Aptosネットワークの8つの革新ドライバー

Aptosは暗号市場で最も遅延が少なく、スループットが最高のブロックチェーンの一つとして、開発者がWeb3アプリケーションを構築する際に大きな変革をもたらしました。本稿では、Aptosネットワークを推進する8つのコア革新について紹介します。

! Aptosを新しいパブリックチェーンのリーダーにするための8つのイノベーション

1. Move言語:アプリケーションの構築により適しています

AptosはMove言語を採用しており、開発者に優れた開発環境を提供し、開発効率を向上させています。Moveは表現力が豊かで使いやすいプログラミング言語で、安全な資産管理のために設計されています。

AptosブロックチェーンはMove言語と高度に統合されており、多くのコア設計理念を共有しています。これにより、Aptosは効率的で快適なMove開発プラットフォームとなっています。MoveはもともとAptosの前身のために設計されており、この関係は既存のMove開発者がAptosにシームレスに移行できることを保証しています。また、新しい開発者も既存のドキュメントやサンプルから恩恵を受けることができます。

Aptosは言語とフレームワークのレベルで多くの機能を追加し、Moveエコシステムを大幅に改善しました。これには、完備されたセキュリティアーキテクチャ、詳細に設定可能なガス計測、コードのアップグレード可能性、リソースアカウントなどが含まれます。さらに、Moveバリデーターはスマートコントラクトに追加の不変性保障を提供し、Aptos上で積極的に拡張されています。

多くのMove言語の初期研究者や開発者は、Aptosエコシステム内で引き続き構築を行い、Move言語とコミュニティを強化しています。4年間のテストと検証を経て、Moveは生産環境で使用可能な成熟した開発言語となりました。

2. Block-STM:より多くのプログラミングの自由を提供

Block-STMは、Aptosのトランザクションメモリと楽観的同時実行制御原則に基づいて構築された新しいタイプのスマートコントラクト並行実行エンジンです。この革新的なトランザクション並行処理方法は、開発体験に影響を与えることなく、トランザクション処理速度を向上させることができます。

トランザクションの原子性を破壊するデータの読み書きを必要とする並行実行エンジンとは異なり、Block-STMは開発者が自由にコーディングでき、実際のユースケースに対してより高いスループットと低いレイテンシを実現します。開発者はBlock-STMを利用して、高度に並列化されたアプリケーションを簡単に構築できます。Block-STMは、通常、操作を複数のトランザクションに分割する必要がある他の並行実行環境よりも豊富な原子性をサポートし、レイテンシを低下させ、コスト効率を向上させることでユーザー体験を強化します。

3. オンチェーンガバナンスと分散化

真の分散化と許可不要のLayer 1を支援するために、Aptosはオンチェーンガバナンスメカニズムを内蔵しており、ネットワークと仮想マシンの構成をシームレスに変更できます。Aptosのテストネットとメインネットはこれを証明しています。

メインネット上で、"投票権増加制限"を緩和することによってネットワークの信頼性が向上しました。52%以上のトークン保有者がこの提案に投票してネットワークを保護することを支持しました。

Aptosコミュニティは誕生以来、ブロックチェーンの行動に影響を与える提案を作成し、投票することができました。ガバナンス提案には、エポックの継続時間の変更、バリデーターの権益の最小値と最大値の調整、システムパラメーターの変更、コアブロックチェーンコードのアップグレード、バグの修正や機能の強化のためのコアMove開発ライブラリ(のAptosフレームワークモジュール)の更新が含まれます。

4. AptosBFTv4:効率的なコンセンサス

AptosBFTv4は、厳密な正当性証明を持つ初の商用レベルのブロックチェーンBFTプロトコルです。このプロトコルは楽観的応答メカニズムを採用し、低遅延と高スループットを実現し、基盤となるネットワーク性能を最大限に活用します。Hotstuffを基に改良されたAptosBFTv4は、コミュニケーションの複雑さを犠牲にすることなく、提出遅延を3ステップから2ステップに減少させ、33%の遅延を削減しました。

AptosBFTv4の実装は、安全性とアップグレード可能性を考慮し、不変量を明確に分離して隔離と効果的な監査を行い、フォークを強制的に実行しない理念を採用しています。同じソフトウェアスタックは4回のアップグレードを経てリアルタイムネットワークでテストされており、その開発プロセスの周到さと堅牢性を証明しています。第4回のイテレーションで、AptosBFTv4は最も速く、商用利用可能なビザンチン耐障害性合意プロトコルとなりました。

個別のノードがダウンしても、Aptosはネットワーク全体の正常な運用を確保できます。これは、過去の可用性とパフォーマンスを将来の指標として利用するオンチェーンの信用システムのおかげで、反応が遅いまたはパフォーマンスが悪い検証者の負の影響を自動的に最小限に抑えることができます。

5. ユーザーの信頼を高めるセキュリティメカニズム

Aptosアカウントは、キー管理の柔軟性をサポートしており、キーのローテーション、暗号の機敏性、ハイブリッドホスティングモデルなどの機能を含んでいます。キーのローテーションは良好なセキュリティ習慣であり、リモート攻撃を防ぐために重要です。他のブロックチェーンでは、すべての資産を新しいアカウントに移行することでしかローテーションを実現できません。Aptosのアカウントとキーのデカップリングアプローチにより、新しいデジタル署名アルゴリズムをシームレスに追加でき、より多くの公開鍵および秘密鍵のタイプをサポートできます。ハイブリッドホスティングモデルは、高度な回復ソリューションとアカウント管理をサポートし、Web2とWeb3のギャップを埋めるのに役立ちます。

ウォレットは、ユーザーが署名する前に取引結果を説明する取引の事前実行機能を使用できます。この取引を事前に評価する能力は、フィッシングなどのセキュリティリスクを軽減することができます。ユーザーエクスペリエンスをさらに改善するために、Aptosブロックチェーンは各取引の実行可能性を制限し、シリアル番号、有効期限、チェーンIDの三重の保護を通じて署名者が無限の有効性の影響を受けるのを防ぎます。

Aptosのコンセンサスプロトコルと認証されたストレージは、軽量クライアントプロトコルへのシームレスなサポートを実現し、より安全で信頼性の高いユーザーエクスペリエンスを提供します。Aptosネットワークは、誰でもフルノードに接続して認証されたデータに直接アクセスできることを歓迎し、Web3の「信頼しない、検証する」という理念を体現しています。そのために、Aptosは効率的なマルチキャストツリー構造を構築し、参加者にブロックチェーンの状態を伝播するための高スループット、低レイテンシのネットワークを提供します。参加者は創世以来のすべてのトランザクションを処理することも、歴史を飛ばして最新の状態を直接同期することもできます。軽量クライアントは、特定のアカウントやデータ値などのブロックチェーンの一部の状態を同期し、BFTタイムスタンプを使用して検証されたアカウント残高を取得するなど、検証された状態の読み取りを有効にすることができます。

6. 未来に向けたモジュラーアーキテクチャ

Aptosはアップグレード可能な履歴を持ち、初めからモジュール性と柔軟性を設計理念としています。これにより、Aptosアーキテクチャは頻繁なアップグレードをサポートでき、ブロックチェーンは最新の技術革新を迅速に採用し、新しいユースケースに技術的支援を提供できます。

Aptosのモジュラーアーキテクチャ設計は、クライアントの柔軟性をもたらし、ゼロダウンタイムでの頻繁なアップグレードを最適化しました。これらの特性は、以前のメインネットのイテレーション、テストネット、および複数回の内部ストレステストで検証されました。Aptosブロックチェーンは、迅速に新しい技術革新を展開し、新しいWeb3ユースケースをサポートするための組み込みのオンチェン変更管理プロトコルを含んでいます。

7. 提案に基づく報酬メカニズム

Aptosインセンティブテストネット3では、投票に基づく報酬システムが採用されています。このモデルでは、3分の2の票が提案者ノードに到達すると、BFTコンセンサスが達成されます。これは、3分の1の後続の投票が含まれておらず、関連する検証者も報酬を受け取っていないことを意味します。

これにより、遅延競争が発生する可能性があり、主ノードクラスターに近いバリデーターはしばしばより多くの報酬を得ることになります。この状況を改善するために、ノードオペレーターは遅延を減少させ、ステーキング報酬を増やすためにノードを主クラスターの近くに移動させる傾向があります。しかし、これは分散化と地理的分布を損なうことになり、ノードの集中を助長します。

より大きな分散化を促進するために、Aptosは現在、提案のパフォーマンスに基づく報酬をステーキング報酬システムとして実装しています。提案ベースのシステムは投票よりも高いタイムアウトを持ち、地域間の遅延に対してあまり敏感ではありません。これにより、遠隔地のノードの報酬率が向上し、地理的分布の影響が抑制されます。たとえば、バリデーターが最大ノードクラスターの物理的な位置にいなくても、合理的な報酬を得ることができます。報酬モデルは依然として投票行動を考慮しており、良好な投票パフォーマンスが提案者の選挙確率に影響を与えます。

8. 高性能スパースメルクルツリー

Aptosは水母メルクルツリー(JMT)を使用して設計されており、バージョンベースのキーの単調増加パターンを利用して、LSMツリーを基盤としたストレージエンジン(、例えばRocksDB)の書き込み性能を最適化しています。JMTはCPU、I/O、およびストレージの占有の間で実用的なバランスを達成し、満足のいく性能を確保しながら、ディスク上の状態データの膨張を抑制しています。

JMTがAptosの状態の永続化フォーマットとして使用される以外に、もう一つのメモリ内でロックフリーなスパースメルクルツリーの実装があります。この実装はキャッシュと並列処理のために特別に設計されており、Block-STMと組み合わせて高性能なグローバル状態の更新を促進します。

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