速覽Aptos白皮書：安全、可擴展和可升級的Web3基礎設施_TOS

原文標題：《TheAptosBlockchain:Safe,Scalable,andUpgradeableWeb3Infrastructure》

原文編譯：Frank，ForesightNews

Aptos在過去三年中由全球350多名開發人員共同開發，并以可伸縮性、安全性、可靠性和可升級性作為關鍵設計原則，它在共識、智能合約設計、系統安全、性能和去中心化等方面都有新的創新：

Aptos本地集成并使用Move語言，用于快速和安全的事務執行；?

Aptos數據模型可以實現靈活的密鑰管理和混合托管選項；?

Aptos利用流水線和模塊化的方法來執行事務處理的關鍵階段，以實現高吞吐量和低延遲；?

Aptos沒有對開發人員施加預先了解要讀寫數據的限制，可以有效地支持任意復雜事務的原子性，提供更高的吞吐量和更低的延遲，并簡化開發流程；?

Aptos采用模塊化架構設計以支持客戶端的靈活性，此外Aptos提供了嵌入式的鏈上變更管理協議；

Aptos正在嘗試擴展到單個驗證節點性能之外的未來計劃：其模塊化設計和并行執行引擎支持驗證節點的內部分片，均勻狀態分片提供了可擴展性的潛力，且不會增加節點操作的復雜性；

愿景與概述

Aptos的愿景是將Web3引入主流，并構建一個去中心化應用的生態系統，以解決現實世界中用戶的問題。

Aptos團隊在過去三年中構建、開發、推進和部署Diem區塊鏈的經驗證明，一個網絡可以在不干擾其用戶的情況下不斷升級其協議。

清華、北大等86所高校布局元宇宙:金色財經報道，全國高校人工智能與大數據創新聯盟元宇宙專委會不完全統計，截至2023年7月，全國共有86所高校戰略布局元宇宙領域，其中本科院校73所，高職專科院校13所。各所高校主要通過設置元宇宙專業、元宇宙系列課程、打造元宇宙平臺（元宇宙科研實驗室、元宇宙實訓平臺、元宇宙創新展示平臺、元宇宙校園系統）等布局元宇宙領域。[2023/7/15 10:56:05]

Aptos對技術堆棧進行了一系列徹底的改進，同時也將安全、透明和頻繁的升級作為核心功能，同時強調事務處理的新方法以及去中心化和網絡治理的新方法。

PoS）共同接收和處理來自用戶的事務請求。

代幣持有者在其選定的驗證節點中鎖定或質押代幣，每個驗證節點的共識投票權重與其中所投入的金額成正比。

客戶端在系統中需要提交事務或查詢區塊鏈的狀態、歷史記錄的任何部分；完整節點從驗證節點或從網絡中的其他完整節點復制事務和區塊鏈狀態，可以根據需要修剪事務歷史記錄和區塊鏈狀態以回收存儲空間；輕客戶端只維護當前的驗證節點集合，并且可以安全地查詢部分區塊鏈狀態，通常是從完整節點上查詢的。?

為了滿足安全、快速、可靠、可升級的Web3基礎設施被廣泛采用的需求，Aptos建立在以下核心設計原則之上：?

通過新的智能合約編程語言Move來實現快速和安全的事務執行；

通過批量處理、流水線處理和并行事務處理方法實現極高的吞吐量和低延遲；

新的并行事務處理，支持任意復雜事務的原子性；

通過快速的、有質押權重的驗證器集輪換和信譽跟蹤，優化網絡性能和去中心化程度；

丹麥國家銀行行長：現金使用率低并不能證明發行零售CBDC是合理的:金色財經報道，丹麥國家銀行行長 Signe Krogstrup 討論了現金使用下降和數字支付興起對央行評估 CBDC 的一些影響。在?演講中， Signe Krogstrup 指出，現金使用量的下降并不一定證明發行零售CBDC是合理的。這種轉變是中央銀行貨幣和金融穩定任務核心的重要趨勢。事實上，在 2017 年至 2021 年間，?丹麥的現金支付比例?從 23% 下降到 12%。相比之下，數字支付上升至近 90%。

然而，Krogstrup 并不認為現金減少本身對貨幣和金融穩定構成重大風險。

但 Krogstrup 認為，商業銀行仍需持有央行準備金，因此現金仍是金融體系的核心。

值得注意的是，Krogstrup 的觀點與歐洲中央銀行的觀點形成鮮明對比，歐洲中央銀行表示，隨著現金使用量的減少，零售 CBDC 對于確保消費者仍然直接擁有政府發行的貨幣至關重要。[2023/3/27 13:29:36]

可升級性和可配置性，以擁抱新的用例和最新的技術；

模塊化設計，支持嚴格的組件級別測試，以及適當的威脅建模和無縫部署，所有這些都確保了高度安全和可靠的操作。?

在保持去中心性的同時，通過分片保證吞吐量的可擴展性；

Move語言

Move是一種新的智能合約編程語言，它強調安全性和靈活性。Aptos使用Move的對象模型來表示其賬本狀態，并使用Move代碼來編碼狀態轉換的規則。

Move的靈感來自于Rust編程語言，Aptos團隊進一步增強了Move，以支持更廣泛的Web3用例。

前新加坡電信體育部主管加入Web3創作者平臺Virtualness:金色財經報道，前新加坡電信體育部主管Joyee Biswas以創始團隊成員身份加入Web3創作者平臺Virtualness，負責領導體育和媒體合作伙伴關系。

此前報道，去年11月Virtualness完成800萬美元種子輪融資， Blockchange Ventures領投。[2023/1/12 11:07:51]

邏輯數據模型

Aptos的賬本狀態表示所有帳戶的狀態，任何人都可以向Aptos提交一個事務處理，以修改賬本狀態。

交易

已簽名的事務處理包含以下信息：?

事務身份驗證節點：發件人使用包含一個或多個數字簽名的事務身份驗證節點來驗證事務是否經過身份驗證；

發件人地址：發件人的帳戶地址；?

有效負載：對于點對點交易，包含收件人的信息和轉賬金額；

Gas價格：發送方為執行交易而按每單位Gas愿意支付的金額；

最大Gas量：交易在中止前允許消耗的最大Gas單位；

序號：交易記錄的序號，在事務執行成功后，將增加帳戶序列號，以防止重放攻擊；

到期時間：事務停止有效的時間戳。?

鏈ID：標識此事務有效的區塊鏈ID，以防止簽名錯誤；

賬戶

Aptos不會將賬戶與現實世界的身份聯系起來，用戶可以通過生成多個密鑰對來創建多個帳戶，由同一用戶控制的帳戶彼此之間沒有內在的聯系。

調查：LG位居元宇宙專利排行榜第一，華為、蘋果進前十:金色財經報道，根據外媒和東京調研公司Cyber Creative Institute編制的元宇宙專利排名，自2016年以來，LG提交的元宇宙專利申請最多，排名從2010-2015年的第11位攀升至第一位。三星電子位居第二。華為在之前的調查中沒有進入前20名，但現在憑借著大量與圖像和顯示處理相關的專利排名躍居第四。Meta排名第三，微軟排名第五，英特爾和蘋果也在進入前十的六家美國公司之列。索尼是唯一一家進入前十的日本公司，排名第六。綜合來看，排名前20的公司總共提交了7760項元宇宙專利，其中美國占57%，其次是韓國的19%，中國的12%。日本公司占8%。[2022/11/27 20:55:12]

但是一個用戶仍然可以在一個錢包中管理多個帳戶，以便進行簡單的資產管理，這種靈活性為用戶提供了匿名性，而我們為未來的版本提供了隱私保護功能，還提供多個帳戶以增加執行并發性。

Move模塊

Aptos框架由Aptos的核心庫和配置組成，被定義為一個常規的可升級的模塊包。

事務的序列號對于每個發送者的帳戶只能提交一次。因此如果當前帳序列號是≥事務t的序列號，那么t已經提交或t將永遠不會提交，因為t使用的序列號已經被另一個事務消耗；

如果區塊鏈時間超過了事務t的到期時間，那么同樣地t要么已經提交，或者t將永遠不會提交；

每個事務都有一個指定的鏈ID，以防止惡意實體在不同的區塊鏈環境之間進行重放攻擊；

基于Move的密鑰管理

Aptos帳戶支持「密鑰輪換」，這是一個重要的特性，可以降低與私鑰泄露、遠程攻擊和可能破壞現有密碼算法的未來進展相關的風險。

扎克伯格：元宇宙是一個巨大的機會，它將釋放千億甚至萬億美元的價值:金色財經消息，在Meta的第二季度財報電話會議上，Meta首席執行官扎克伯格表示，元宇宙相關業務的損失可能會持續數年，直到VR應用程序及其元宇宙平臺足夠成熟。他說：“出于多種原因，元宇宙是一個巨大的機會。我現在更加強烈地感覺到，隨著時間的推移，開發這些平臺將釋放數千億美元，甚至數萬億美元。”

他還表示，元宇宙顯然是未來幾年的一項非常昂貴的工作，“我相信我們會很高興我們在構建這個過程中發揮了重要作用”。（Cointelegraph）[2022/7/28 2:43:13]

此外Aptos的賬戶也足夠靈活，可以支持新的混合托管模型，用戶可以將輪換帳戶私鑰的能力委托給一個或多個托管人和其他可信實體。然后Move模塊可以定義一個策略，使這些受信任實體能夠在特定情況下輪換私鑰，例如實體可能是由許多受信任方持有的k-out-of-n多簽密鑰形式，從而可提供密鑰恢復服務以防止用戶密鑰丟失。

透明的預簽名交易

如今，錢包對他們所簽署的交易幾乎沒有提供任何透明度，因此用戶往往很容易被騙去簽署惡意交易，這可能會竊取資金，并產生嚴重后果。

為了解決這個問題，Aptos生態系統提供事務預執行服務：可向用戶描述他們在簽名之前的事務結果，將其與已知的先前攻擊歷史和惡意智能合約相結合，將有助于減少欺詐。

此外，Aptos還允許錢包在執行過程中規定對交易的限制，違反這些約束將導致事務被中止，以進一步保護用戶免受惡意應用程序或社會工程攻擊。

實用的輕型客戶端協議

Aptos提供狀態證明和輕客戶端驗證協議，錢包和客戶端可以使用這些協議來驗證由不可信的第三方服務器提供的數據的有效性。

此外輕客戶端可以保留最小的可驗證數據，而不需要運行一個完整的節點或處理大量的事務。

流水線處理、批量處理和并行事務處理

為了最大化吞吐量、提高并發性和降低工程復雜性，Aptos上的事務處理被劃分為單獨的階段，每個階段都是完全獨立的和可單獨并行的。

這不僅提供了顯著的性能優勢，而且還使Aptos能夠提供新的驗證節點-客戶端交互模式，此外Aptos模塊化設計也有助于提升開發速度并支持更快的發布周期。

批量處理

批量處理是一個重要的效率優化，在廣播交易時，每個驗證節點將交易分組為批，在達成一致后將批合并成塊。

連續事務傳播

Aptos中的交易廣播與共識脫鉤。

區塊元數據排序

Aptos區塊鏈的關鍵創新之一是將與非協議相關的任務從共識階段中分離出來，如交易傳播、交易執行/存儲和分類賬認證。

通過將事務廣播與共識階段分離，可以在非常低的帶寬下進行排序，從而實現高事務吞吐量和最小化延遲。

此外Aptos對每個提議的區塊塊采用一個近似的、商定的物理時間戳，以及相應的該區塊塊內的所有事務，這個時間戳啟用了許多重要的用例，例如：

智能合約中的時間依賴性邏輯，譬如開發人員可以設置所有拍賣的投標必須在周四中午之前收到等等。

并行事務處理

一旦對一致區塊元數據進行排序，事務就可以由任何驗證器、全節點或客戶端執行。

批量存儲

批量處理減少了存儲操作的數量，并利用了更高效、更大的I/O操作。

分類賬認證

Aptos為分類帳歷史記錄和分類帳狀態實現了分類帳認證，且分類賬認證并不在交易處理的關鍵路徑上。

狀態同步

Aptos旨在為生態系統中的所有參與者提供一個高吞吐量、低延遲的系統，因此必須提供一個有效的狀態同步協議，以傳播、驗證和持久化區塊鏈數據到輕客戶端、全節點和驗證節點。

Aptos利用驗證節點、全節點和其他復制節點提供的經過驗證的分類賬歷史和認證的狀態證明，以提供靈活和可配置的同步協議，具體來說，網絡中的參與者可以根據不同的同步策略來優化他們的用例和需求。

例如，在全節點的情況下，Aptos允許多種同步策略，包括能夠處理自時間開始以來的所有事務，或者完全跳過區塊鏈歷史記錄，并使用路徑點只同步最新的區塊鏈狀態；在輕客戶端的情況下，策略包括同步部分區塊鏈狀態。

通過采用一種靈活和可配置的狀態同步方法，Aptos可以適應各種客戶端需求，并在未來繼續提供新的、更有效的同步策略。

社區共同治理

Aptos將由一個廣泛和多樣化的社區擁有、運營和管理。

原生Aptos代幣將用于交易和網絡費用、協議升級和鏈上/鏈外流程的治理投票，以及通過PoS模型保護區塊鏈。

對Aptos代幣經濟學的完整描述將在未來公布。

交易和網絡費用

所有的Aptos交易都有一個Gas單價，允許驗證節點對網絡中價值最高的交易進行優先排序。

此外，在流水線模型的每個階段，有多種機會丟棄低價值事務。

隨著時間的推移，將部署網絡費用以確保使用Aptos的成本與硬件部署、維護和節點操作的實際成本成正比。

網絡治理

Aptos上的每一個重要的特性更改和改進都將經過幾個階段，包括提議、實現、測試和部署。

這種結構為相關方和利益相關者提供反饋、分享關注和提供建議的機會。其中最后一個階段，通常可以通過兩個步驟來實現：

首先，一個帶有新功能的軟件版本將被部署到每個節點上；

其次，將通過一個特性標志或鏈上的配置變量啟用該功能；

與其他區塊鏈相比，Aptos對其在鏈上的配置進行了編碼，每個驗證節點都能夠同步區塊鏈的當前狀態，并自動選擇正確的配置。?

為了為支持過程提供靈活性和可配置性，Aptos將支持鏈上治理，即代幣持有者可以根據他們所持有的代幣權重進行投票。

PoS共識機制

要參與Aptos上的交易驗證，驗證者必須擁有最低數量的Aptos代幣。

性能

Aptos能夠通過其并行、批量處理優化和模塊化的事務處理來實現最佳的吞吐量和硬件效率，其他的性能計劃，如一致升級、增量寫入、事務提示和關鍵路徑緩存，將隨著時間的推移繼續提高吞吐量和提高效率。

Aptos將繼續優化單個驗證節點的性能，并試驗擴展技術，添加更多驗證節點的網絡，這兩個方向需要權衡。

任何具有并行執行功能的區塊鏈都可以通過更強大的硬件，甚至將每個驗證節點構建為單片機集群來支持額外的并發性，然而很少有實體能夠有效地部署和維護這些類型的復雜分布式系統。

均勻狀態分片

Aptos將以單一的賬本狀態啟動，隨著時間的推移，Aptos網絡將采取一種獨特的方法來實現水平可擴展性，同時仍然保持去中心化。

這將通過多個分片分類賬狀態實現，每個狀態都提供一個同質API，而分片是一級概念。Aptos代幣將用于所有分片上的交易費用、持股和治理。

數據可以通過橋在分片之間傳輸，用戶和開發者可以根據自己的需要選擇自己的分片方案，例如開發人員可以在現有的分片中提出一個新的分片或集群用戶，以實現高效的分片內連接。

此外分片可能具有不同的系統特性，譬如可以使用一個分片進行計算優化。總之均勻狀態分片提供了橫向吞吐量可擴展性的潛力，允許開發人員跨分片使用單一的通用狀態進行編程，并允許錢包輕松地為其用戶合并分片數據。

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