、Aptos 資助計劃
  • 五、生態現狀
  • 六、結語 & 思考

附錄:完整節點和驗證節點要求

Aptos區塊鏈:一條以安全和擴展性為主的公鏈

Aptos 是一條全新的 L1 區塊鏈,願景是幫助數十億人以公平、去中心化、無需許可的方式創建資產和訪問網路。Aptos 也被譽為 Diem 的「親兒子」,Solana 聯合創始人 Anatoly 甚至認為相比其他的 EVM 區塊鏈,Aptos 才是 Solana 的直接競爭對手。Aptos 由 CEO Mo Shaikh 和CTO Avery Ching 共同創立。CTO Avery Ching 曾是 Meta 內部最著名的 Diem 區塊鏈的技術負責人。在加入 Meta 之前,Mo 曾在 Consensys、BlackRock 和波士頓諮詢集團工作,而 Avery 則在 Yahoo 工作。Aptos 團隊的其他成員由博士、研究人員、工程師、設計師和戰略專家組成,他們曾入職過 Meta、Novi、Amazon、VMware 等企業。

在本文中,我們將介紹 Aptos 之所以能實現高 TPS 的原因以及如何確保安全性,之後再介紹即將推出的路線圖,最後我們也會告訴大家如何進入即將發布的主網。

一、Aptos 性能

Aptos 區塊鏈旨在充分利用任何可用的硬體,並且使用並行執行事務的方法提升自身性能,目前能達到超過 160k TPS 和亞秒級的區塊確定性。Aptos 良好性能的關鍵是能夠使用批量交易將交易層與共識協議分離來將交易生命週期模塊化、並行執行引擎 Block-STM 以及新型狀態同步機制來減少確定區塊的時間。

1. 通過可用性證明實現批量交易(Batched Transactions)

在交易發送的過程中,驗證者將把交易分組為批次,並在達成共識後合併進區塊。執行、存儲和賬本認證都是批量處理的,這種操作可以優化排序體系,減少操作步驟和並行執行。

事務處理生命週期  

交易以批次的形式在驗證者之間傳輸。之後,驗證者將在每個批次摘要上簽名,在收集到超過驗證者的簽名時會形成可用性證明(PoAv)。PoAv 確保交易批次將由至少誠實的驗證者存儲在本地,之後他們可以在執行之前檢索交易批次。因此,交易過程中可以僅使用每個塊中所需的批處理元數據和證明進行排序,從而提高交易TPS 並最大限度地減少確定區塊的時間。

但是,連續的批量交易傳播可能會引發DDoS 攻擊,從而導致驗證器內存不足並崩潰。針對此問題,Aptos 將每批交易都附帶一個時間戳,以幫助驗證者進行垃圾交易收集,這樣做也有助於釋放內存。

點擊此處閱讀有關批量交易、交易傳播和區塊排序的更多信息。

2. 並行執行引擎:Block-STM

Block-STM 是一種高效、多線程的並行執行引擎,理論上高達 160k TPS。與其他並行執行技術相比,Block-STM 預先聲明了所有依賴項,避免對事務造成限製或強制將其分解為小部分,Block-STM 可以在預設的事務順序內檢測訪問衝突,從而提取最多的事務處理。

以下是 Block – STM 的關鍵特徵:

  1. 樂觀並行控制(Optimistic Concurrency Control):交易會以 Optimistic 的方式執行,並在執行後完成驗證。如果驗證不成功,事務將被重新執行,所有關聯的事務都需要重新驗證才能被提交。
  2. 多版本數據結構:對同一位置的所有寫入與其關聯的版本一起存儲,以避免每次有新事務時發生同時寫入的衝突
  3. 驗證:在執行期間,事務被分為讀集和寫集。在驗證期間,讀取集合中的所有內存位置將返回的版本與寫入集中的相應版本進行比較。
  4. 協作時間表:通過基於計數的方法協調線程之間的驗證和執行任務。
  5. 動態依賴估計(Dynamic dependency Estimation):所有失敗的驗證都將導致一個「ESTIMATION」值記錄在關聯寫入集的多版本數據結構中。這將確保所有未來的事務在繼續之前將等待任何依賴關係確保得到解決。

總的來說,Block-STM 使用協作調度器和多版本數據結構來估計預先設置的事務順序的依賴關係並減少中止情況。然後 Block-STM 會使用一系列原子計數器來確保可以提交整個塊。

可以點擊此處獲得更多關於 Block – STM 的信息。

3. 狀態同步

狀態同步是 Aptos 架構設計的關鍵,以下是他們的關鍵特性:

  1. 完成時間短:通過節點之間數據的快速傳播,從而減少事務處理的時間
  2. 最新共識:通過將崩潰或新的驗證者帶到最新的區塊鏈狀態
  3. 數據正確性:防止惡意行為者修改或審查網路中的數據; 
  4. 更加去中心化:通過提高輪換活躍驗證者集的頻率,以及允許更多節點在更短的時間內上線。
  5. 可升級性:驗證節點的管理和配置通過鏈上狀態進行從而實現快速和可升級性

為了構建這種狀態同步協議,Aptos 必須確保能夠:

  • 持久存儲:防止機器故障並通過 RocksDB 實現數據分發
  • 可驗證的區塊鏈:通過驗證器驗證已提交交易的默克爾根和結果狀態
  • 信任基礎,防止惡意修改區塊鏈數據;

從而允許驗證者隨時通過創世塊(第一個驗證節點集+ 初始區塊鏈狀態)和受信任的路徑點(當前驗證者集的哈希值+ 區塊鏈狀態)同步到區塊鏈。並且 Aptos 可以以超過 10k TPS 的速率與其他節點(例如完整節點或其他驗證節點)進行狀態同步,具有亞秒級的區塊確定性和適度的硬件要求。

  1. 數據預取:通過在處理之前預取交易數據(交易+狀態增量)來減少網絡確定區塊的時間
  2. 流水線執行和存儲:通過分離事務執行和存儲持久性來增加同步的 TPS。
  3. 對等監控:通過對行為、與驗證者集的距離和本地評分的對等監控,在請求新的區塊鏈數據時優化對等選擇。
  4. 數據緩存:通過在內存中存儲通常請求的數據項和響應來減少存儲的讀取負載
  5. 存儲清理:通過從存儲中刪除不必要的交易和區塊鏈數據來防止存儲隨著時間的推移而膨脹。

Aptos 團隊為了匹配 Block-STM 而實現 100K+ TPS,已經確定了接下來要進行的優化:

  • 批處理事務:通過驗證批量交易與單個交易的證明來減少昂貴的驗證和存儲
  • 網路壓縮:通過壓縮傳輸的數據和序列化的數據分佈來優化帶寬以實現可擴展性
  • 更快的存儲寫入:通過使用更高效的數據結構和存儲配置或備用存儲引擎來減少將區塊鏈數據寫入到存儲的時間
  • 並行數據處理:通過分片或其他方法啟用並行數據處理與順序狀態同步

點擊此處閱讀有關Aptos 上狀態同步的更多訊息。

閱讀更多:Move 雙子星之一,Sui 幣生態有哪些項目值得關注

二、Aptos 安全性

1. 智能合約程式語言- Move

Move 最初是由 Facebook 開發的用於編寫安全的智能合約。它與平台無關,支持跨區塊鏈的共享庫、工具和開發人員社區。Move 語言的設計強調安全性,旨在避免許多 Web3.0 用戶受害的情形,包括但不限於重入漏洞(re-entrancy vulnerabilities)、毒代幣(poison tokens)和欺騙性代幣批准(spoofed token approvals)等問題。

為了提供額外的保護,Move 可以用Move Prover驗證工具輔助開發,該工具允許開發人員為其應用程式的關鍵特徵編寫正式規範,並使用驗證器在 30 秒內檢查代碼的執行正確性。

Move 的最大優勢是其資產的數據模型,它允許高度可組合性。Move 資產是任意用戶定義的類型,這意味著資產可以作為參數傳遞,存儲在其他資產中,更重要的是,資產可以跨合約邊界自由移動而不會失去其完整性。這與用 Solidity 編寫的 EVM 類型的資產形成鮮明對比,它們永遠被困在了定義它的合約中。


Aptos 通過適配器層擴展了核心 MoveVM 的附加功能,其中包括通過 Block-STM 實現的並行執行,無需用戶進行任何輸入即可並發執行事務。

與 Solidity(38.4K)、Rust(68.9K)、Ink!(950)、Cairo(786)相比,Move Github 存儲庫雖總共有 264 顆星。目前的開發採用率較低。但隨著 Aptos 的發展,我們願意持續關注並跟踪該語言的使用情況。

點擊此處閱讀更多關於 Aptos 上 Move 語言的信息。

2. 共識機制:AptosBFT

Aptos 的共識機制源自最初為 Diem 設計的 HotStuff 協議,該團隊已經對它進行了它第 4 次迭代。以下是 AptosBFT 的關鍵機制:

1.拜占庭容錯

  • 網路在獲得超過惡意驗證者同意才可能被威脅
  • 一旦得到 > 的驗證者的確認,就保證交易已經完成

2.協議的活躍性與安全性分離

  • 只要 Aptos 的 BFT 共識一直存在,網路就不會分叉
  • 防止網路上的 DDoS 攻擊

3.基於信譽的領導系統

  • 使用最後提交的狀態跟踪活動驗證節點
  • 分析鏈上狀態並自動輪換領導節點以適應無響應的驗證者情況
  • 最大限度地減少停機時間的影響

點擊此處以更深入地了解AptosBFT。

此外,Aptos 團隊還在其他研究團隊的工作產品上測試其下一代協議——包括Narwhal & TuskBullshark以及更先進的衍生產品。

3. 密鑰恢復和輪換協議

Aptos 將支持任何帳戶輪換其私鑰,其中包括驗證者的共識密鑰,以此減少密鑰被盜的可能性。該團隊還在研究可以直接集成到區塊鏈帳戶模型中的關鍵恢復方法。這將確保任何貨幣價值都不會因密鑰丟失而損失,並會降低新加密用戶進入區塊鏈世界的門檻。

4. 公開透明的交易預簽名

Aptos 將提供服務,在交易簽名方面為用戶提供預防措施。在簽署交易之前,交易結果將以人類可讀的形式顯示,讓用戶了解他們授予的權限。加上以前的惡意攻擊和智能合約的存儲庫,將有助於減少欺詐事件的發生。

閱讀更多:Aptos 官方解讀白皮書:Move 語言建構下的高安全性公鏈

三、Aptos 發展路線圖

測試網  

Aptos 已經制定了他們的測試網路線圖,為強大的主網發布做準備。下表涵蓋了關鍵目標和重要時間表:

 測試網提供了許多有價值的內容,使我們進一步相信主網的推出將會很穩健。以下是團隊從過去的測試中得出的一些問題和應對措施:  

了解IT1(詳細內容)IT2(詳細內容)的概要

在編寫本文時,已記錄了參與者在 AIT3 中的性能快照,節點可以自由脫離設置。AIT3 已被轉換為一個長期運行的測試網,為開發人員提供了一個穩定的環境。開發人員設置長期運行的測試網表明了對軟體堆棧長期穩定運行的信心,為後面主網的成功啟動做了一個鋪墊。

在主網之後,團隊將在第四季度運行 AIT4,以進一步進行壓力測試,並向更多驗證器開放網絡。我們將持續關注項目的進展。

四、Aptos 資助計劃

Aptos 資助計劃已於 6 月底宣布推出,並提供資金來加速 dApp 生態系統的發展。資助產品的細分賽道包括:

  1. 開發人員工具、SDK、庫、文檔、指南、教程
  2. 用於系統開發、治理、DeFi 和NFT 的工具和框架
  3. 核心協議貢獻:代幣標準、庫、協議升級等。
  4. 開源和公共產品
  5. 指南方面的產品

點擊此處了解有關申請標準、指南和審核流程的更多信息。

五、Aptos 生態現狀

由於 Aptos 是一個非 EVM 鏈,因此可能存在關於它如何在生態系統內引導流動性的問題。在合作夥伴和投資者的幫助下,全鏈互操作協議 Layerzero 將在 Aptos 主網發布後接入其中,使得用戶可以通過 Layerzero 進入 Aptos 生態,為 Aptos 提供流動性。目前 Layerzero 支持的區塊鏈有以太坊、Optimism、Arbitrum、Binance Smart Chian、Avalanche 等。

項目方面,Aptos 核心存儲庫中有超過 2,100 個 fork 和 3,800 個 star,現在有超過 200 個跨DeFi、NFT、遊戲領域等項目希望在 9 月底左右部署在主網上。

以下是一些有意思的項目:

Pontem Network

Pontem 是 Aptos 生態系統中的早期項目之一,包括一個錢包和一個已上線的 AMM。作為他們路線圖的一部分,他們打算構建一個 Move VM(用於跨鏈部署)和一個與 Move VM 兼容的EVM(用於與其他區塊鏈的互操作性)。

Martian Wallet

Martian Wallet 是一個加密錢包,它可以幫助用戶管理數字資產和訪問Aptos 區塊鏈上的dApp。它們將來可作為 Chrome 擴展程式和 iOS 應用程式使用。截止 8 月底,下載量已超過100,000 次。

Switchboard

Switchboard 是一種無需許可、可定制的多鏈預言機協議,用於通用數據的投餵和可驗證的隨機性。他們在 Solana 上直播並且近期在宣布了他們在 Aptos 上的 devnet。Switchboard 已經集成了一些值得注意的項目,比如 Tusnami Finance、Houston Swap 和 Econia Labs。

Econia

Econia 是一個運行在 DecNet 上高併行 DEX,採用的是鏈上訂單簿的模式進行交易的撮合,由與同意採用了 Aptos 的並行執行引擎 Block-STM,在交易速度和效率方面有著顯著的優勢。

Topaz

目前處於內測階段的 Topaz 是 Aptos 網路上的第一個 NFT 市場,為 NFT 創作者和藝術家提供了一個創作的平台。

Ditto Finance

Ditto Finance 是 Aptos 的一個安全的去中心化流動性質押平台。目前 Aptos 上缺乏本地委託,它為無法運行驗證器的用戶提供質押收益。

Hippo Labs

Hippo Labs 正在為 Aptos 生態系統構建一個聚合層,包括的功能有交易聚合器、各類交易所、文字傳輸、交易模擬 API 等

六、Aptos幣結語& 思考

Aptos 專注於構建快速、安全、可擴展和可升級 的L1 區塊鏈。儘管 Move 程式語言的安全優勢已得到充分證明,但開發者生態系統仍處於初期階段,這可能會影響 Aptos 上 dApp 生態系統的發展。在更廣泛的層面上,L1 領域競爭激烈,隨著諸多高性能 L2 的出現,對開發人員的吸引方面存在激烈的競爭,而這將影響生態系統的建設和隨後的市場採用。

然而,3 月份啟動的Aptos Devnet 的成果令人鼓舞,有超過 200 個涉及DeFi、NFT、遊戲等領域的項目要求部署在主網上。此外,6 月啟動的 Aptos 資助計劃將會進一步激勵開發人員增長和加速dApp 的開發。

總體來說,我們認為團隊有能力實現他們的願景。最近上線的激勵性測試網也證明了團隊在非常積極主動的解決問題。我們也將持續關注項目的經濟模型等訊息。

附錄:完整節點和驗證節點要求

請注意:上圖是撰寫本文時的要求,這些要求可能會隨著時間發生變化

 

Aptos 的完整節點並不參與共識。相反,這些節點重新執行 Aptos 區塊鏈歷史中的所有交易,並將結果存儲在本地,當檢測到驗證器的任何違規行為時,他們將使用這些結果進行質疑並提供證據。

驗證器節點運行分佈式共識協議,同時執行事務並在本地存儲結果。他們可以決定包含哪些交易以及以何種順序執行。然後,BFT 共識協議用於驗證節點,以商定最終交易的分類賬和執行結果。然後將其傳播到完整節點,這些節點便可以執行其驗證的流程。

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