了解新生公鏈Aptos：Diem原班人馬再造公鏈的“出埃及記”

發表於 2022-03-16 16:00 作者： 區塊鏈情報速遞pro

　　雖然這是第一輪融資，但無論從技術儲備，還是生態合作來看，Aptos都不能簡單視爲一個初創項目。從Diem起步，Aptos能成爲公鏈的攪局者嗎？

　　夭折的Diem穩定幣項目正在以另一種形式重生。

　　3月15日，由 Diem 原團隊成員成立的新公鏈項目 Aptos 完成 2 億美元战略融資，由 a16z 領投，參投方包括 Multicoin Capital、Katie Haun、3 Arrows Capital、ParaFi Capital、IRONGREY、Hashed、Variant、TIGER Global、BlockTower、FTX Ventures、PAXOS 和 coinbase Ventures等。

　　Aptos與Diem保持了“距離”。正如Multicoin Capital的合夥人Kyle Samani撰文指出的，META（原Facebook）和 Diem 協會不是 Aptos 的投資者，Meta公司的任何人——包括大衛·馬庫斯、馬克·扎克伯格或任何目前Meta公司的領導層——都沒有對該項目進行投資。在《Aptos的起源》的一文中，創始人及CEO Mo Shaikh也表示，“團隊是Diem的原創者、研究者、設計者和建設者，Diem是最早爲這一目的而建立的區塊鏈”，“自從離开Meta後，我們已經能夠將我們的想法付諸行動，擺脫官僚主義的繁文縟節，並從頭开始建立一個全新的網絡，將它們變爲現實”。

　　從目前已公布的項目構想來看，Aptos作爲Layer1區塊鏈，仍建立在Diem的开源代碼庫基礎上，使用Move語言作爲开發語言，採用迭代後的拜佔庭共識協議，力爭改善區塊鏈的安全性和可擴展性，打造可以面向數十億人的基礎設施網絡。目前，Aptos的开發網絡devnet已經上线，預計將於今年第三季度上线主網。

　　Aptos在奧龍尼語中意爲“人民”，是加州聖塔克魯茲縣的一個小鎮的名字，傳統上是由美國舊金山灣區的原住民奧龍尼人居住的。團隊以此爲名，也可窺見其愿景。正如Mo Shaikh所說，“作爲一個團隊，我們的動力是相信我們是建立最安全、最可擴展和最廣泛的網絡的正確人選。這聽起來可能是陳詞濫調或過分田園詩，但我們是全心全意的：一個世界公用事業不可能在少數人手中成功。Aptos只有在每個人集體使用、擁有和維護時才會成功。”

　　改良版拜佔庭共識？

　　雖然區塊鏈已經取得了長足的進步，但它們仍然充斥着危險和混亂。這不是什么祕密，去中心化運動正努力想達到逃逸速度，例如已經崛起的一批批新公鏈，以及正在建設中的以太坊二層網絡，但可靠性、安全性和可用性的限制仍然在阻礙從普通個人到大企業的群體廣泛採用區塊鏈。

　　“數十億的互聯網用戶已經熟悉了購买商品和服務以及交換或儲存價值。爲了加快互聯網用戶對web3的採用，我們需要在區塊鏈層面取得一些進展，以進一步加強web3堆棧的其他部分。”Aptos的另一位聯合創始人Avery Ching撰文指出。

　　最早Libra公布項目白皮書時，就明確使用了一種拜佔庭容錯(BFT) 共識協議HotStuff協議的變體，Aptos團隊表示，過去三年裏，團隊已經將該協議迭代到了第四代。

　　BFT共識協議的同步一直是一個難點，我們假設網絡中的消息能夠在一個已知的時間 Δ 內到達，但在實際的工程實踐中很難保證這一假設成立。因此在半同步狀態中，每個副本節點都要維護一個計時器，一旦超時就會觸發協議選舉新的領導節點。在第一次部署BFT共識協議時，Aptos團隊爲其增加了一個主動的pacemaker，它直接使用超時來同步驗證節點，比等待超時不斷增加要快得多。通過對協議的改進，提交區塊只需在兩個網絡間往返，最終性常規可達到一秒內。

　　Aptos有一套新穎的信譽系統來分析鏈上狀態，並自動更新領導節點輪替，以調整無響應的驗證節點，其中不需要任何人工幹預，這使得它很適合去中心化的環境。此外，協議明確地將有效性和安全性分开。無論網絡是否無法到達，或者非安全核心以某種方式被破壞，只要堅持BFT的誠信保證，鏈就不會分叉。Aptos表示，這一安全性已經通過審計，得到驗證。

　　“我們的研究表明，可以有一些簡單的擴展，通過利用超過2f+1個節點對一個區塊進行投票的時期來增加我們目前的BFT協議的穩健性。這些更強的承諾提供了更多信心，即網絡在未來不會分叉，並進一步增加用戶對最終性的信心，超越了標准的BFT屬性。”

　　已將代碼模塊化，Move Move Move

　　Move語言是最初專門爲Libra區塊鏈設計的一門編程語言，Aptos也繼續沿用這一語言。Multicoin Capital的合夥人Kyle Saman在撰文解釋爲何投資Aptos時，就直接以《Move Move Move》作爲標題。Avery Ching表示，團隊“喜歡Move的安全性，並爲幫助圍繞它建立一個廣泛的生態系統而感到興奮”，Kyle Saman也指出，Move與 Rust 和 C++ 的效率相媲美，同時提供了許多安全特性，可以減少智能合約編寫的漏洞，相信Move將成爲未來一年最重要的开發環境之一。

　　Avery Ching表示，Move語言是爲區塊鏈上的安全資源管理和可驗證的執行而設計的。交易的執行是確定的、密封的和計量的。確定性和密封性意味着交易執行的輸出是完全可預測的，並且只基於交易中包含的信息和當前账本狀態。計量是對交易執行層面的拒絕服務攻擊的一個重要防御。Move驗證器可以通過一種富有表現力的規範語言正式驗證Move模塊的屬性，其速度快到足以作爲持續集成測試的一部分運行。Move資源，受到线性類型的啓發，靜態地確保資源被保存，不被復制或意外地破壞——完全避免了一類潛在的攻擊，Aptos的账戶、交易費用、標准庫、驗證器節點管理和配置都是用Move實現的。

　　Avery Ching進一步指出，大量的驗證節點在不同的環境中運行，對去中心化和安全都很重要。此外，驗證節點的軟件必須安全地設計，以防止攻擊 ——這也是項目選擇Rust和Move作爲實現協議和智能合約邏輯的語言的主要原因之一。Aptos區塊鏈的核心安全屬性依賴於驗證節點、Move模塊和Move VM的正確實現。團隊已經將代碼模塊化，並確定了一個最小的可信計算基礎（TCB），以隔離關鍵的安全屬性（例如，共識協議的安全性和執行的正確性）。模塊化和TCB的使用使得團隊能夠利用高保障的开發技術。此外，對於安全關鍵組件，團隊可以對代碼審查、依賴性、測試和執行環境的安全性實施更嚴格的要求。

　　性能：在32個核心的執行基准中實現了13萬TPS

　　多年來，圍繞區塊鏈性能指標存在着巨大的爭議，吞吐量 (tps)和最終性這兩個指標都受到衆多因素的影響。首先是交易的復雜性。一個簡單的點對點交易，將代幣從Bob的账戶轉移到ALICE的账戶，比預先生成1000個NFT的交易成本低得多。驗證節點和账戶宇宙的大小和分布也會對性能產生很大影響。有多少個驗證節點，它們的硬件規格是什么？有多少個账戶（例如，10,000個與10億個账戶）？帳戶大小的分布是什么（例如，1k vs 10 MB）？訪問模式的分布是什么（例如，從零交易衝突到完全順序的依賴）？交易之間的排序保證是什么（部分排序或總排序），它們是否很適合智能合約？這些因素使我們很難客觀地比較不同網絡之間的性能。如果考慮到衡量性能的不同方法，比較就更加混亂了。

　　Avery Ching表示，基於對DAG共識協議系列的研究，這類協議的吞吐量可以達到125,000到160,000 tps甚至更高。然而，這些吞吐量數字並不代表端到端的區塊鏈吞吐量，因爲它們只考慮到了共識、網絡和部分存儲的因素。它們沒有考慮到其他重要的因素，如交易執行時間、账戶訪問模式或生產區塊鏈中的認證數據結構（如Merkle樹）。在最終性方面，區塊時間經常被誤認爲是最終性，而事實上，區塊時間只是最終性的一個輸入因素。

　　Aptos團隊將在未來分享基准測試框架，並比較不同區塊鏈的各種用例的性能特徵。其中的一個重要步驟是將共識協議與交易執行完全脫鉤。共識協議就提議的交易排序達成一致，在一個單獨的協議和關鍵路徑之外，驗證者執行交易，並對最終的交易排序和執行結果達成協議。集成了共識和執行的協議更簡單，但由於它們的互相依賴性，在吞吐量和延遲方面付出了更大的代價。

　　二者脫鉤後，下一個瓶頸是交易執行時間。Aptos團隊表示，已經在只有32個核心的執行基准中實現了每秒超過13萬個交易，由於執行框架會自動利用任何工作負載中固有的並行性，所以开發者可以免費獲得這一好處，开發者不需要提供額外的信息。也許最重要的是，一個高吞吐量的區塊鏈意味着用戶的交易費用低。

　　性能的最後一個瓶頸——也是最被忽視的——是認證的數據結構和相關的狀態存儲。一個挑战是，在認證分類账狀態（如账戶余額、智能合約等）時，內存中的Merkle樹在小規模上是有效的，然而，將大型Merkle樹寫入持久性存儲是一個瓶頸。Aptos團隊表示正在設計自有的認證數據結構，通過探索更高的分支因素、訪問模式優化的緩存和更加仔細的版本管理，使其對數據庫友好。團隊目前還在开發對大型账戶的支持——能夠爲每個账戶訪問單獨的Move資源，而不是低效地作爲一個單一的blob，並研究未來的路徑，通過將它們分割成訪問模式優化的塊，在Move資源中實現更精細的訪問，分層存儲和狀態租用是支持所有類型的新用例的重要優先事項。

　　主網和生態建設：計劃於三季度啓動主網

　　雖然這是第一輪融資，但無論從技術儲備，還是生態合作來看，Aptos都不能簡單視爲一個初創項目。Mo Shaikh表示，“在過去的幾個月裏，我們與數百名开發者、品牌和公司討論了他們的項目；有很多值得興奮的事情。他們正在建立下一代社交媒體平台，豐富的NFT體驗，Web3遊戲，創造者優先的媒體和娛樂業務，廉價和安全的支付，DEFI整合的金融技術產品，以及更多”，像Anchorage、BINANCE、Blockorus、Coinbase、Livepeer、Moonclave、Paxos、Paymagic、Rarible和Streaming FAST這樣的優秀公司已經在Aptos的社區中提供反饋，並在Devnet上貢獻代碼。

　　Aptos的建設進度表如下：

　　2022年第一季度（3月15日）——开發者測試網啓動

　　與战略夥伴和web3开發者社區合作，收集反饋意見，並對Move开發者體驗和Move語言進行改進

　　2022年第二季度——激勵性的測試網啓動

　　爲战略合作夥伴和web3开發者建立一個更大的、類似主網的測試場所

　　與節點運營商社區合作，加入並建立共同運營去中心化網絡

　　啓動一個漏洞賞金計劃，以改善开發人員的體驗、節點操作以及解決基礎設施問題

　　爲所有幫助保障網絡安全的參與者提供激勵

　　2022年第三季度 - 主網啓動

　　2022年Q4-2023年Q1 - 在Aptos主網部署下一個主要版本，並提供下一組重要功能

　　Avery Ching在最後寫到：我們致力於盡快推出我們的主網，以使更廣泛的社區开始建設 ——許多人已經等待我們的技術推出多年了。在通往主網的過程中，我們將宣布一系列的全球黑客活動，並期待着您的參與。我們將利用我們的能力，在我們的測試網和部署過程中，一旦達到企業級響應，就會用新的特性、功能、安全和擴展改進來升級網絡。

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