Os 8 principais motores de inovação da rede Aptos

Aptos, como uma rede de blockchain com latência extremamente baixa e alta capacidade de processamento, trouxe mudanças revolucionárias para os desenvolvedores na construção de aplicações Web3. Este artigo apresentará 8 inovações principais que impulsionam o desenvolvimento da rede Aptos.

1. Move linguagem: mais adequada para construir aplicações

Aptos utiliza a linguagem de programação Move, proporcionando aos desenvolvedores um melhor ambiente de desenvolvimento e aumentando a eficiência de desenvolvimento. Move é uma linguagem expressiva e fácil de usar, projetada para a gestão segura de ativos.

Aptos compartilha muitas das principais ideias de design com Move, tornando-se uma plataforma de desenvolvimento Move eficiente e agradável. Move foi originalmente projetado para o antecessor do Aptos, e essa conexão garante que os desenvolvedores Move existentes possam construir aplicativos no Aptos sem problemas, e os novatos também podem se beneficiar da documentação e exemplos existentes.

Aptos melhorou significativamente o ecossistema Move ao adicionar várias funcionalidades a nível de linguagem e framework. Estas melhorias incluem uma arquitetura de segurança aprimorada, medição de combustível detalhadamente configurável, capacidade de atualização de código, tabelas em larga escala, contas de recursos, entre outros. Além disso, o validador Move oferece garantias adicionais de invariância para contratos inteligentes e está sendo ampliado ativamente no 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, o Move provou ser uma linguagem de desenvolvimento madura que pode ser utilizada em ambientes de produção.

2. Block-STM: traz mais liberdade de programação

Block-STM é um novo motor de execução paralela de contratos inteligentes, construído em torno da memória de transações da Aptos e dos princípios de controle de concorrência otimista. Este método inovador de paralelização de transações pode acelerar a velocidade de processamento de transações sem comprometer a experiência de desenvolvimento.

Ao contrário do mecanismo de execução paralela que precisa ler/escrever dados para quebrar a atomicidade das transações, o Block-STM permite que os desenvolvedores codifiquem livremente, proporcionando maior taxa de transferência 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 precisam dividir operações em várias transações, melhorando a experiência do usuário ao reduzir a latência e aumentar a eficiência de custos.

3. Governança na cadeia e descentralização

Para suportar uma verdadeira rede Layer 1 descentralizada e sem permissão, o Aptos incorporou um mecanismo de governança em cadeia, permitindo alterações sem costura na configuração da rede e da máquina virtual. Tanto a testnet quanto a mainnet do Aptos refletem isso.

Na mainnet, ao reduzir as "limitações de aumento do poder de voto", a confiabilidade da rede foi melhorada. Definir limites mais agressivos permite guiar rapidamente a rede, com mais de 52% dos detentores de tokens votando a favor desta proposta para ajudar a proteger a 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 mínimo/máximo de stake dos validadores, modificar parâmetros do sistema, implantar atualizações de software de código central, assim como atualizar o módulo do framework Aptos ( e um conjunto de bibliotecas de desenvolvimento Move core ) para corrigir bugs ou melhorar funcionalidades.

4. AptosBFTv4: Consenso Eficiente

AptosBFTv4 é o primeiro protocolo BFT de blockchain de nível de produção com prova de correção rigorosa. 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. Melhorado com base no Hotstuff, o AptosBFTv4 reduziu a latência de submissão de 3 passos para 2 passos, diminuindo 33% da latência sem sacrificar a compensação de comunicação.

Durante a implementação, considerou-se a rigorosidade da segurança e a escalabilidade, separando claramente as invariantes para permitir o isolamento e uma auditoria eficaz, e aplicando o princípio de não bifurcação. A mesma pilha de software passou por 4 atualizações e foi testada em uma rede em tempo real, comprovando a meticulosidade e robustez do seu processo de desenvolvimento. Na quarta iteração, AptosBFTv4 tornou-se o protocolo de consenso tolerante a falhas bizantinas mais rápido e utilizável em produção.

Mesmo que alguns nós estejam fora do ar, a Aptos consegue garantir o funcionamento normal de toda a rede. Isso se deve à manutenção do sistema de reputação on-chain, que usa a disponibilidade e o desempenho passados como indicadores para o futuro, minimizando automaticamente o impacto negativo dos validadores que respondem lentamente e apresentam desempenho insatisfatório.

5. Medidas de segurança para aumentar a confiança do usuário

As contas Aptos suportam gestão flexível de chaves, incluindo rotação de chaves, agilidade na criptografia e modelos de custódia híbrida. A rotação de chaves é um bom hábito de uso e é crucial para prevenir ataques remotos que podem comprometer contas de múltiplas partes. Em outras blockchains, a rotação só pode ser feita migrando todos os ativos para uma nova conta. Aptos adota uma abordagem de desacoplamento de 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.

A carteira pode usar a funcionalidade de pré-execução de transações para explicar o resultado da transação antes da assinatura do usuário. Avaliar a transação com antecedência pode reduzir riscos de segurança, como phishing. Para otimizar ainda mais a experiência do usuário, a blockchain Aptos limitou a validade de cada transação e implementou uma proteção tripla através do número de série, do tempo de expiração e do ID da cadeia para evitar o uso indevido de assinaturas válidas indefinidamente.

O protocolo de consenso da Aptos e o armazenamento certificado implementam um suporte prático sem costura para o protocolo de clientes leves, proporcionando assim uma experiência de usuário mais segura e confiável. A rede Aptos acolhe qualquer um a conectar-se a nós completos para acessar diretamente os dados certificados, refletindo o princípio "desconfie, verifique" da Web3. Para isso, a Aptos é construída sobre 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 o bloco gênese ou podem pular o histórico da blockchain e sincronizar apenas o estado mais recente. Os clientes leves podem sincronizar parte do estado da blockchain, como contas ou valores de dados específicos, e habilitar leituras de estado verificadas, como obter saldos de contas verificadas usando timestamps BFT.

6. Arquitetura modular orientada para o futuro

Aptos tem uma tradição histórica de ser escalável, com cada parte do sistema desde o início projetada com modularidade e flexibilidade como princípios de design. Isso permite que a arquitetura Aptos suporte atualizações frequentes, o que significa que a blockchain pode rapidamente adotar os mais recentes avanços tecnológicos e fornecer suporte técnico para novos casos de uso.

O design modular da Aptos trouxe flexibilidade ao cliente e foi otimizado para atualizações frequentes sem tempo de inatividade. 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 mudanças on-chain embutido, que permite a rápida implementação de novas inovações tecnológicas e suporta novos cenários de aplicativos Web3.

7. Mecanismo de recompensas baseado em propostas

Na terceira rede de testes de incentivos Aptos, foi adotado um sistema de recompensas baseado em votação. Neste modelo, uma vez que dois terços dos votos atinjam o nó proponente, o consenso BFT é alcançado. Isso significa que um terço dos votos posteriores não foram incluídos, e os validadores relacionados também não receberam recompensas.

Isto pode levar a uma competição de latência, pois os validadores próximos ao cluster principal tendem a receber mais recompensas. Neste caso, os operadores de nós moverão os nós para mais perto da posição do cluster principal para melhorar a latência, aumentando assim as recompensas de staking. Isso é prejudicial à descentralização e à distribuição geográfica, pois incentiva a concentração de nós. Para promover um maior grau de descentralização, a Aptos implementou agora recompensas baseadas no desempenho das propostas como parte do 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 entre regiões. Isso aumenta a taxa de recompensa para nós em áreas remotas, inibindo o impacto da localização geográfica. Por exemplo, mesmo que os validadores não estejam na localização física do maior agrupamento de nós, não receberão recompensas significativamente menores. O modelo de recompensas ainda considera o comportamento de votação, pois um bom desempenho de votação afeta a probabilidade de eleição dos proponentes.

8. Árvore de Merkle Esparsa de Alto Desempenho

Aptos utiliza a árvore de Merkle medusa ( JMT ) no seu design, 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 alcançou um equilíbrio prático entre CPU, I/O e ocupação de armazenamento, garantindo um desempenho satisfatório, enquanto mantém uma escala de dados de estado em disco gerenciável.

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