8 đổi mới của mạng Aptos giúp nó trở thành một trong những blockchain mới hàng đầu

Aptos như một mạng lưới blockchain có độ trễ rất thấp và khả năng thông lượng rất cao, đã mang lại cuộc cách mạng lớn cho các nhà phát triển trong việc xây dựng ứng dụng web3. Bài viết này sẽ giới thiệu 8 động lực cốt lõi trong sự phát triển của mạng lưới Aptos.

1. Ngôn ngữ Move: Thích hợp hơn để xây dựng ứng dụng

Ngôn ngữ Move trên Aptos cung cấp cho các nhà phát triển một môi trường phát triển vượt trội, nâng cao đáng kể hiệu suất phát triển. Move là một ngôn ngữ lập trình giàu biểu đạt và dễ sử dụng, được thiết kế đặc biệt cho việc quản lý tài sản an toàn.

Blockchain Aptos tích hợp sâu sắc với ngôn ngữ Move, cả hai chia sẻ nhiều nguyên tắc thiết kế cốt lõi, khiến Aptos trở thành nền tảng phát triển Move hiệu quả và thú vị. Move ban đầu được thiết kế cho tiền thân của blockchain Aptos, nguồn gốc này đảm bảo rằng các nhà phát triển Move hiện tại có thể xây dựng một cách liền mạch trên Aptos, trong khi các nhà phát triển Move mới cũng có thể hưởng lợi từ các tài liệu, hướng dẫn và ví dụ trước đó.

Aptos đã cải thiện hệ sinh thái Move một cách đáng kể bằng cách bổ sung nhiều tính năng ở cấp độ ngôn ngữ và khung. Những cải tiến này bao gồm kiến trúc bảo mật hoàn thiện, đo lường gas có thể cấu hình chi tiết, khả năng nâng cấp mã, bảng quy mô lớn, tài khoản tài nguyên, v.v. Hơn nữa, bộ xác thực Move, với tư cách là công cụ xác minh hình thức cho hợp đồng thông minh Move, cung cấp thêm sự đảm bảo cho bất biến của hợp đồng và đã được mở rộng tích cực trong Aptos.

Nhiều nhà nghiên cứu và phát triển ban đầu của ngôn ngữ Move vẫn đang hoạt động trong hệ sinh thái Aptos, không ngừng cải thiện ngôn ngữ Move và cộng đồng. Sau bốn năm thử nghiệm và xác thực, ngôn ngữ Move đã chứng minh là một ngôn ngữ phát triển trưởng thành có thể sử dụng trong môi trường sản xuất.

2. Block-STM: Mang đến nhiều tự do lập trình hơn

Block-STM là một động cơ thực thi hợp đồng thông minh song song sáng tạo, được xây dựng dựa trên bộ nhớ giao dịch của Aptos và nguyên tắc kiểm soát đồng thời lạc quan. Phương pháp song song hóa giao dịch mới này có thể tăng tốc độ xử lý giao dịch một cách đáng kể mà không làm ảnh hưởng đến trải nghiệm của nhà phát triển.

Khác với các động cơ thực thi song song cần đọc/ghi dữ liệu để phá vỡ tính nguyên tử của giao dịch, Block-STM cho phép các nhà phát triển tự do lập trình, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn cho các tình huống ứng dụng thực tế. Các nhà phát triển có thể dễ dàng xây dựng các ứng dụng có độ song song cao bằng cách sử dụng Block-STM. Block-STM hỗ trợ tính nguyên tử phong phú hơn so với các môi trường thực thi song song khác thường yêu cầu chia nhỏ các thao tác thành nhiều giao dịch (phá vỡ tính nguyên tử logic), từ đó cải thiện trải nghiệm người dùng bằng cách giảm độ trễ và tăng hiệu quả chi phí.

3. Quản trị trên chuỗi và phi tập trung

Để hỗ trợ mạng Layer 1 thực sự phi tập trung và không cần giấy phép, Aptos đã tích hợp cơ chế quản trị trên chuỗi, cho phép thay đổi cấu hình mạng và máy ảo một cách liền mạch. Mạng thử nghiệm khuyến khích Aptos 3 và mạng chính đã chứng minh điều này.

Trên mạng chính, việc giảm "hạn chế tăng quyền biểu quyết" đã nâng cao độ tin cậy của mạng. Cài đặt này cho phép ngưỡng quyết định mạnh mẽ hơn, nhằm nhanh chóng điều hướng mạng. Hơn 52% người nắm giữ token đã bỏ phiếu ủng hộ đề xuất này nhằm bảo vệ mạng.

Kể từ khi ra đời, cộng đồng Aptos đã có khả năng tạo và bỏ phiếu để quyết định các đề xuất ảnh hưởng đến hành vi của blockchain Aptos. Các đề xuất quản trị này bao gồm: thay đổi thời gian duy trì qua các epoch, điều chỉnh giá trị tối thiểu và tối đa của quyền xác thực, sửa đổi cờ, nâng cấp phần mềm mã nguồn blockchain cốt lõi, cũng như nâng cấp các mô-đun trong khung Aptos (một tập hợp các thư viện phát triển Move cốt lõi, nhằm sửa lỗi hoặc tăng cường chức năng của blockchain Aptos).

4. AptosBFTv4: đồng thuận hiệu quả

AptosBFTv4 là giao thức BFT cho blockchain sản xuất đầu tiên có chứng minh tính đúng đắn nghiêm ngặt. Giao thức này sử dụng cơ chế phản hồi lạc quan, có khả năng cung cấp độ trễ thấp và thông lượng cao, tận dụng tối đa tài nguyên mạng cơ sở. Cải tiến trên nền tảng Hotstuff, AptosBFTv4 đã giảm độ trễ xác nhận từ 3 bước xuống 2 bước, giảm 33% độ trễ mà không hy sinh bù đắp giao tiếp.

Trong quá trình thực hiện, AptosBFTv4 đã xem xét đầy đủ về tính nghiêm ngặt của an ninh và khả năng nâng cấp. Việc triển khai của nó rõ ràng tách biệt các bất biến, giúp dễ dàng cách ly và kiểm toán hiệu quả, từ đó thực thi triết lý không phân nhánh. Cùng một ngăn xếp phần mềm đã trải qua 4 lần nâng cấp và được thử nghiệm trên mạng thời gian thực, chứng minh sự chu đáo và vững chắc trong quá trình phát triển của nó. Trong lần lặp thứ tư, AptosBFTv4 đã trở thành giao thức đồng thuận Byzantine có khả năng sản xuất nhanh nhất.

Ngay cả khi một số nút gặp sự cố, Aptos vẫn có thể đảm bảo hoạt động bình thường của toàn bộ mạng lưới. Điều này là nhờ vào việc duy trì hệ thống uy tín trên chuỗi, hệ thống này sử dụng khả năng sẵn có và hiệu suất trong quá khứ làm chỉ số cho tương lai, tự động giảm thiểu tác động tiêu cực của các người xác thực phản ứng chậm và hiệu suất kém.

5. Cơ chế bảo mật nâng cao niềm tin của người dùng

Tài khoản Aptos hỗ trợ quản lý khóa linh hoạt, bao gồm thay đổi khóa, tính nhạy cảm với mã hóa và mô hình lưu trữ hỗn hợp. Thay đổi khóa là thói quen tốt, rất quan trọng để ngăn chặn các cuộc tấn công từ xa có thể đe dọa đến nhiều tài khoản. Trên các blockchain khác, việc thay đổi chỉ có thể thực hiện bằng cách chuyển tất cả tài sản sang tài khoản mới. Aptos áp dụng phương pháp tách biệt tài khoản và khóa, cho phép thêm các thuật toán chữ ký số mới một cách liền mạch để hỗ trợ các loại khóa công khai và riêng tư khác nhau. Mô hình lưu trữ hỗn hợp hỗ trợ các giải pháp phục hồi cao cấp và quản lý tài khoản, giúp thu hẹp khoảng cách giữa Web2 và Web3.

Ví có thể sử dụng chức năng thực thi giao dịch trước, giải thích kết quả giao dịch cho người dùng trước khi họ ký. Phương pháp đánh giá giao dịch này trước khi ký có thể giảm thiểu hiệu quả các rủi ro an ninh như lừa đảo trực tuyến, điều này ngày càng trở nên phổ biến trong môi trường Web3. Để tối ưu hóa trải nghiệm người dùng hơn nữa, chuỗi khối Aptos đã giới hạn tính khả thi của mỗi giao dịch và thông qua ba lớp bảo vệ là số sê-ri, thời gian hết hạn và ID chuỗi để ngăn chặn người ký bị ảnh hưởng bởi tính hiệu lực vô hạn, hiệu quả ngăn chặn sai sót hoặc tấn công.

Giao thức đồng thuận của Aptos và lưu trữ được xác thực đã thực hiện hỗ trợ liền mạch cho giao thức khách nhẹ, từ đó cung cấp trải nghiệm người dùng an toàn và đáng tin cậy hơn. Mạng Aptos chào đón bất kỳ ai kết nối với nút đầy đủ để truy cập trực tiếp vào dữ liệu được xác thực, điều này nhấn mạnh triết lý "không tin tưởng, phải xác thực" của Web3. Để làm được điều này, Aptos xây dựng trên một cấu trúc cây đa phát hiệu quả, cung cấp cho các tham gia khả năng truyền tải trạng thái blockchain với lưu lượng cao và độ trễ thấp. Các tham gia có thể lựa chọn xử lý tất cả các giao dịch kể từ khi thành lập hoặc hoàn toàn bỏ qua lịch sử blockchain, chỉ đồng bộ hóa trạng thái blockchain mới nhất. Các khách nhẹ có thể đồng bộ một phần trạng thái blockchain, chẳng hạn như tài khoản cụ thể hoặc giá trị dữ liệu, và cho phép đọc trạng thái đã được xác thực, chẳng hạn như sử dụng dấu thời gian BFT để lấy số dư tài khoản đã được xác thực.

6. Kiến trúc mô-đun hướng tới tương lai

Aptos có truyền thống nâng cấp, từ khi thiết kế ban đầu, mỗi khu vực của hệ thống đều nhằm mục tiêu mô-đun và linh hoạt. Điều này cho phép kiến trúc Aptos hỗ trợ nâng cấp thường xuyên, có nghĩa là blockchain có thể nhanh chóng áp dụng những tiến bộ công nghệ mới nhất và cung cấp hỗ trợ công nghệ cho các trường hợp sử dụng mới nổi.

Thiết kế kiến trúc mô-đun của Aptos tạo ra sự linh hoạt cho khách hàng và được tối ưu hóa cho việc nâng cấp thường xuyên mà không có thời gian ngừng hoạt động. Những đặc điểm này đã được thể hiện đầy đủ trong các phiên bản trước của mạng chính, mạng thử nghiệm và nhiều lần kiểm tra áp lực nội bộ. Blockchain Aptos bao gồm giao thức quản lý thay đổi trên chuỗi tích hợp, cho phép triển khai nhanh chóng các đổi mới công nghệ mới và hỗ trợ các trường hợp sử dụng Web3 mới.

7. Hệ thống thưởng dựa trên đề xuất

Trong mạng thử nghiệm khuyến khích Aptos 3, mạng sử dụng hệ thống thưởng dựa trên biểu quyết. Trong mô hình này, một khi hai phần ba phiếu bầu đạt đến nút đề xuất, sự đồng thuận BFT được thiết lập. Điều này có nghĩa là một phần ba phiếu bầu sau đó không được bao gồm, và các xác thực liên quan cũng không nhận được phần thưởng.

Điều này có thể dẫn đến cạnh tranh về độ trễ, các validator gần cụm nút chính thường nhận được nhiều phần thưởng hơn. Trong trường hợp này, các nhà điều hành nút có xu hướng di chuyển nút đến vị trí gần cụm chính hơn để cải thiện độ trễ và tăng phần thưởng staking, điều này không có lợi cho sự phân quyền và phân bổ địa lý. Để thúc đẩy mức độ phi tập trung lớn hơn, Aptos hiện đã thực hiện hệ thống phần thưởng staking dựa trên hiệu suất đề xuất.

Hệ thống dựa trên đề xuất có thời gian hết hạn cao hơn so với bỏ phiếu, ít nhạy cảm hơn với độ trễ giữa các khu vực. Điều này làm tăng tỷ lệ thưởng cho các nút ở vùng xa, hạn chế ảnh hưởng của phân bố địa lý. Ví dụ, ngay cả khi các xác thực viên không ở vị trí vật lý của cụm nút lớn nhất, họ vẫn có thể nhận được phần thưởng hợp lý. Mô hình thưởng tiếp tục xem xét hành vi bỏ phiếu, vì hiệu suất bỏ phiếu tốt sẽ ảnh hưởng đến xác suất bầu cử của người đề xuất.

8. Cây Merkle thưa hiệu suất cao

Aptos sử dụng thiết kế Jellyfish Merkle Tree (JMT), tận dụng mô hình khóa dựa trên phiên bản tăng dần để tối ưu hóa hiệu suất ghi của động cơ lưu trữ cơ sở LSM (như RocksDB). JMT đạt được sự cân bằng tối ưu thực tiễn giữa CPU, I/O và không gian lưu trữ, đảm bảo hiệu suất thỏa mãn, đồng thời giữ kích thước dữ liệu trạng thái trên đĩa trong phạm vi có thể quản lý.

Ngoài JMT như định dạng lưu trữ trạng thái của Aptos, còn có một loại cây Merkle thưa không khóa trong bộ nhớ khác. Loại thực hiện này được thiết kế đặc biệt cho bộ nhớ đệm và song song, phối hợp với Block-STM để thúc đẩy việc cập nhật trạng thái toàn cầu hiệu suất cao.