8 motores de inovação da rede Aptos

Aptos, como uma das blockchains com a menor latência e maior capacidade de processamento no mercado de criptomoedas, trouxe uma grande transformação para os desenvolvedores que constroem aplicações Web3. Este artigo apresentará as 8 inovações principais que impulsionam o desenvolvimento da rede Aptos.

1. Move linguagem: mais adequada para construir aplicações

A linguagem Move utilizada pela Aptos oferece aos desenvolvedores um ambiente de desenvolvimento de maior qualidade, aumentando a eficiência do desenvolvimento. Move é uma linguagem de programação expressiva e fácil de usar, projetada para a gestão segura de ativos.

A blockchain Aptos está profundamente integrada com a linguagem Move, compartilhando muitos conceitos de design fundamentais, tornando o Aptos uma plataforma de desenvolvimento Move eficiente e agradável. A Move foi originalmente projetada para o antecessor do Aptos, essa origem garante que os desenvolvedores Move existentes possam migrar para o Aptos sem problemas, e os novatos também podem se beneficiar da documentação e exemplos já existentes.

Aptos adicionou várias funcionalidades ao nível da linguagem e do framework, melhorando significativamente o ecossistema Move, incluindo uma arquitetura de segurança robusta, medição de gás detalhadamente configurável, capacidade de atualização do código, contas de recursos, entre outros. O Move Prover, como ferramenta de verificação formal para contratos inteligentes Move, oferece uma proteção adicional para invariantes de contratos e está a ser amplamente expandido na Aptos.

Muitos dos primeiros pesquisadores e desenvolvedores da linguagem Move ainda estão ativos no ecossistema Aptos, aprimorando continuamente a linguagem Move e a comunidade. Após quatro anos de validação, a Move se tornou uma linguagem de desenvolvimento madura e utilizável em ambientes de produção.

2. Block-STM: uma experiência de programação mais livre

Block-STM é um novo motor de execução paralela de contratos inteligentes, construído com base no modelo de memória de transações da Aptos e nos princípios de controle de concorrência otimista. Este método inovador de paralelização de transações pode acelerar a velocidade de processamento de transações sem afetar a experiência de desenvolvimento.

Ao contrário do mecanismo de execução paralela que precisa ler e gravar dados para comprometer a atomicidade das transações, o Block-STM permite que os desenvolvedores codifiquem livremente, alcançando maior throughput e menor latência para aplicações reais. Os desenvolvedores podem facilmente construir aplicações altamente paralelizadas. O Block-STM suporta uma atomicidade mais rica do que outros ambientes paralelos que exigem a divisão de operações, melhorando a experiência do usuário através da redução da latência e do aumento da eficiência de custos.

3. Governança na cadeia e descentralização

Para apoiar uma rede Layer 1 verdadeiramente descentralizada e sem permissão, a Aptos incorporou um mecanismo de governança on-chain, que permite atualizações sem costura na configuração da rede e da máquina virtual. A testnet de incentivos 3 da Aptos e a mainnet provaram isso.

Na mainnet, a fiabilidade da rede foi aumentada ao reduzir a “limitação do aumento do poder de voto”. Mais de 52% dos detentores de tokens votaram a favor desta proposta para reforçar a segurança da rede.

Desde a sua criação, a comunidade Aptos tem sido capaz de criar e votar em propostas que afetam o comportamento da blockchain. As propostas de governança incluem: modificar a duração do epoch, ajustar o stake mínimo/máximo dos validadores, modificar parâmetros, atualizar o código central da blockchain e atualizar módulos do framework Aptos.

4. AptosBFTv4: Mecanismo de Consenso Eficiente

AptosBFTv4 é o primeiro protocolo BFT de blockchain de produção com prova de correção rigorosa. Este protocolo utiliza um mecanismo de resposta otimista, alcançando baixa latência e alta taxa de transferência, aproveitando ao máximo o desempenho da rede subjacente. Melhorado com base em Hotstuff, o AptosBFTv4 reduziu o atraso de confirmação de 3 passos para 2 passos, diminuindo a latência em 33% sem sacrificar a compensação de comunicação.

Ao implementar, considerou-se a rigorosidade da segurança e a escalabilidade, separando claramente as invariantes para que possam ser isoladas e auditadas, e aplicando o princípio de não bifurcação. A mesma pilha de software já passou por 4 atualizações e foi testada em rede ao vivo, provando a rigorosidade e robustez do seu processo de desenvolvimento. Na quarta iteração, AptosBFTv4 tornou-se o protocolo de consenso tolerante a falhas bizantinas de nível de produção mais rápido.

Mesmo que alguns nós fiquem inativos, o Aptos consegue garantir o funcionamento normal de toda a rede. Isso se deve ao sistema de reputação on-chain, que usa a disponibilidade e o desempenho passados como indicadores futuros, minimizando automaticamente o impacto negativo dos validadores lentos e com desempenho abaixo do esperado.

5. Medidas de segurança para aumentar a confiança do usuário

As contas Aptos suportam uma gestão de chaves flexível, incluindo funcionalidades como rotação de chaves, agilidade na criptografia e modelos de custódia híbridos. A rotação de chaves é um bom hábito de uso e é crucial para prevenir ataques remotos. Em outras blockchains, a rotação só pode ser realizada migrando todos os ativos para uma nova conta. O método de desacoplamento de contas e chaves do Aptos suporta a adição sem costura de novos algoritmos de assinatura digital. O modelo de custódia híbrido suporta planos de recuperação avançados e gestão de contas, ajudando a reduzir a lacuna entre o Web2 e o Web3.

A carteira pode usar a funcionalidade de pré-execução de transações, explicando os resultados da transação antes da assinatura do usuário, ajudando a reduzir riscos de segurança como phishing. A blockchain Aptos também oferece proteção tripla através de número de sequência, data de expiração e ID da cadeia, limitando a validade de cada transação e prevenindo erros ou ataques.

O protocolo de consenso Aptos e o armazenamento autenticado implementam um suporte perfeito para o protocolo de cliente leve, proporcionando uma experiência de usuário mais segura e confiável. A rede acolhe qualquer pessoa que se conecte a nós completos para acessar diretamente os dados verificados. Aptos é construído sobre uma estrutura de árvore de multicast eficiente, oferecendo aos participantes uma rede de propagação de estado de blockchain de alta capacidade e baixa latência. Os participantes podem processar todas as transações históricas ou sincronizar apenas o estado mais recente. O cliente leve pode sincronizar parte do estado da blockchain, como contas específicas ou valores de dados, e permitir a leitura de estado verificado.

6. Arquitetura modular voltada para o futuro

Aptos tem uma tradição de escalabilidade, focando na modularidade e flexibilidade em várias áreas do sistema desde o seu design inicial. Isso permite que a arquitetura do Aptos suporte atualizações frequentes, adotando rapidamente os mais recentes avanços tecnológicos e oferecendo suporte técnico para novos casos de uso.

O design de arquitetura modular criou flexibilidade no cliente, otimizado para atualizações frequentes sem tempo de inatividade. Essas características foram validadas nas iterações anteriores da mainnet, na testnet e em testes de estresse internos. A blockchain Aptos inclui um protocolo de gestão de mudanças on-chain embutido, permitindo a rápida implementação de novas inovações tecnológicas e suportando novos cenários de aplicações Web3.

7. Mecanismo de recompensas baseado em propostas

Aptos começou a adotar um sistema de recompensas baseado em votação a partir da testnet 3. Neste modelo, uma vez que dois terços dos votos chegam ao nó proponente, o consenso BFT é alcançado, o que significa que um terço dos votos posteriores não é incluído, e os validadores relevantes não recebem recompensas.

Isto pode levar a uma concorrência de latência, com validadores próximos ao cluster principal frequentemente a receber mais recompensas. Os operadores de nós tendem a mover os nós para posições mais próximas do cluster principal para melhorar a latência e aumentar as recompensas de staking, mas isso prejudica a descentralização e a distribuição geográfica. Para promover um maior grau de descentralização, a Aptos implementou um sistema de recompensas de staking baseado no desempenho das propostas.

Os sistemas baseados em propostas têm um tempo de expiração mais alto do que a votação, sendo menos sensíveis a atrasos inter-regionais. Isso aumenta a taxa de recompensa para nós em áreas remotas, mitigando o impacto da distribuição geográfica. O modelo de recompensa ainda considera o comportamento de votação, e um bom desempenho de votação pode influenciar a probabilidade de eleição dos proponentes.

8. Árvore Merkle esparsa de alto desempenho

Aptos usa o Jellyfish Merkle Tree (JMT) para projetar, aproveitando um padrão de chave baseado em versão monotonicamente crescente para otimizar o desempenho de gravação do mecanismo de armazenamento subjacente baseado em LSM, como o RocksDB(. O JMT atinge um equilíbrio prático entre CPU, E/S e ocupação de armazenamento, garantindo desempenho satisfatório, enquanto controla a expansão dos dados de estado no disco.

Além do JMT como formato de persistência do estado Aptos, há uma implementação de árvore Merkle esparsa em memória e sem bloqueio, projetada especificamente para cache e paralelização, que é utilizada em conjunto com o Block-STM para facilitar atualizações de estado global de alto desempenho.

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