Web3.0底层语言：Move弥补了Solidity哪些不足？

摘要

为什么基于Solidity语言的以太坊生态如此庞大，市场依然对新公链有着新期待？Move出自大厂（Meta），被行业普遍看好，前期一些基于Move语言开发的公链得到了市场的青睐和资本的追捧。面向Web3更为丰富的应用，底层语言的进化是基础，Move有哪些优势，弥补了Solidity哪些不足？基于这些特点，Move生态有可能诞生新模式和新应用。

针对已有的编程语言如Solidity，Move语言在很多细节设计考虑的比较周到，如将库与应用逻辑分离开来；但最为突出的特点是资源类型方面，即面向资源的编程。在Dapp应用支持方面，吸收了比特币script和以太坊的smart contract的优点，因此行业普遍对该编程语言比较看好。而针对Solidity被外界诟病的安全问题，move也在尝试解决。

Move是面向资源(resources)的编程语言，资源在Move的世界里是“第一等公民”（first-class resource），其关键特性是自定义资源类型：resources永远不能被复制或隐式丢弃，只能在程序存储位置之间移动。Solidity并不是面向资源的，用户的账户拥有某个Token资产，只是该Token合约分配给用户的一个数值。而Move创建的Token账户资产是独一无二的资源类型，比如账户A中的资产是保存在A账户中的，虽然也是数值，但不能复制、丢弃或重用，可以被安全地存储和转移。同时，账户资产只能由定义该资源的模块进行创建和销毁，这使得同质化的数值类型的资产可能产生的重入、类似双花或者账户余额出现不平衡的状况得以避免。在这一点上，Move账户资产有些类似比特币的UTXO机制，Token不再是简单的同质化数值，而是可区分的。

为了可以实现更灵活的业务，Move另外定义了4种权限属性：可复制(copy)、可丢弃(drop)、可存储(store)、可检索(key)。这4种属性可以任意组合，来定义资源的属性，方便用户灵活操作。如drop+store+key的组合，定义的资源是不可以复制的，可以避免复制引发的代币增发以及双花的问题，这一点类似NFT以及比特币的UTXO机制。

对于模块化和合约组合性方面，Moe使用了模块和脚本设计，通过传递资源实现合约交互。Solidity（如以太坊）上面的Contract合约通过library（相当于静态库）进行消息的传递，从而实现Contract合约之间的调用、交互。而Move语言使用了模块(module)和脚本(script)的设计，前者类似于Contract合约，Move语言的合约组合性则是模块之间的组合，通过传递资源（即前文提到的resources）。关于组合性方面，Solidity和Move的区别非常明显。

在交易执行方面，Move的并行处理相交Solidity带来区块链性能的极大提升。并行执行（PE）通过识别独立交易并同时执行，这极大提升了区块链的扩展性。Solidity并不支持并行处理，如以太坊上的交易按顺序执行，其他交易置于暂停（排序）状态——因此产生了mempool（内存池）和MEV市场。如基于Move的公链Aptos，利用Block-STM（Software Transactional Memory）引擎实现并行处理，带来性能的明显提升。

风险提示：区块链商业模式落地不及预期；监管政策的不确定性。

1. 核心观点

Move出自大厂（Meta），被行业普遍看好，期间一些基于Move语言开发的公链得到了市场的青睐和资本的追捧。为什么基于Solidity语言的以太坊生态如此庞大，市场依然对新公链有着新期待？Move所拥有的优势，弥补了Solidity哪些不足？基于这些特点，Move生态有可能诞生新模式和新应用。

本文对比Solidity和EVM存在的不足，分析了Move的优势与特点。

2.为什么发明Move：弥补Solidity（以太坊）的哪些问题？

Move是Meta（原Facebook）公司为其Diem项目（最初是全球稳定币项目Libra）开发的一种安全可靠的智能合约语言，Aptos、Sui等新公链使用的正是move编程语言，这些公链正是看中了Move的优势及其并行处理特性，可拓展单片链的局限。Move是基于Rust的编程语言，但是Move专门针对智能合约进行开发优化，主要用于操作资源，因此入门门槛是低于rust的。因为主要针对智能合约，因此砍掉了许多Rust多余的操作，更加简洁。为了弥补Solidity和EVM出现的一些不足，Move做了一些优化，使得基于Move的Dapp应用有着更多灵活玩法。

针对已有的编程语言如Solidity，Move语言在很多细节设计考虑的比较周到，如将库与应用逻辑分离开来；但最为突出的特点是资源类型方面，即面向资源的编程。在Dapp应用支持方面，吸收了比特币script和以太坊的smart contract的优点，因此行业普遍对该编程语言比较看好。而针对Solidity被外界诟病的安全问题，move也在尝试解决。

2.1．一等资源与数字资产（first-class resource）

与其出现的背景相匹配，Move是面向资源(resources)的编程语言，资源在Move的世界里是“第一等公民”（first-class resource），其关键特性是自定义资源类型：resources永远不能被复制或隐式丢弃，只能在程序存储位置之间移动。它可以像传统的类型一样，可以存储在数据结构中，也可以作为参数传递。简单的说，他就是传统编程语言中一个不可随意销毁的新数据类型。对比Solidity定义的资产，如以太坊上的某种Token账户，资产只是一个数值，两个账户之间发生转账后，账户资产数值相应的发生变化，不同账户资产的区别就是数值余额，并无本质区别（也就是说资产是同质的）。同时需要注意，例如以太坊上ERC20代币TokenA，其是一个独立的合约账户，这个合约为用户（账户地址）分配一个数值，代表用户拥有的Token A的数量。从这一点可以看出，Solidity并不是面向资源的，用户的账户拥有某个Token资产，只是该Token合约分配给用户的一个数值。

而Move创建的Token账户资产是独一无二的资源类型，比如账户A中的资产是保存在A账户中的，虽然也是数值，但不能复制、丢弃或重用，可以被安全地存储和转移，用并不完全准确的比喻，可以认为A账户中的资产与其他账户资产在某种意义上是不完全同质的。同时，账户资产只能由定义该资源的模块进行创建和销毁，这使得同质化的数值类型的资产可能产生的重入、类似双花或者账户余额出现不平衡的状况得以避免。在这一点上，Move账户资产有些类似比特币的UTXO机制，Token不再是简单的同质化数值，而是可区分的。为了可以实现更灵活的业务，Move另外定义了4种权限属性：可复制(copy)、可丢弃(drop)、可存储(store)、可检索(key)。这4种属性可以任意组合，来定义资源的属性，方便用户灵活操作。如drop+store+key的组合，定义的资源是不可以复制的，可以避免复制引发的代币增发以及双花的问题，这一点类似NFT以及比特币的UTXO机制。

可以这样理解，以太坊（Solidity）的资产是由相应的合约控制，如果把Token A合约比喻为保险箱，保险箱会给所有用户分配一个数值余额，来表达用户所有拥有的Token A资产数量，但资产本身还是放在Token A合约的保险箱内。而Move用户账户本身就是一个单独的大保险箱，由用户自己控制，所有的Token资产都放在这个保险箱内。且这些Token并不是以数字的形式存在，而是不可复制的、权限受用户控制的资源（类型）。

Move语言中的资源定义与权限是分离的，资源的权限属于用户。 Solidity中账户资源权限归属于合约，比如以太坊上某个erc20 Token属于相应的合约，如用户在DEX如Uniswap合约进行Token A（权限属于Token A的合约）兑换为Tokend B（权限属于Token B的合约）交易时，无法在Uniswap合约里直接提取自己的A资产换为B资产——因为Uniswap里资产的权限属于其合约。实际的流程至少三步交易操作：i）首先对Uniswap合约进行授权（approve），授权Uniswap合约代用户提取A合约的资产；ii）进入Uniswap合约进行兑换，提取A后将B存入账户；iii）取消授权（revoke）。但用户一般不会在完成兑换后立刻取消授权（为后续可能还会进行兑换行为节省gas费用），一旦Uniswap合约受到攻击或者出现漏洞，就为用的A Token账户带来风险。需要注意的是，授权/取消授权都需要在以太坊上执行合约操作，从而产生gas费。从这里我们可以清晰看到，Token A、Token B、Uniswap里的LP资产权限分属于各自的合约，用户无法通过一个账户在三个合约之间自由切换。而Move的资产大账户则不需要跨合约授权，权限是属于用户的，用户直接在DEX里提取A、兑换为B存储到账户里，这个过程可以在一个交易操作里完成，无需授权/取消授权操作，一定程度上提高了安全性。

2.2．Move语言的模块化和灵活组合性

此前我们的深度报告《Web3.0时代：开放、隐私、共建》中提出了Web3.0与Web2.0很大的区别在于开放性、可组合性。那么这种开放调用从底层上是如何实现的呢？Move语言又将提供哪些便利？

对于模块化和合约组合性方面，Solidity（如以太坊）上面的Contract合约通过library（相当于静态库）进行消息的传递，从而实现Contract合约之间的调用、交互。而Move语言使用了模块(module)和脚本(script)的设计，前者类似于Contract合约，Move语言的合约组合性则是模块之间的组合，通过传递资源（即前文提到的resources）。关于组合性方面，Solidity和Move的区别非常明显。

以部署Token合约为例，Solidity的Token作为一种服务存在，可以查询余额，而Move的Token则是一种资源，也就是上文提到的“永远不能被复制或隐式丢弃，只能在程序存储位置之间移动”。而这两者之间的区别，可以这样比喻：基于Solidiy的合约之间调用是通过消息服务，如各类接口的调用，Solidity上面的合约交互就好比是两个原始部落之间的贸易交流，为了方便两个部落之间的往来，需要统一生产工具和制作方法等标准信息——即两合约之间的状态同步，实现交互。A部落发明了石斧头，于是将这个石斧头的用材标准、制作方法等信息告知B部落，由B部落自行生产（这就好比Token A和Token B分别由各自的合约控制）。注意这里为了安全，合约要保持隔离状态，只能传递消息服务，但消息服务显然是可以复制或被丢弃（将石刻信息擦除）。如果一个合约出现升级，如以太坊NFT接口标准ERC 721、ERC 721A和ERC4907等系列优化升级，就好比A部落发明了铁器，因此需要通过消息服务告知对方部落更新生产配置。一个合约的升级，需要调用过该合约的其他合约进行状态同步，跟随升级。这个工作流程无疑会增加复杂性，以太坊合约的升级迭代也是同样复杂的，且会带来EVM的字节代码膨胀。

Move的世界，合约交互则更具备灵活组合性。还是上面的喻例，作为Move的模块(module)之间交互（即部落之间的交易）是通过传递资源来实现的，这种优化相当于科技升级，A部落并不是告知B部落生产工具的配置信息，而是根据需求，将生产工具（无论是石斧头还是升级后的铁器工具）封装在一辆型号合适的标准运输车中，对方不必需升级生产配置，而是每次只需要接收车辆开走就行。换句话说，Move的模块之间交互传递的不是消息，而是干脆传递了运输车辆（这是一种资源，永远不能被复制或隐式丢弃，只能在程序存储位置之间移动的资源）。无疑这种模式更具有灵活组合性，接收方收到车辆可以存储，也可以转移给其他方（其他合约），甚至可以将车辆货物卸下来后分装在不同的车辆里。也就是说，一个Move模块的升级，其他使用过该模块的合约自动会升级到最新状态。

2.3．对Web3安全性的改进

Move 语言带来的安全改进是多方面的。

Move语言的资源有四个属性：可复制、可索引、可丢弃、可存储，通过这四个属性的不同组合，用户可以方便的定义出任何类型的资源。Solidity的资产是由代币合约赋予用户账户的数值余额，相比较，Move无疑增加了资产的安全性。

Solidity的资产是由相应的Token合约赋予用户的数值。而Move规定资源会存储在由所有者的帐户控制的模块里，资源的所有者具有最高决定权，只有所有者能够决定资源（Resource）的存储和转移。操作权限分离，使得不同场景可以定义不同的权限，这也是安全的一面。

Move资源的设计让数字资产转移不是账户间余额数值的简单加减，而是存储位置间的移动（不可复制、不可丢弃），避免重入和双花攻击。重入指的是黑客抓住代码漏洞，制造恶意合约，在用户转账的同时再次调用转账函数（重入），在不改变账户余额的情况下不断提走资金。对于Solidity语言Token合约的赋值方案，重入攻击和双花的风险都很大。

另外，Move的模块工作模式也大大降低了系统风险——如前文所述，Solidity合约升级需要其他合约作出相应的升级，否则将带来安全隐患，而Move的合约升级非常简单，只需相应合约自身升级，并不需要其他合约作出更新，这在一定程度上规避了合约升级不及时带来的安全风险。

2.4．Move的并行处理带来更高的扩展性

在交易执行方面，Move 的并行处理相交 Solidity 带来区块链扩展性的极大提升。并行执行（PE）通过识别独立交易并同时执行，这极大提升了区块链的扩展性。Solidity 并不支持并行处理，如以太坊上的交易按顺序执行，其他交易置于暂停（排序）状态——因此产生了 mempool（内存池）和 MEV市场。对于两个不关联的交易，如果能够并行处理，则高效且可扩展。

如基于 Move的公链 Aptos，利用 Block-STM（Software Transactional Memory）引擎实现并行处理，带来性能的明显提升。其工作理念类似以太坊二层网络的 Optimistic Rollup（乐观汇总），交易在区块内是预先排序的，先假设交易之间是没有依赖关系，乐观底执行并行交易。执行后验证所有交易结果，如果发现一个交易访问了由先前交易修改的内存位置，则该交易无效——因为很明显两个交易是相关的。刷新交易的结果，然后重新执行交易。重复该过程，直到区块中的所有交易都被执行。Block-STM 的特点是支持比较复杂的事物，适合多种应用负载工况。

如下图，将Block-STM与区块按交易顺序执行进行了比较。每个区块包含一万笔交易，账户数量决定了区块处理的交易的竞争复杂程度。在低竞争和高竞争情况下，Block-STM比顺序执行的方案实现了8-16倍的加速。当交易任务是顺序的情况下，Block-STM 的消耗也更小。由此可见，Move带来的并发性能是非常突出的。

由此可见，在L2（二层网络）之前，主链的并行处理能力亦是公链扩容积极考虑的方案。这为Move生态带来更多的可能性。

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