AppLayer 詳解：跨鏈應用的模塊化 EVM 層

作者：Dewhales Research 來源：翻譯：substack 善歐巴，比特鏈視界

簡介

AppLayer實際上有著相當長的開發歷史，專注於擴展解決方案。最初，該團隊致力於 Æverest++，它是在 2022 年 Avalanche 峰會的黑客馬拉松期間出現的。該項目有一個簡單的目標——構建一個滿足兩個關鍵要求的確定性子網：支持高吞吐量並使用 C++ 構建。這一發展後來演變為 SparqNet——一種協議，其中包含用於創建子網和去中心化應用程式的工具，具有破紀錄的交易速度，實現了曾經被認為不可能實現的事情。

SparqNet 在一系列協議級服務中提供了巨大的價值，首先是處理來自 SparqNet 內及之外的任何 EVM 鏈的交易的橋接器。此外，SparqNet 不依賴於語言，其橋接器與任何鏈兼容，確保智能合約和資產的無縫轉移。早在 2022 年，該團隊就傾向於 GameFi 和 DeFi，他們繼續沿著這條軌跡前進。

目前，我們將該項目視為AppLayer——用於跨鏈應用程式的模塊化 EVM 層。它如何工作，與其他解決方案有何不同？讓我們仔細看看。

2. AppLayer 評審

首先，值得注意的是，雖然AppLayer是 EVM 特有的，但它具有幾個獨特的功能。特別是，AppLayer旨在解決固有的 EVM 問題。例如，在以太坊虛擬機的情況下，您將無法執行以下任何操作：

• 由於 gas limit 限制，執行某個函數循環超過 50 次；

• 由於 EVM 的限制，堆棧大小大於 16 個變量；

• 並行執行多個合約（例如，每次新區塊包含與不同合約交互的多個交易時，您需要加載合約、分析合約，並按照特定順序將每個合約的更改保存到資料庫中）。

正如AppLayer開發人員 Itamar 所說： 「最大的問題是每個人都共享同一臺計算機，而那臺計算機是 Commodore 64。」

因此，App Layer 是一個具有多層的模塊化區塊鏈，旨在解決這些限制。它引入了一個包含狀態跟蹤預編譯的區塊鏈系統，允許第三方在共享其狀態的統一網絡中部署和初始維護這些合約。所有這些都由 EVM 集成、狀態保存預編譯和鏈抽象支持。

此外，區塊鏈開發中最大的挑戰之一是處理區塊回滾。例如，在比特幣鏈中，如果我們假設有一個最終區塊，後面跟著另一個區塊，並且一個節點收到一個替換最後一個區塊的區塊，那麼下一個區塊及其內的所有交易也會被替換，從而導致區塊鏈狀態回滾一個區塊。

比特幣和其他衍生區塊鏈遵循「最長鏈規則」。然而，回滾暴露了該規則中的問題。例如，當開發人員創建必須處理此類特殊情況的 dApp 時，可能需要付出巨大努力，具體取決於應用程式的大小和/或複雜性。

解決這個問題的方法是完全避免回滾條件。這可以通過確定性地定義哪個網絡節點可以創建塊來實現，從而消除塊競爭條件並使網絡中的每個人都與同一個最終塊同步。

App Layer 將這一概念實現為隨機確定性權益證明 (rdPoS)，它結合了區塊過載系統和隨機數生成器系統，在任何給定時間只允許一個驗證者創建一個區塊，從而避免回滾並在超快速網絡中達成共識。

3. AppLayer 組件和網絡參與者

從基本層面上講，AppLayer網絡由三部分組成：

• 一個區塊鏈開發工具包（以下簡稱BDK），擁有豐富的開發人員文檔，讓他們能夠以前所未有的自由度輕鬆創建自己的AppLayers。

• 使用區塊鏈開發工具包構建的 EVM 網絡，允許開發人員部署 EVM 智能合約並使用 C++ 預編譯和狀態跟蹤對其進行擴展。

• 實現這些應用鏈與外部鏈之間數據和資產聚合的網絡，稱為鏈抽象網絡（CAN）。

因此，使用 BDK 創建的區塊鏈可以通過AppLayer相互交互。

為了使該系統正常運行，AppLayer有幾個參與者和輔助組件：

• 驗證者 ——一臺計算機，通常託管在數據中心，通常稱為伺服器，其唯一目的是操作和保護區塊鏈網絡。驗證者需要質押至少 200,000 個 $APPL 代幣，並負責創建區塊、生成用於選擇下一個區塊創建者的「隨機」種子，以及收集和籤署橋接和區塊數據。根據文檔，該團隊正在探索實施削減機制的可能性。

• Sentinels 與 Validators 類似，不同之處在於它們不能創建區塊或獨立運行。隨機選擇的 Validators 和 Sentinels 都必須向請求方提交相同的數據；否則，它們將被報告給網絡作為惡意節點。AppLayer Labs 及其合作夥伴託管它們以確保這種情況不會發生。Sentinels 可以由受信任的第三方託管，並接受嚴格的 KYC 流程。最終，隨著網絡和核心技術的發展，Sentinels 將逐漸被淘汰，取而代之的是完全無需許可的系統。Sentinels 還需要質押 200,000 美元 APPL。

• 應用程式鏈 — 核心部分，也稱為 AppLayer™，由使用 AppLayer 的區塊鏈開發工具包 (BDK) 構建並部署在 AppLayer 的鏈抽象層上的區塊鏈組成。AppLayer 的 BDK 目前支持使用 C++ 和 Solidity 進行開發，並計劃添加其他語言，如 Rust、C#、Golang 等。這些應用程式鏈被編譯成二進位文件，以便與 Solidity 字節碼一起高效執行。

• 橋接器 — 允許 AppLayer 支持的區塊鏈使用鏈抽象網絡 (CAN) 作為中介進行本地通信的組件，其中 AppLayer 充當兩個試圖通信的 dApp 鏈之間的橋梁。該橋接器也由一組驗證器和哨兵維護。

• rdPoS（隨機確定性權益證明） ——允許驗證者和哨兵處理區塊過載和隨機數生成。rdPoS 的核心是 RandomGen，這是一個確定性的 uint256_t 生成器，幾乎用於與共識相關的所有事情。這種確定性的隨機性確保每個節點都有機會響應給定的請求（區塊、隨機性、橋接等），同時還確保所選節點是真正隨機的，不會受到惡意行為者的攻擊。

4. AppLayer 中的交易生命周期

1.網絡驗證器列表是隨機生成的，並使用來自前一個塊的「隨機性」種子進行排序。

2.列表中的第一個驗證者成為塊創建者，而至少另外四個驗證者生成一個隨機的 32 字節字符串並使用它執行兩個交易：一個包含指定字符串的哈希值，另一個包含字符串本身，兩者都經過籤名。

3.對哈希進行驗證以確保它們與相應的隨機字符串匹配。

4.第一個驗證者通過組合和散列其他驗證者的隨機字符串來創建一個新塊，以生成新的「隨機性」種子，該種子將在下一個塊中使用。

4.該區塊由第一個驗證者籤名並發布到網絡，而其他驗證者驗證所有交易籤名（隨機和散列）是否與一開始生成的列表匹配。

6.創世塊（鏈中的第一個塊）提供了有效的固定隨機性，因為在創世塊之前沒有可以產生隨機性的前一個塊。此外，至少需要五個硬編碼驗證器來引導網絡，因為每個塊至少需要四個驗證器來確認字符串和哈希交易籤名，一個驗證器來籤署塊本身。

另外，該文檔對 BDK 和合約（包括常規、EVM 和預構建）的內部功能和文件有非常詳細的描述。

5. AppLayer 為 GameFi 和 DeFi 開發者提供了哪些優勢

GameFi：

以前，GameFi 開發人員必須手動解碼交易數據並調用動態合約中的相應函數。例如，在玩家達到某個階段後獲得遊戲內代幣的遊戲中，開發人員必須手動解碼此交易並啟動代幣發行。這個過程可能很耗時，而且容易出錯。
有了新的自動註冊功能，這個過程就自動化了。動態函數識別和註冊允許系統在玩家到達檢查點後立即自動發行代幣。

過去，使用 std::string 存儲各種類型的數據會導致混亂和複雜性，尤其是在使用多種數據類型的遊戲中。例如，遊戲可能使用字節來存儲圖像數據，使用文字字符串來存儲玩家姓名，使用十六進位來存儲顏色代碼。將所有這些都存儲在 std::string 中並不直觀。
藉助新更新，開發人員可以將這些類型存儲在適當的類型（Bytes、BytesArr 和 BytesArrView）中，從而提高代碼的可讀性並減少調試問題。

P2P 協議的全面改進可以徹底提高多人遊戲的性能。在快節奏的多人遊戲中，每一毫秒都至關重要。使用 Websockets 進行 P2P 通信可能會導致延遲並降低遊戲體驗。
通過在新更新中切換到原始 TCP 套接字，對等體之間的通信變得更快、更高效。這意味著更快的遊戲同步和數據傳輸，從而帶來更好的遊戲體驗、更多的實時互動和更快樂的玩家。

在通過反射簡化合約管理之前，開發人員必須在合約管理器中手動註冊動態合約，這可能會導致複雜的工作流程。想像一下，一款遊戲涉及多個智能合約——一個用於玩家排名，一個用於代幣發行，還有一個用於遊戲內購買。每個合約都必須手動註冊，這是一個繁瑣的過程。
引入適當的合約返回類型可以簡化開發過程。考慮一款有市場的遊戲，玩家可以在其中購買、出售和交易遊戲內資產。以前，當玩家購買物品時，合約函數會返回通用類型，需要開發人員處理類型轉換和解釋。這很複雜，而且容易出錯。

DeFi：

以前在 DeFi 中，如果開發人員想要在允許代幣交換的動態合約中編碼函數，他們必須手動解碼交易數據。例如，將一種加密貨幣兌換成另一種加密貨幣需要手動註冊交易的每個步驟。
使用自動註冊，這個過程變得簡單，因為系統可以動態識別和註冊動態合約中的函數。

在 std::string 中存儲各種數據類型（例如交易詳細信息、地址或代幣信息）可能會導致混亂並增加調試時間，從而降低 DeFi 操作的整體效率並減慢智能合約的執行速度。

P2P 協議的重大改革可以增強 DeFi 應用程式的性能。以前，使用 Websockets 可能會減慢交易速度或導致數據傳輸效率低下。

在更新之前，必須在合約管理器中手動註冊用於管理流動性池、質押協議或收益耕作方案的動態合約。這可能既耗時又複雜。
現在，此更新使註冊過程自動化，簡化了多個合約的管理，使開發人員可以專注於構建更高級的 DeFi 協議，而不是管理管理任務，從而加速 DeFi 應用程式的發展。

隨著適當的合約返回類型的引入，交互變得更加簡單。例如，如果用戶想要查看其貸款餘額，合約函數現在會返回正確的類型，無需進行複雜的類型轉換。這簡化了用戶體驗，使 DeFi 更容易被更廣泛的受眾所接受。

6. 團隊

AppLayer 擁有經驗豐富的創始人以及 5 名開發人員、3 名 BD 和 3 名營銷團隊成員。

聯合創始人兼業務主管 Michael Weinrub 自比特幣誕生之初就一直涉足加密貨幣領域。Michael 擁有從 0 到 1 的創業經驗，並曾在 Microsoft 和 Citrix 等公司從事技術解決方案銷售工作。

Itamar Carvalho，聯合創始人兼首席技術官 – Itamar 自 2016 年以來一直在為企業構建定製區塊鏈，並利用了這些定製實施中的大量知識和經驗。此外，Itamar 一直致力於創建一種高度靈活的區塊鏈解決方案，該解決方案可以追溯到 2018 年，允許實施超級定製區塊鏈系統，我們決定在 2022 年將我們的兩個框架合併為一個 SDK，其他構建者可以利用該 SDK，從而在 Avax 峰會上贏得黑客馬拉松。

7. 合作與整合

AppLayer 在不同領域擁有各種各樣的合作夥伴關係，包括更名之前從 SparQnet 繼承的合作夥伴關係：L2、DeFi、基礎設施解決方案、AI 和工具，但特別注重遊戲領域的合作夥伴關係。

在 L2 和基礎設施領域，AppLayer 與 IoTex、KuCoin Chain、Avy Domains、Covalent、P2P Cloud、Biometric Financial 和 NUVO 等項目和產品建立了合作夥伴關係並進行了集成。這些集成旨在提高現有解決方案的性能，並通過 AppLayer 技術創建新產品或附加組件。它們還用於將附加功能引入 AppLayer 本身。

在 DeFi 和 NFT 領域，AppLayer 與 OilSwap、EZSwap、StreamNFT 等項目建立了合作夥伴關係和集成。該領域涉及通過相互集成來改善用戶體驗。

在人工智慧和工具領域，AppLayer 與 OpenFabric、ChainFuse、SendingNetwork 和 Mises Browser 等項目建立了合作關係。共同的抱負推動了這些合作，為去中心化金融和人工智慧之間的無縫集成鋪平了道路。

上一節中最廣泛的軌道是遊戲領域的合作和整合，AppLayer 可以充分部署其產品作為 Appchains 的精髓，提供令人印象深刻的速度、可擴展性和多語言支持。特別是，遊戲項目正在利用 AppLayer 的 OrbiterSDK 創建複雜的智能合約，將遊戲體驗提升到一個新的水平。這些項目包括 MetaStrike、CheersLand、Kingdom Karnage、CatacombCrawler、Meta2150s、Cosmic Force、Yesports、Ready Player DAO、LULU Market、Bionic Owls、Apes Planet、Battle For Giostone、Janus Network、HypaVerse、Eternis、Mental Maze、Stratagems.world、GGNation、Battledogs Arena。

8. 支持者

憑藉其經驗和廣泛的人脈，AppLayer 擁有 Dewhales Capital、Cogitent Ventures、Big Brain Holdings、Magnus Capital、Curiosity Capital、Builder Capital、Zephyrus Capital、FrensDAO、Rengen Family Office、Brian Johnson（Republic Capital）、Connectico Capital 等支持者。

9. 結論

App Layer 代表了區塊鏈技術的重大進步，解決了以太坊虛擬機 (EVM) 生態系統中長期存在的限制。通過利用其模塊化架構和高級功能（例如隨機確定性權益證明 (rdPoS) 和增強的區塊鏈開發工具），App Layer 有望為跨鏈應用程式提供無與倫比的可擴展性、效率和靈活性。

對於 GameFi 和 DeFi 領域的開發者來說，App Layer 帶來了重大改進。其自動化功能（例如動態合約註冊和增強的 P2P 通信協議）簡化了開發流程，降低了調試複雜性並提高了應用程式性能。這些進步有望顯著提升用戶體驗，使該平臺對新項目和現有項目都具有極大的吸引力。

App Layer 與 L2 解決方案、DeFi、NFT 和 AI 領域的主要行業參與者建立的戰略合作夥伴關係和集成展示了其廣泛的實用性和協作方法。在強大的遊戲項目生態系統的支持下，對遊戲的關注進一步強調了其在區塊鏈領域改變和提升遊戲體驗的潛力。