Aptos: Решение трилеммы блокчейна первого уровня
Дисклеймер. Гуру английского и тонкостей технических моментов отсылаю сразу в конец текста, читать оригинал.
Сразу оговорюсь, что некоторые цифры, использованные в анализе, устарели, но они дают представление о направлении развития, которое, тем не менее, не лишено смысла.
Обзор динамики рынка смарт-контрактов
Общая рыночная капитализация блокчейнов L1 со смарт-контрактами оценивалась в ~$400 млрд по состоянию на 2021 год (вероятно, к настоящему времени она снизилась как минимум на ~50% в совокупности). Ethereum является крупнейшим блокчейном L1 со смарт-контрактами по количеству пользователей, активности, общей заблокированной стоимости ("TVL"). Постоянный спрос на место в блоке (demand for block space) привел к перегрузке сети, и пользователи сталкиваются с высокой платой за газ из-за ограниченности мощностей Ethereum - такова основная постановка проблемы.
На сегодняшний день для решения проблемы недостаточной масштабируемости Ethereum существуют следующие решения:
Увеличение размера блока: Краткосрочное решение, сродни затыканию дыр; может поставить под угрозу безопасность, поскольку делает программное обеспечение узлов блокчейна более ресурсоемким.
L2 Ролл апы : Optimistic (доказательства обмана (fraud proofs) - например, Optimism, Arbitrum), Zero-Knowledge ("ZK"; доказательства истинности (validity proofs) - Starkware, Immutable X, LoopRing, zkSync).
Сайдчейны L2: Polygon (fka Matic Network; примечание использует Plasma, а также Optimistic и ZK roll-ups, но технически работает параллельно с мейннетом и имеет собственный механизм консенсуса и систему безопасности, не зависящую от L1, следовательно, отличается от вышеупомянутых L2 roll-ups).
ETH 2.0: Изменение архитектуры Ethereum с одноцепочечной на многоцепочечную, сначала за счет шардинга; Механизм консенсуса Ethereum также изменится с Proof-of-Work на PoS. Подробнее о ETH 2.0 здесь.
Пока неясно, что из вышеперечисленного будет определять будущую форму Ethereum, например, если Ethereum будет ориентирован на ролл-ап, то L1 будет использоваться только для обеспечения доступности данных и безопасности, а выполнение транзакций будет происходить на протоколах L2. Эта техническая неопределенность приводит к появлению альтернативных блокчейнов L1. В частности, Binance Smart Chain ("BSC"), Solana, Avalanche, Algorand, Cosmos, Fantom, Near- Aptos - самая новая из них, вышедшая на рынок.
Aptos - это блокчейн первого уровня ("L1") Proof-of-Stake ("PoS"), разработанный оригинальными создателями, исследователями, инженерами, дизайнерами блокчейна Diem, инкубированного в Meta (fka Facebook). Хотя он создается в основном командой, стоящей за Diem, это не сам Diem и не имеет никакого отношения к Meta.
Aptos стремится решить трилемму (децентрализация, безопасность, масштабируемость), способную к массовому внедрению, включая бизнес. Diem изначально предназначался для обслуживания >2 млрд. пользователей Meta - Aptos будет масштабироваться за пределы сети Meta . Современность технологического стека Aptos включает в себя последние разработки механизмов консенсуса, построенных на гибком, безопасном языке программирования Move (о нем речь пойдет позже).
На момент проведения посевного раунда компания Aptos инициировала создание сети devnet, в которую вошли ряд компаний, предоставляющих код и отзывы, включая Anchorage, Binance, Coinbase, Livepeer, Moonclave, Paxos, Paymagic, Rarible и Streaming Fast.
Команда: >30 человек, все играют важную роль в Aptos, во главе с соучредителями:
Мо Шайх, генеральный директор: Бывший руководитель отдела партнерства в Meta; ранее работал в Consensys, BlackRock, Boston Consulting Group.
Эйвери Чинг, технический директор: Бывший главный инженер-программист, возглавлявший внутренние блокчейн-решения Meta; ранее работал в Yahoo.
Команда пользуется преимуществами организационной преемственности, эффективности и зрелости - следовательно, от нее ожидают выполнения в соответствии с установленным планом / сроками.
Дата: март 2022 года
Привлечение средств, раунд: $200 млн, посевной
Токеномика: Будет объявлено ("TBA") после выхода в сеть в Q3-2022 г.
Примечательные инвесторы: Во главе с a16z, а также Multicoin, Tiger Global, ParaFi, IronGrey, Hashed, Variant, BlockTower, 3AC, Coinbase Ventures, FTX Venture, Paxos, другие.
Язык: Move специально разработан для безопасного управления ресурсами и модульности (также использовался для разработки Diem). Язык позволяет:
1. Легкая настройка свойств для активов (Easy customization of properties for assets), что позволяет активам проходить через смарт-контракты в качестве аргументов и возвращаться функциями - Solidity менее динамичен, так как хранит активы в хэш-картах, которые постоянно заблокированы в контракте.
2. Прозрачность ссылок для неизменяемых ссылок (Referenceable transparency for immutable references) - Solidity неизменяема без встроенного контроля доступа, что делает относительно сложным устранение ошибок и уязвимостей после развертывания смарт-контрактов.
3. Безопасность памяти за счет предотвращения висячих ссылок и утечек памяти. (Memory safety by preventing dangling references and memory leaks.) Move также предлагает формальный инструмент "Move Prover", который позволяет разработчикам быстро проверить и протестировать, что их код выполняется так, как задумано.
4. Безопасное хранение важной информации (токены, смарт-контракты) с помощью собственного типа данных "ресурсы". Ресурсы имеют высокий статус в архитектуре кода Move, что предотвращает их копирование или случайное уничтожение.
5. Мультичейн-развертывание dApps по своему дизайну. Компания Pontem разработала форк виртуальной машины Move ("VM"), который может быть легко развернут в других цепочках: Avalanche, Cosmos, Polkadot и т.д. Дорожная карта компании включает потенциальную виртуальную машину Ethereum, которая будет совместима с Move VM для облегчения развертывания, совместимости и миграции dApps в различных экосистемах.
Кроме того, Solidity подвержен повторному вхождению и другим уязвимостям. Как новый язык, улучшающий DX, он опирается на старые языки блокчейна (Solidity) с точки зрения безопасности и гибкости. Считается, что эффективность программирования Move сравнима с Rust.
Архитектура сети (один шард): Multicoin, а также другие компании, уже давно являются активными сторонниками оптимизации производительности одного шарда. Основные преимущества (по сравнению с шардингом) включают:
1. Снижение технической сложности и социальной координации для разработчиков;
2. Более низкая задержка; (Lower latency)
3. Улучшенная совместимость примитивов web3;
4. Более сильная связь и функциональность dApp, таким образом, UI / UX;
5. В целом благоприятствует сетевым эффектам, что при прочих равных условиях приведет к относительно концентрированной ликвидности.
Это привело к росту L1 в 2021 году в качестве альтернативы решениям масштабирования L2, в дополнение к новым dApps и общему росту экосистемы. Обратите внимание, что оптимизация производительности одного шарда и решения по масштабированию L2 не являются взаимоисключающими. Учитывая, что производительность одного шарда также зависит от мощности системы в определенный момент времени, если производительность достигнет своего пика, то можно будет рассмотреть решения по масштабированию L2.
Децентрализация: Барьеры для входа используются в качестве косвенного показателя для определения степени децентрализации. Эти два показателя находятся в обратной зависимости. Это измеряется по двум параметрам - как минимум, это требования:
Аппаратное обеспечение для работы узла: В соответствии с рекомендациями Aptos:
Ниже приведены требования для других коллег из L1:
Стекинг токенов: Учитывая, что токеномика все еще TBA, а живых токенов на сегодняшний день не существует, сравнение требований к ставкам, % ставок и распределения валидаторов по ключевым блокчейнам L1 не имеет смысла. Однако ниже показано, как более низкие требования к ставкам снижают барьеры входа для запуска узла валидатора в сети.
Чем ниже барьер для входа, тем больше валидаторов, ceteris paribus (при прочих равных. любит автор латынь). При оценке децентрализации сравнение количества валидаторов в разных сетях дает упрощенное представление о независимых лицах, принимающих решения в экосистеме (хотя они могут не всегда совпадать с одним отдельным субъектом, предполагая равномерное делегирование или его отсутствие) - хотя и менее значимое без требований к минимальным ставкам в $.
BSC является распространенным примером блокчейна, в котором, как известно, отсутствует децентрализация, учитывая высокие требования к стекингу, в результате чего по состоянию на 2021 год всего 21 валидатор, где 7 валидаторов представляют 33% от стекинга BSC. Отметим, что 33% - это порог для PoS при оценке безопасности и живучести, так как он представляет собой минимальную размер стекинга, необходимую для цензуры транзакций и остановки окончательного завершения в сетях PoS. Для сравнения, в Ethereum 33% составляют 23 валидатора из 30 594; в Avalanche - 25 валидаторов из 978). Риск сговора валидаторов в BSC значительно выше, чем в других блокчейнах.
В настоящее время Aptos находится в стадии тестнета, поэтому его система валидаторов еще дорабатывается. Тестнет проходит следующим образом:
В первой фазе было 100 валидаторов; 18 000 полных активных узлов на пике (самое большое известное сообщество PoS-узлов на сегодняшний день).
Фаза 2 имела 200 валидаторов.
В фазе 3 первоначально было объявлено, что число валидаторов составит 1 000, но оно будет корректироваться по мере необходимости (будет больше, чем в фазе 2).
Фаза 4 не ограничивает количество участников, но это может измениться.
Использование количества валидаторов в качестве новой лакмусовой бумажки децентрализации и предположение, что Aptos имеет 1 000 активных валидаторов (второй после Ethereum), позволяет предположить, что сеть, скорее всего, будет относительно децентрализованной (но это также будет зависеть от того, сколько валидаторов представляют 33%). Фактическая степень децентрализации будет известна только после запуска сети Aptos, и она будет меняться со временем по мере масштабирования и созревания сети.
С 21 апреля 2022 года компания Aptos заключила партнерские соглашения для ускорения роста. В частности, Google Cloud позволяет устанавливать узлы Aptos за <15 минут.
Безопасность: В дополнение к функциям безопасности Move, другие компоненты безопасности Aptos заключаются в механизме консенсуса, а также в защите учетных записей пользователей.
Механизм консенсуса: Протокол Aptos Byzantine Fault Tolerance ("BFT") ("AptosBFT" v4) - современная производная HotStuff с низкой задержкой (аналогично Tendermint BFT от Cosmos Hub). Основные характеристики включают:
AptosBFT разработан для обеспечения бесперебойной работы сети и не имел простоев во время модернизации (подробнее о мерах по снижению потенциальных сбоев в работе сети мы расскажем позже). Механизм консенсуса обеспечивает отказоустойчивость до одной трети вредоносных узлов валидаторов до того, как сеть будет скомпрометирована. Синхронизация состояния позволяет валидаторам, которые потерпели крах или отстали, быстро наверстать упущенное. Низкие барьеры для входа, диверсификация и децентрализация валидаторов повышают безопасность Aptos.
Протокол отделяет "живучесть" от безопасности, при этом сеть не будет форкаться до тех пор, пока сохраняются гарантии целостности AptosBFT - даже в свете отключения сети. Безопасность AptosBFT была проверена и официально подтверждена.
Проверка блоков осуществляется с помощью системы репутации, которая анализирует состояние цепочки и автоматически ротирует узлы-лидеры для корректировки не реагирующих валидаторов. Поскольку управление и настройка валидаторов осуществляется с помощью состояния цепочки, обновления могут голосоваться сообществом и выполняться прозрачно и эффективно.
Выполнение транзакций является детерминированным, герметичным и дозированным (deterministic, hermetic, and metered). Как заявляет Aptos, детерминированность и герметичность означает, что результат выполнения транзакции предсказуем и основан только на информации, содержащейся в транзакции и текущем состоянии ledger state. Это общий атрибут блокчейнов L1, за исключением Ethereum, Avalanche. Измерение является важной защитой от атак типа "отказ в обслуживании" на уровне выполнения транзакций.
Пользователи (включая валидаторов) могут чередовать свои закрытые (консенсусные) ключи для предотвращения кражи.
В настоящее время разрабатываются методы восстановления ключей, которые будут интегрированы в модель счета блокчейна, чтобы избежать недоступности ценностей из-за потери ключей. Это новая функция, пока недоступная в других блокчейнах.
Масштабируемость: По результатам тестирования, проведенного на сегодняшний день, Aptos превосходит свои аналоги по двум ключевым параметрам - время до завершения ("TTF") и пропускная способность. Блокчейн способен достичь <1 секунды TTF при максимальной пропускной способности 160 тысяч транзакций в секунду ("TPS"). Хотя результаты тестовой сети получены в контролируемой среде и имеют тенденцию завышать производительность, они являются единственными доступными данными для Aptos на сегодняшний день и, тем не менее, обеспечивают умеренную степень видимости возможностей сети в производственной среде после mainnet. Ниже приведено сравнение Aptos с другими сетями L1.
Высокая пропускная способность блокчейна подразумевает низкую стоимость транзакций для пользователей. Поэтому стоит разделить TTF / TPS для Aptos:
Разделение выполнения транзакций и механизма консенсуса. Протоколы, объединяющие консенсус и выполнение, имеют компромисс между пропускной способностью и задержкой из-за их взаимозависимости, несмотря на более простую конструкцию.
В AptosBFT транзакции подтверждаются за два захода в сеть (two network trips). Другие блокчейны L1 предполагают несколько раундов голосования по другим механизмам консенсуса.
Аутентификация state ledgers с оптимизированными структурами данных с более высокими коэффициентами ветвления по сравнению с деревьями Меркла (эффективны только в небольших масштабах), и использование (оптимизированного) многоуровневого хранения и аренды состояний (вместо постоянного хранения).
Синхронизация состояния, обеспечивающая полную поддержку узла без полной вычислительной нагрузки (процессор и пропускная способность сети). Разрешение невалидаторам распространять данные транзакций для прямого обновления состояния ledger state обеспечивает скорость, в то время как сеть остается синхронизированной. В отличие от других блокчейнов L1, эти данные обычно реплицируются пользователями сети по мере их использования, в то время как валидаторы выполняют транзакции для добавления новых блоков в цепь.
Кроме того, узлы могут получить доступ к последней зафиксированной транзакции из накопителя транзакций верхнего уровня для синхронизации узлов сети, вместо того чтобы загружать полную историю транзакций ledger книги (full history of ledger transactions), что часто требуется в других блокчейнах L1.
Потенциальные перебои в работе сети: Значительный риск, присущий всем блокчейнам - перебои в работе сети влияют на UX и DX, например, Solana. Что касается Aptos, команда продолжает совершенствовать и обновлять свой технологический стек, включая 4 итерации AptosBFT. Протокол, как известно, не имел простоев в течение нескольких лет тестирования в частной среде мейннета. Однако в случае атаки или периодов отключения сети система репутации на цепочке автоматически минимизирует негативное влияние неработающих валидаторов.
Органичное масштабирование экосистемы: Aptos все еще находится на ранней стадии развития. Как блокчейн L1, начинающий с нуля, ключ к росту экосистемы зависит от его способности привлечь разработчиков к созданию приложений на его основе. Только тогда dApps вырастут и станут катализатором принятия пользователями любого блокчейна. Ожидается, что современность, безопасность и гибкость Move, о которых говорилось ранее, будут стимулировать DX и способствовать созданию идеальной среды для привлечения активности разработчиков.
По состоянию на 11 июля Aptos насчитывал 54,9 тыс. участников Discord, 8,0 тыс. разработчиков. Сравнение с аналогами L1 ниже показывает, что Aptos уже начал сокращать разрыв с другими блокчейнами во время своего тестнета разработчиков.
Компания Aptos, несомненно, хорошо финансируется после получения посевных инвестиций в размере $200 млн. Команда опытная и талантливая, и у нее есть все возможности для реализации замысла Aptos, особенно если учесть 1) ресурсы и поддержку, которые они создали; и 2) Move служит идеальным языком для стимулирования активности развития.
Хотя оценка стоимости акций в 1 млрд. долл. является огромной, она 1) отражает зрелость команды Aptos и технологического стека; и 2) меркнет по сравнению с общим адресуемым рынком для блокчейн смарт-контрактов L1, если Aptos войдет в топ 5 позиций. Технологический стек Aptos нацелен на решение многих болевых точек в статус-кво - трилеммы блокчейна. Многие пытались, но лишь немногие добились сколько-нибудь значительного прогресса. Те, кто добился прогресса, изо всех сил стараются его сохранить. Таким образом, эта технология является грозным претендентом на то, чтобы стать ведущим блокчейном L1.
Я с оптимизмом смотрю на место Aptos во вселенной web3 и с нетерпением жду: 1) оставшихся результатов тестирования; 2) выхода в сеть в 3 квартале 2022 года; и 3) когда токеномика будет определена и объявлена. Я намерен следить за обновлениями по мере их поступления.
Оригинал https://medium.com/@state_xyz/aptos-a-formidable-layer-1-addressing-the-blockchain-trilemma-398ff9be62d7
Канал про разное https://t.me/bey_baraban
Канал по FTM https://t.me/fantom_for_russia
Чат FTM https://t.me/Cryptonite_chat