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Aves Lair：详解Artela公链——EVM++解锁Scalability与Extensibility

24-03-29 13:20

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AI 总结

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原文作者：Evan Hsu，Aves Lair 投资副总裁；Philipp Hamer，Aves Lair 投资分析师

Artela 简介

Artela 是一个可扩展的 Layer 1 区块链网络，为开发者构建在 EVM 兼容环境中创建模块化、功能丰富、可扩展和可定制应用提供了平台。Artela 推广了一个称为「EVM++」的解决方案，其中的「++」代表 Artela 将从 Scalability 和 Extensibility 的角度突破 EVM 的限制，为开发者提供更多链原生的可能性。

EVM 已成为开发去中心化应用（dApps）的标准框架，并被广泛采用于各种智能合约链中，通常被称为 EVM 兼容链。然而，像 EVM 这样的虚拟机针对特定用例进行了优化，这可能限制了开发者在应用程序设计上的灵活性。例如，EVM 优先考虑安全性和可访问性，旨在实现网络稳定。通过 Ethereum Improvement Proposal（EIP）过程扩展 EVM 的功能需要获得 Ethereum Foundation 的批准。这一过程可能既费时又限制了开发者自由修改或在用户级别创建某些组件的能力。

寻求绕过这些限制的开发者已经转向创建应用链（app-chains）来扩展功能。虽然这种方法允许更大程度的定制化，但开发者不仅面临更高的开发和运营成本，还会失去链上组合能力。尽管其他替代品如 MoveVM 和 FuelVM 旨在提供超越 EVM 的虚拟机（VM），但转移到这些平台可能会涉及对 EVM 环境习惯的开发者的转换成本。此外，由于失去与现有开发工具和 EVM 基础应用的组合能力，达到 EVM 相同的生态系统成熟度可能需要相当长的时间。

Artela 旨在通过解决其当前在可定制性方面的限制来扩展 EVM 功能，而不要求 dApps 妥协或在碎片化的 appchains 上运行。通过引入「Aspect 编程」，Artela 使开发者能够创建原生扩展或「Aspect」，在 WebAssembly（WASM）运行时环境中执行定制代码。通过利用 WASM 进行 EVM 扩展，开发者可以构建实用应用程序，而不牺牲性能和 EVM 的优势。

此外，Artela 通过实现并行执行来解决 EVM 固有的性能挑战，促进多个交易的同时处理。这显著提高了吞吐量和可扩展性，特别是在高峰使用期间。开发者从这一特性中受益，因为它优化了资源利用并提高了交易速度。此外，Artela 通过 Elastic Block Space 缓解了网络拥堵，使大规模 dApps 可以订阅独立的区块空间，从而减轻拥堵影响，同时确保可扩展性，无需 appchain。

现在我们已经概述了 Artela 通过其技术设计选择解决的挑战，文章将深入探讨这些方面。

Artela 使用 EVM+WASM 解决方案实现原生扩展

什么是扩展？

扩展是一个软件模块，它扩展或增强应用程序的功能。在操作系统的上下文中，通用操作系统区分内核模式（kernel mode）和用户模式（user mode），用户应用程序通常在用户模式下运行，利用内核模式程序提供的功能。然而，Mac OS X 允许应用开发者自主地将程序部署到内核模式，以扩展内核功能，而无需 MacOS X 核心团队根据开发者的一般需求封装功能。Mac OS X 提供的核心机制是「内核扩展」和「系统扩展」。这两种类型的扩展允许开发者在某些安全模式下开发内核扩展，使用更高权限的功能开发纯用户模式应用程序无法实现的特性。

通过 Uniswap v4 Hook 的应用特定功能（App-Specific Functionality）视角

类似于 Mac OS X 通过内核扩展扩展应用功能，Uniswap v4 引入了 Hook 功能，扩展了 Uniswap 应用的功能。Hook 为开发者提供了在交易池的特定阶段添加定制功能的能力。这一功能显著增强了操作灵活性和自由度，使开发者能够执行如在交易开始前设置链上限价单、提取交换交易和流动性提取的交易费用，以及使 LP 持有者能够获得额外的 MEV 收入等操作。Hook 功能的引入扩大了交易池内可能性的范围，促进了满足不同用户需求的定制扩展的创建。

尽管 Uniswap v4 的功能具有潜力，但它尚未被完全实施。虽然 Hook 启用了定制功能，但创新的速度仍受到以太坊虚拟机（EVM）限制的约束。回到「内核」和「用户」模式的例子，为了进一步增强其能力，开发者必须等待通过 Ethereum Improvement Proposal 过程进行升级，该过程由 Ethereum Foundation 监督。

Artela 的原生扩展

受到 Mac OS X 系统架构的启发，Artela 团队提出，除了在区块链协议上支持「智能合约」之外，类似于内核扩展的 Aspects，是 Artela 区块链上的原生扩展。以下是 Aspect 如何扩展 EVM 功能的方法：

·它拥有底层基础层 API 访问权限，并且能与智能合约和其他 Aspect 组合。

·其代码使用 WASM 执行，创建了一个比 EVM 的执行环境更高效的数量级。

·其执行被安全隔离，不影响区块链的安全性和稳定性。

·在治理方面，它不由核心团队维护，而是由应用团队负责部署和维护。

通过利用 Aspects，应用开发者可以定制他们应用所需的底层功能，而无需等待核心团队封装它们。鉴于其组合性，应用开发者可以利用预构建的 Aspects 在 Artela 上构建功能丰富的应用。Artela 团队将这一范式总结为原生扩展范式。

此外，由于 Aspects 可以在基层访问系统级 API，因此它可以原生集成基本功能，如自动化功能，而无需依赖第三方服务如 Chainlink。这种链原生的扩展性减少了引入第三方服务提供商到网络所涉及的信任和成本权衡。当使用第三方服务如自动化 keeper 网络执行链上任务时，它为用户引入了额外成本，并因依赖外部方而降低了信任度。Aspects 能够原生提供自动化功能，其中 WASM 可以在交易或区块执行期间被触发，而 Aspect 可以被编程在特定的区块高度执行预定任务。因为会有更多对 gas 的请求，通过将此功能直接扩展到基础层，价值捕获直接通过区块链进行。

自动化功能仅仅是 Artela 的 Aspect 编程的实际应用示例之一。其 EVM+WASM 解决方案最终通过 WASM 增强了 dApp 功能，同时保持了与 EVM 的组合能力。

Artela 为开发者提供了高度定制化的能力，既适用于 dApps 的应用层，也适用于区块链的底层性能。

功能定制化：

智能合约 + 原生扩展 = 功能丰富的 dApp

在 Artela 中，应用逻辑可以分为两部分（核心业务和增强功能）：

·智能合约主要负责处理 dApp 的核心业务逻辑，如交易、借贷或投票逻辑。

·Aspect 处理不直接影响核心业务逻辑但可以增强其他应用属性（附加功能）的特性。Aspect 补充而不是替代智能合约。

这种机制意味着 Artela 拥有两个同步运行的执行层。EVM 像 CPU 一样，处理核心合同逻辑，而运行在 WASM 虚拟机上的 Aspects 像 GPU，处理增强功能而不触及智能合约的状态。EVM 和 Aspects 在同一节点上运行，采用相同的共识机制，因此没有额外的信任假设，共享相同的安全级别。

回到我们最初的 Uniswap V4 介绍，类似于 Uniswap V4 中的 Hook 机制，Artela 的 Aspects 允许在区块和交易处理的多个生命周期点激活。Artela 中的 Hooks 称为 Join Points，而执行 Hook 代码的 Aspect，可以在各种 Join Points 动态插入功能。

通过 WASM 运行时优化 dApp 能力

Artela 使用专门为执行 Aspects 构建的定制 WASM 运行时，它为增强应用能力提供了几个实际优势。首先，由于其性能优化和低级代码表示，它能够高效执行复杂逻辑和计算。通过 WASM，Aspects 允许开发者构建应用程序而不牺牲性能，这对于确保去中心化应用的可扩展性和响应性至关重要。此外，WASM 对多种编程语言的支持和其模块化设计为开发者提供了灵活性和易于与现有软件生态系统集成的便利。鉴于 Google、Mozilla 和 Apple 等科技巨头的开发和支持，WASM 已广泛采用并受到欢迎，形成了一个丰富的开发工具和资源生态系统。

并行执行：提高网络可扩展性

Artela 采用并行执行作为一种可扩展性解决方案，以减少网络延迟并增强吞吐量。Artela 分析交易以识别哪些可以同时处理而不相互干扰的交易。通过将这些兼容的交易组织成组，Artela 可以同时执行多组交易，显著增加在给定时期内可以处理的交易量和数量。这种方法不同于以太坊的顺序执行，其中每个交易都是一个接一个地处理的，特别是在高流量期间，这可能导致瓶颈。

并行执行消除了交易需要长时间等待确认或支付过高的费用以优先处理的需要。更短的确认时间有助于加快交易的最终确定性，并且对于对延迟敏感的应用程序，如游戏或拍卖来说，这是一个好处。例如，像《英雄联盟》这样的流行多人在线战斗竞技场（MOBA）游戏，需要低延迟以准确反映玩家的亚秒级输入。同样，高交易吞吐量对于企业级平台至关重要，使得像 Visa 和 Mastercard 这样的主要金融网络能够每秒处理成千上万笔交易。

以太坊在短期内采用并行处理的可能性似乎不大，因为它专注于以 rollup 为中心的策略。然而，EVM 生态系统内并行处理的潜力存在，像 Monad 和 Eclipse 这样的项目正在探索并行处理。类似地，Sei V2 正在尝试将并行执行能力与 EVM 兼容性结合起来，允许以太坊合约无需修改即可在 Sei 上重新部署。这种方法反映了 Artela 增强可扩展性的同时确保与 EVM 向后兼容的策略。

Artela 集成并行处理和 Aspects 代表了其基础设施的战略性增强。这解决了当前对可扩展性和效率的需求，同时为开发者提供了一个灵活的框架。这个框架使得创建可以满足各种用例需求的去中心化应用成为可能，如动态游戏环境和大量金融服务。

可扩展性与弹性区块空间

当 Artela 网络中的协议增长时，它可以订阅弹性区块空间以处理协议用户和吞吐量的增长。弹性区块空间为具有高交易吞吐量需求的 dApps 提供独立的区块空间，允许它们随着增长而扩展。本质上，区块空间决定了区块链每个区块可以存储的数据量，直接影响交易吞吐量。当 dApps 经历交易需求激增时，订阅弹性区块空间变得有用，以高效处理增加的负载，而不影响底层区块链。

了解区块空间的重要性及其对交易成本的影响的一个示例是 Yuga Labs 的 Otherside NFTs 发布，导致 gas 价格（高达 500 gwei）急剧上升。该事件期间在以太坊上交易的总 gas 花费达到了 2.25 亿美元。对区块空间的需求显著超过了供应量。这意味着，尽管只有一个应用拥堵了网络，但使用以太坊上其他应用的用户也不得不面对同样高的 gas 费用。

虽然有可能在以太坊上增加每个区块的交易量，但我们已经知道，升级 EVM 需要经过漫长的 EIP 过程和开发时间。此外，以太坊网络故意确保大多数参与者可以访问计算硬件要求。因此，如果每个区块的数据增加，验证者的存储和计算要求也会增加，创建更高的入门障碍，并可能威胁以太坊的去中心化精神。

Solana 通过实施「本地（local）」费用市场的独特解决方案来应对这一挑战。在活动期间，如交换交易激增或 NFT 发行时，与特定活动相关的交易会面临费用上涨。例如，在 NFT 发行期间，NFT 发行者将迅速消耗每个账户的计算单元（CU）限制。进一步的交易必须提高优先费用，才能在该账户的有限空间内得到处理。这种方法防止任何单一活动垄断稀缺的区块空间，限制了时间性费用上涨，并减少了网络范围内的拥堵。

Artela 通过为 dApps 提供额外的区块空间以应对交易需求的激增，进一步延伸了 Solana 中看到的局部化费市场的概念，从而防止了全网范围内的费用激增和拥堵。这种方法不仅减轻了突发需求高峰的负面影响，而且还确保了稳定的交易成本和网络效率。通过提供这种机制，使得 dApps 可以按照预期需求扩展其区块空间，Artela 的弹性区块空间使协议能够处理协议用户和吞吐量的高速增长。展望未来，可以设想一个由 Aspect 促成的区块空间市场，其中 dApp 团队可以买卖区块空间。这个市场可以提供对 dApps 更具成本效益或便利的套餐选项，可能包括购买区块空间时的预购折扣，类似于能源市场。

Use Cases

加密货币市场正处于突破之际，链上产品功能的用户驱动需求不断增长。链上编程的限制变得更加明显，安全 DeFi、加密 AI 和全链游戏等领域突显了编程可扩展性的需求。Artela 在 AI、全链游戏、DeFi 安全等领域拥有独特的优势和创新潜力。它有潜力克服纯 EVM 区块链难以实现的挑战。

通过 Aspects 预防漏洞利用

Aspect 的一个具体应用案例是通过在交易的特定结合点执行 Aspects 来预防智能合约黑客攻击。Aspects 监控和追踪调用堆栈，设置风险控制规则，可以检测到重复调用，这是潜在重入攻击的指示。如果检测到攻击，Aspects 可以回滚恶意交易，有效阻止攻击并防止任何资金损失。

在原生智能合约中实现这一点是不太可能的，因为 Solidity 无法访问完整的交易上下文，包括状态更改和调用堆栈。即便提供了这样的数据，相关的 gas 成本也会使其不可行。

利用 Aspects 部署像这样的安全策略显著提高了区块链的安全标准。随着区块链技术的广泛采用，并成为大规模金融交易的平台，我们还预期 Aspects 可以在开发企业级链上风险控制逻辑方面发挥作用。当前解决方案侧重于链下风险管理工具，它带来了固有风险，例如依赖外部实体，如预言机或第三方服务，引入了信任依赖。

通过启用更强大的链上安全和风险管理方法，Aspects 为大型机构考虑将区块链技术作为其技术基础设施的可行组成部分铺平了道路，从而扩大了区块链技术在更主流和关键应用中的采用和实用性。

全链游戏

Artela 的技术设计选择非常适合支持在其区块链上开发和托管全链游戏。全链游戏可以从 Aspects 的灵活性和 Artela 区块链的高性能特性中受益，这可以导致利用区块链固有的互操作性（interoperability）和不变性（immutabability）的创新游戏设计。

Aspects 的一个有趣用例是构建一个拥有持久世界环境的大型多人在线（MMO）游戏。借鉴像 Eve Online 这样的传统 MMO 游戏，它聚集了 5000 万玩家，证明了玩家驱动的叙事和经济在沙盒环境中的需求。全链游戏可以通过将每个玩家的行为及其影响永久嵌入区块链来进一步推进这一概念。

然而，鉴于 EVM 的定制性和交易处理限制，许多区块链游戏工作室采取了要么将游戏逻辑完全保留在链下同时集成链上组件（如 NFT 或代币），要么采取链上/链下混合模式的方法。要优化全链游戏的开发，需要两个关键因素：（1）将高级功能纳入游戏逻辑的能力，（2）确保低延迟以提供无缝的用户体验。

回到持久世界的例子，Aspects 可以自动化玩家行为触发的游戏状态变化。以一个在线多人游戏为例，其中玩家的行为触发游戏地图或环境的变化。这要求游戏状态在预定义的间隔内自动刷新。挑战在于，为了实现这一点，计算需求可能变得不切实际。Artela 通过使用 WASM 虚拟机有效地克服了 EVM 固有的计算约束。通过将特定的逻辑和状态更新委托给 WASM，EVM 可以专注于更简单的功能，如 NFT 和代币的转移。这种效率允许持久性链上世界自动执行批量计算和更新，而不影响游戏玩法或交易速度。由于 WASM 执行环境的高性能特性，这为需要低延迟的更多类型的全链游戏的可能性打开了大门。

人工智能

AI 和区块链技术拥有有前途的协同作用，特别是在增强数据安全和透明度方面。零知识机器学习（zkML）将零知识证明应用于机器学习，使得在不暴露底层数据或模型细节的情况下验证计算或预测成为可能。正如 Vitalik Buterin 所强调的，「加密小工具，特别是通用的像 ZK-SNARKs 和 MPC，有很高的开销」。Modulus Labs 进一步说明了这一挑战，指出 zkML 过程的资源密集程度是直接计算的千倍以上，而使用 RISC Zero 的平均证明生成时间为 173 秒。类似于 Risc Zero，Artela 可以利用 WASM 来增加复杂 ML 算法的执行速度和管理大数据集。尽管这些进步，即便是在 WASM 的优化下，平均证明生成时间仍然相当长，相关成本也在挑战将 zkML 作为一个竞争解决方案的可行性。

然而，Artela 引入了一个创新框架，称为「异构（Heterogeneous）Aspect」，以解决这些限制。异构 Aspect 利用计算资源和网络访问的多样性，可能简化了 zkML 等加密操作的执行，如零知识证明和多方计算（MPC）。通过使这些计算密集型任务的分布和处理更加高效，异质 Aspect 可能显著降低与零知识证明和 MPC 相关的开销。

虽然异构 Aspect 还是一个新概念，但其提高 zkML 计算效率和降低部署壁垒的潜力表明了将 AI 模型集成到区块链平台的一个有希望的途径，从而增强了这些技术对更广泛用例的覆盖性和可行性。

总结

总而言之，Artela 为开发者提供了一个有利于快速创新和适应性的区块链开发平台。其采用原生扩展和 Aspect 编程的集成，使其能够克服 EVM 约束，促进了一系列实用应用的开发。通过 WASM 执行的 Aspects 所提供的性能和可扩展性，呈现了与 app-chains 相比的竞争性解决方案，同时仍然允许访问基于 EVM 的应用和工具集。此外，Aspects 的组合性简化了 dApp 开发，通过允许开发者访问预先存在的功能库以及在基层创建新特性的能力，使得能够在单一应用内模拟三方服务提供者的功能。鉴于这些实际优势，我们预计 Artela 的开发者生态将会显著增长。

Artela 已经在种子轮融资中筹集了超过 600 万美元，由 Shima Capital 领投，Aves Lair、A&T Capital、Big Brain Holdings、SevenX Ventures、Dispersion Capital、Amino Capital 等参投。

特此感谢 Artela 团队为本文提供的宝贵见解和贡献。要了解更多关于 Artela 的信息，请点击这里。