Aptosネットワークの8つの技術革新を探る

Aptosは高性能のブロックチェーンネットワークとして、低遅延かつ高スループットにより暗号市場で際立っています。これは開発者に質の高いWeb3アプリを構築する理想的なプラットフォームを提供し、ユーザーに滑らかな体験をもたらします。本記事では、Aptosネットワークの背後にある8つのコア技術革新を深く探求し、これらの革新がそのエコシステムの繁栄を促進している様子を紹介します。

! 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：アプリケーション開発に特化した

Moveは表現力が高く、使いやすいプログラミング言語であり、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と深く統合されており、複数のコアデザイン理念を共有しており、Move開発に理想的な環境となっています。

Aptosは、言語およびフレームワークレベルでの多くの機能を追加することで、Moveエコシステムを大幅に強化しました。これらの改善には、洗練されたセキュリティアーキテクチャ、細かく構成可能な燃料測定、コードのアップグレード可能性、大規模なテーブルサポート、リソースアカウントなどが含まれています。また、Move検証者(Moveスマートコントラクトの形式的検証ツール)は、コントラクトの不変条件に追加の保証を提供し、Aptos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エコシステムで活躍し続けており、Move言語とその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であることが証明されました。

2. Block-STM：プログラミングの制限を解放する

Block-STMは、Aptosのトランザクションメモリモデルと楽観的同時実行制御原則に基づいて構築された、革新的なスマートコントラクトの並行実行エンジンです。この新しいトランザクションの並行化手法は、開発者の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。

取引の原子性を破壊するために読み取り/書き込みセットを必要とする並列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ることを可能にし、実際のアプリケーションシナリオにおい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。他の通常は操作を複数のトランザクションに分割する必要がある（論理的原子性を破壊する）並列実行環境に比べて、Block-STMはより豊かな原子性をサポートし、レイテンシを低下させ、コスト効率を高めることでユーザー体験を向上させます。

3. チェーン上のガバナンスと非中央集権

真の分散型で許可不要のLayer 1ネットワークをサポートするために、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。この点はAptosインセンティブテストネット3およびメインネットで十分に検証されています。

メインネットでは、「投票権増加制限」を緩和することにより、ネットワークの信頼性が向上しました。より攻撃的な閾値を設定することで、ネットワークの迅速な立ち上げが可能になり、52％を超えるトークン保有者がこの提案に投票してネットワークの安全性を強化しました。

誕生以来、Aptosコミュニティは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。これらのガバナンス提案には、エポック間の持続時間の変更、検証者に必要な最小および許可される最大のステークの調整、パラメータの変更、コアブロックチェーンコードのソフトウェアアップグレード、およびAptosフレームワークモジュールのアップグレード（バグ修正や機能強化のためのコアMove開発ライブラリのセット）が含まれます。

4. AptosBFTv4：効率的なコンセンサスプロトコル

AptosBFTv4は、厳密な正しさの証明を持つ最初のプロダクション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ており、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リソースを最大限に活用します。Hotstuffを基に改善され、AptosBFTv4は提出の遅延を3ステップから2ステップに減少させ、通信の複雑さを犠牲にすることなく33%の遅延を削減しました。

このプロトコルの実装は、安全性の厳格さとスケーラビリティを考慮し、不変量を明確に分離して隔離と効果的な監査を可能にし、フォークしない原則を強制します。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、その開発プロセスの周到さと堅牢性が証明されました。第四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コンセンサスプロトコルとなりました。

Aptosは、個々のノードが故障しても、ネットワーク全体の正常な運営を確保できます。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使用するオンチェーンの信頼性システムの維持によるもので、反応の鈍い検証者やパフォーマンスが不十分な検証者の悪影響を自動的に最小限に抑えます。

5. ユーザーの信頼を高めるためのセキュリティ対策

Aptosアカウントは、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む柔軟なキー管理をサポートしています。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、複数のアカウントを危険にさらす可能性のある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、キーのローテーションには通常、すべての資産を新しいアカウントに移行する必要があります。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し、異なるタイプの公開鍵と秘密鍵をサポートすることができます。ハイブリッドホスティングモデルは、高度な復元ソリューションとアカウント管理をサポートし、Web2とWeb3の間のギャップを縮小するのに役立ちます。

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プレ実行機能を利用できます。この取引を事前に評価する方法は、フィッシング攻撃などのセキュリティリスクを低減することができます。ユーザー体験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の三重保護メカニズムを通じて、署名者が無限の有効性の影響を受けないようにしています。

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で実用的なサポートを実現し、より安全で信頼できる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「信頼せずに検証する」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、参加者に高いスループットと低遅延のネットワークを提供してブロックチェーンの状態を伝播します。参加者は創世以来のすべての取引を処理することができ、ブロックチェーンの履歴を完全にスキップし、最新の状態のみを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、部分的なブロックチェーン状態を同期し、BFTタイムスタンプを使用して認証されたアカウント残高を取得するなどの認証された状態の読み取りを可能にします。

6. 未来を見据えたモジュール化アーキテクチャ

Aptosはアップグレード可能な遺伝子を持ち、システムの各部分を最初からモジュール化し柔軟に設計しています。これにより、Aptosの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進歩を迅速に採用し、新たなユースケースに技術的なサポートを提供できます。

Aptosのモジュール型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、ゼロダウンタイムの頻繁なアップグレードに最適化されています。これらの機能は、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十分に示されました。Aptosブロックチェーンには、組み込みのチェーン上変更管理プロトコルが含まれており、新しい技術革新を迅速に展開し、新しいWeb3アプリケーションシナリオをサポートします。

7. 提案に基づく報酬メカニズム

Aptosのメインネットは、より大きな分散化を促進するために、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採用しています。このメカニズムは、以前の投票ベースの報酬システムに比べて顕著な利点があります。

提案に基づくシステムは、より高いタイムアウト時間を持ち、地域間の遅延にあまり敏感ではありません。これにより、地理的に離れた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。たとえバリデーターが最大ノード集群の物理的な位置の近くにいなくても、彼らは合理的な報酬を得ることができます。この報酬モデルは、良好な投票パフォーマンスが提案者の選出確率に影響を与えるため、投票行動も考慮しています。

8. 高性能スパースマークルツリー

AptosはJellyfish Merkle Tree (JMT)設計を採用し、単調増加のバージョンベースのキー方式を利用して、LSMツリー（RocksDBなど）に基づくストレージエンジンの書き込み性能を最適化しています。JMTはCPU利用、I/O効率、ストレージスペースの占有の間で実用的な最適バランスを達成し、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合理的なサイズを維持しています。

JMTのAptosステートの永続化フォーマットに加えて、メモリ内でロックフリーなスパースMerkleツリーの実装もあります。この実装はキャッシュと並列化を目的に設計されており、Block-STMと併用することで高性能なグローバルステートの更新を促進します。

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