As 8 grandes forças de inovação da rede Aptos

Aptos, como uma rede de blockchain de baixa latência e alta capacidade de processamento, trouxe mudanças revolucionárias para os desenvolvedores que constroem aplicações Web3. Este artigo irá explorar profundamente os 8 principais elementos inovadores que impulsionam o desenvolvimento da rede Aptos.

1. Desenvolvimento de Aplicações Otimizadas em Move

A linguagem Move adotada pelo Aptos oferece um ambiente de desenvolvimento melhor para os desenvolvedores, aumentando significativamente a eficiência do desenvolvimento. Move é uma linguagem de programação expressiva e fácil de usar, projetada para gestão segura de ativos.

A blockchain Aptos está profundamente integrada com a linguagem Move, compartilhando várias ideias de design fundamentais, tornando a Aptos uma plataforma de desenvolvimento Move eficiente e agradável. O Move foi originalmente projetado para o predecessor da Aptos, e essa conexão garante que os desenvolvedores Move existentes possam migrar para a Aptos de forma contínua, beneficiando-se também da documentação e exemplos já disponíveis.

Aptos melhorou significativamente o ecossistema Move ao adicionar várias funcionalidades a nível de linguagem e estrutura. Essas funcionalidades incluem uma arquitetura de segurança aprimorada, medição de gás configurável em granularidade fina, capacidade de atualização de código, tabelas em larga escala, contas de recursos, entre outras. Além disso, o validador Move, como uma ferramenta de verificação formal para contratos inteligentes Move, fornece garantias adicionais sobre invariantes de contratos e foi ativamente expandido na Aptos.

Muitos dos primeiros pesquisadores e desenvolvedores da linguagem Move ainda estão ativos no ecossistema Aptos, continuamente aprimorando a linguagem Move e a comunidade. Após quatro anos de validação prática, a linguagem Move provou ser uma linguagem de desenvolvimento madura e confiável para produção.

2. Block-STM traz liberdade de programação

Block-STM é um motor inovador de execução paralela de contratos inteligentes, construído com base na memória de transações da Aptos e nos princípios de controle otimista de concorrência. Este novo método de paralelização de transações pode acelerar significativamente a velocidade de processamento de transações sem afetar a experiência de desenvolvimento.

Ao contrário do motor de execução paralela que requer leitura e escrita de dados para comprometer a atomicidade da transação, o Block-STM permite que os desenvolvedores codifiquem livremente, alcançando maior throughput e menor latência para cenários de aplicação reais. Os desenvolvedores podem usar o Block-STM para construir facilmente aplicações altamente paralelizadas. O Block-STM suporta uma atomicidade mais forte do que outros ambientes de execução paralela que precisam dividir operações em várias transações, melhorando a experiência do usuário ao reduzir a latência e aumentar a eficiência de custos.

3. Governança em cadeia e descentralização

Para suportar uma verdadeira rede Layer 1 descentralizada e sem permissões, o Aptos incorpora um mecanismo de governança on-chain que permite atualizações sem costura na configuração da rede e da máquina virtual. Isso foi plenamente validado na Testnet de Incentivo 3 do Aptos e na mainnet.

Na mainnet, a fiabilidade da rede foi aumentada ao reduzir a "limitação do aumento do direito de voto". A proposta definiu um limiar mais agressivo para acelerar o lançamento da rede, obtendo o apoio de mais de 52% dos detentores de tokens, protegendo efetivamente a segurança da rede.

Desde a sua criação, a comunidade Aptos tem sido capaz de criar e votar em propostas que influenciam o comportamento da blockchain Aptos. Essas propostas de governança incluem: ajustar a duração do epoch, modificar os requisitos mínimos e máximos de participação dos validadores, alterar parâmetros do sistema, atualizar o código central da blockchain, bem como atualizar o módulo do framework Aptos ( um conjunto de bibliotecas de desenvolvimento Move central ) para corrigir bugs ou melhorar funcionalidades.

4. AptosBFTv4 consenso eficiente

AptosBFTv4 é o primeiro protocolo BFT de blockchain de nível de produção com provas de correção rigorosas. Este protocolo utiliza um mecanismo de resposta otimista, capaz de fornecer baixa latência e alta capacidade de processamento, aproveitando ao máximo o desempenho da rede subjacente. Melhorando a partir do Hotstuff, o AptosBFTv4 reduziu a latência de confirmação de 3 etapas para 2 etapas, reduzindo 33% da latência sem sacrificar a eficiência da comunicação.

A implementação do AptosBFTv4 considera plenamente a rigorosidade de segurança e a escalabilidade. Esta implementação separa claramente as invariantes para permitir o isolamento e a auditoria eficaz, garantindo o princípio de não bifurcação. O mesmo stack de software foi atualizado 4 vezes e testado na rede real, provando a meticulosidade e robustez de seu processo de desenvolvimento. Na quarta iteração, o AptosBFTv4 tornou-se o protocolo de consenso tolerante a falhas bizantinas pronto para produção mais rápido.

Mesmo que alguns nós apresentem falhas, o Aptos consegue garantir a operação contínua de toda a rede. Isso se deve à manutenção de um sistema de reputação em cadeia, que utiliza a disponibilidade e o desempenho passados como indicadores de referência para o futuro, minimizando automaticamente o impacto negativo de validadores que respondem lentamente e têm um desempenho insatisfatório.

5. Mecanismos de segurança que aumentam a confiança do usuário

As contas Aptos suportam uma gestão flexível de chaves, incluindo rotação de chaves, agilidade na criptografia e um modelo de custódia híbrida. A rotação de chaves é um bom hábito de segurança e é crucial para prevenir ataques remotos que podem comprometer contas múltiplas. Em outras blockchains, a rotação só pode ser realizada transferindo todos os ativos para uma nova conta. Aptos adota um método de desacoplamento entre contas e chaves, permitindo a adição sem costura de novos algoritmos de assinatura digital para suportar diferentes tipos de chaves públicas e privadas. O modelo de custódia híbrida suporta soluções avançadas de recuperação e gestão de contas, ajudando a fechar a lacuna entre Web2 e Web3.

As carteiras podem utilizar a funcionalidade de pré-execução de transações, que explica os resultados das transações ao usuário antes da assinatura. Este método de avaliação das transações antes da assinatura pode mitigar riscos de segurança, como phishing, que estão se tornando cada vez mais comuns no domínio Web3. Para otimizar ainda mais a experiência do usuário, a blockchain Aptos restringiu a validade de cada transação e implementou um mecanismo de proteção triplo, composto por número de série, data de expiração e ID da cadeia, para evitar que os signatários sejam afetados por transações válidas indefinidamente.

O protocolo de consenso da Aptos e o armazenamento autenticado implementam suporte prático e sem costura ao protocolo de cliente leve, proporcionando uma experiência de usuário mais segura e confiável. A rede Aptos convida qualquer pessoa a conectar-se a nós para acessar diretamente dados autenticados, o que reflete o princípio do Web3 de "desconfie, mas verifique". Para isso, a Aptos estabeleceu uma estrutura de árvore de multicast eficiente, oferecendo aos participantes uma rede de alta taxa de transferência e baixa latência para disseminar o estado da blockchain. Os participantes podem processar todas as transações desde a criação do bloco, ou podem pular completamente o histórico da blockchain, sincronizando apenas o estado mais recente. O cliente leve pode sincronizar parte do estado da blockchain, como contas específicas ou valores de dados, e habilitar a leitura de estado autenticado, como obter saldos de contas autenticados usando um timestamp BFT.

6. Arquitetura modular voltada para o futuro

Aptos possui a genética da escalabilidade, tendo como objetivo a modularidade e flexibilidade desde o seu design inicial. Isso permite que a arquitetura do Aptos suporte atualizações frequentes, o que significa que a blockchain pode rapidamente adotar os mais recentes avanços tecnológicos e oferecer suporte técnico para novos casos de uso.

O design modular da Aptos trouxe flexibilidade ao cliente e foi otimizado para atualizações frequentes sem interrupções. Essas características foram amplamente demonstradas nas iterações anteriores da mainnet, na testnet e em vários testes de estresse internos. A blockchain Aptos inclui um protocolo de gestão de alterações em cadeia embutido, que permite a rápida implementação de inovações tecnológicas e suporta novos cenários de aplicações Web3.

7. Mecanismo de recompensas baseado em propostas

Na rede de teste de incentivos Aptos 3, foi introduzido um sistema de recompensas baseado em votação. Neste modelo, uma vez que dois terços dos votos chegam ao nó proponente, o consenso BFT é alcançado. Isso significa que um terço dos votos posteriores não são contabilizados e os validadores relacionados não recebem recompensas.

Isto pode levar a uma concorrência de latência, uma vez que os validadores próximos ao cluster principal tendem a receber mais recompensas. Nessa situação, os operadores de nós tendem a migrar os nós para locais mais próximos do cluster principal, a fim de melhorar a latência e aumentar as recompensas de staking, mas isso prejudica a descentralização e a distribuição geográfica, pois incentiva a centralização dos nós. Para promover um maior grau de descentralização, a Aptos agora implementou recompensas baseadas no desempenho das propostas como um sistema de recompensas de staking.

Os sistemas baseados em propostas têm um tempo de expiração mais alto do que a votação, e são menos sensíveis a atrasos inter-regionais. Isso aumenta a taxa de recompensa para nós em áreas remotas, mitigando o impacto da distribuição geográfica. Por exemplo, mesmo que os validadores não estejam fisicamente localizados no maior agrupamento de nós, eles não receberão recompensas significativamente menores por causa disso. Este modelo de recompensa ainda considera o comportamento de votação, uma vez que um bom desempenho de votação afeta a probabilidade de eleição do proponente.

8. Árvore de Merkle esparsa de alto desempenho

Aptos utiliza a Árvore Merkle de Água-viva (Jellyfish Merkle Tree, JMT), projetada para otimizar o desempenho de gravação do mecanismo de armazenamento subjacente baseado em LSM(, como o RocksDB), utilizando um padrão de chave baseado em versão que é monotonicamente crescente. O JMT alcança um equilíbrio prático entre a utilização da CPU, a eficiência de E/S e a ocupação de armazenamento, garantindo um desempenho satisfatório enquanto controla a expansão dos dados de estado no disco.

Além do JMT como formato de persistência do estado Aptos, existe outra implementação de árvore de Merkle esparsa, em memória e sem bloqueios. Esta implementação foi projetada especificamente para cache e paralelização, sendo utilizada em conjunto com o Block-STM para facilitar atualizações de estado global de alto desempenho.