Explorar as 8 grandes inovações tecnológicas da rede Aptos

Aptos, como uma rede de blockchain de alto desempenho, destaca-se no mercado de criptomoedas com sua baixa latência e alta taxa de transferência. Oferece aos desenvolvedores uma plataforma ideal para construir aplicações Web3 de alta qualidade, ao mesmo tempo que proporciona uma experiência fluida aos usuários. Este artigo irá explorar a fundo as 8 inovações tecnológicas centrais que estão por trás da rede Aptos, inovações que impulsionaram o florescimento de seu ecossistema.

1. Move linguagem: feito sob medida para o desenvolvimento de aplicações

Move é uma linguagem de programação poderosa e fácil de usar, projetada para a gestão segura de ativos. A blockchain Aptos está profundamente integrada com Move, compartilhando várias ideias de design fundamentais, tornando-a um ambiente ideal para o desenvolvimento em Move.

Aptos melhorou significativamente o ecossistema Move ao adicionar várias funcionalidades a nível de linguagem e estrutura. Essas melhorias incluem uma arquitetura de segurança aprimorada, medição de combustível finamente configurável, capacidade de atualização de código, suporte a tabelas em larga escala e contas de recursos, entre outras. Além disso, as ferramentas de verificação formal do contrato inteligente Move ( e do validador Move ) oferecem garantias adicionais para as invariantes do contrato e estão sendo ativamente expandidas no Aptos.

Vários pesquisadores e desenvolvedores originais da linguagem Move ainda estão ativos no ecossistema Aptos, aprimorando continuamente a linguagem Move e sua comunidade. Após quatro anos de testes e validação, a Move provou ser uma linguagem de desenvolvimento madura que pode ser usada em ambientes de produção.

2. Block-STM: Libertar as limitações de programação

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

Ao contrário de motores de execução paralela que necessitam de conjuntos de leitura/escrita para comprometer a atomicidade das transações, o Block-STM permite que os desenvolvedores programem sem restrições, alcançando maior taxa de transferência e menor latência em cenários de aplicação real. Os desenvolvedores podem usar o Block-STM para construir facilmente aplicações altamente paralelizadas. Em comparação com outros ambientes de execução paralela que geralmente exigem que as operações sejam divididas em múltiplas transações (comprometendo a atomicidade lógica), o Block-STM suporta uma atomicidade mais rica, melhorando a experiência do usuário ao reduzir a latência e aumentar a eficiência de custos.

3. Governança on-chain e descentralização

Para apoiar uma rede Layer 1 verdadeiramente descentralizada e sem permissão, a Aptos incorporou um mecanismo de governança on-chain, permitindo alterações sem costura na configuração da rede e da máquina virtual. Isso foi amplamente validado na Testnet 3 de incentivos da Aptos e na mainnet.

Na mainnet, a fiabilidade da rede foi melhorada ao reduzir o "limite de aumento do direito de voto". A definição de um limiar mais agressivo permite uma rápida orientação da rede, com mais de 52% dos detentores de tokens a votarem a favor desta proposta para fortalecer a segurança da rede.

Desde a sua criação, a comunidade Aptos tem conseguido criar e votar em propostas que afetam o comportamento da blockchain. Estas propostas de governança incluem: modificar a duração entre epochs, ajustar o mínimo e máximo de participação necessários para os validadores, modificar parâmetros, atualizações de software do código principal da blockchain, e atualizações dos módulos do framework Aptos (um conjunto de bibliotecas principais de desenvolvimento Move, usadas para corrigir bugs ou melhorar funcionalidades).

4. AptosBFTv4: Protocolo 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 os recursos da rede subjacente. Com base em melhorias no Hotstuff, o AptosBFTv4 reduziu a latência de submissão de 3 etapas para 2 etapas, diminuindo a latência em 33% sem sacrificar a complexidade da comunicação.

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

Mesmo que alguns nós falhem, a Aptos consegue garantir o funcionamento normal de toda a rede. Isso se deve à manutenção do sistema de reputação na cadeia, que usa a disponibilidade e o desempenho passados como indicadores para o futuro, minimizando automaticamente o impacto negativo de validadores que reagem lentamente e com 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 criptográfica e modelos de custódia híbrida. A rotação de chaves é um bom hábito de segurança e é crucial para prevenir ataques remotos que podem comprometer contas de múltiplas partes. Em outras blockchains, a rotação de chaves geralmente requer a migração de todos os ativos para uma nova conta. O método de desacoplamento de contas e chaves da Aptos permite adicionar sem esforço novos algoritmos de assinatura digital, suportando diferentes tipos de chaves públicas e privadas. O modelo de custódia híbrida suporta soluções avançadas de recuperação e gestão de contas, ajudando a diminuir a lacuna entre Web2 e Web3.

As carteiras podem utilizar a funcionalidade de pré-execução de transações para explicar os resultados das transações antes da assinatura do usuário. Este método de avaliação antecipada das transações pode reduzir os riscos de segurança, como ataques de phishing. Para melhorar ainda mais a experiência do usuário, a blockchain Aptos limita a viabilidade de cada transação e implementa um mecanismo de proteção tripla através de número de série, data de expiração e ID da cadeia para evitar que os signatários sejam afetados pela validade ilimitada.

O protocolo de consenso da Aptos e o armazenamento autenticado implementam um suporte prático e sem costura para o protocolo de clientes leves, proporcionando uma experiência de usuário mais segura e confiável. A rede Aptos acolhe qualquer pessoa que se conecte a nós completos para acessar diretamente os dados autenticados, refletindo o conceito de "desconfie, mas verifique" da Web3. Para isso, a Aptos construiu uma estrutura de árvore de multicast eficiente, oferecendo aos participantes uma rede de alta capacidade de processamento e baixa latência para a disseminação do estado da blockchain. Os participantes podem processar todas as transações desde a gênese ou pular completamente o histórico da blockchain, sincronizando apenas o estado mais recente. Clientes leves podem sincronizar parte do estado da blockchain, como contas específicas ou valores de dados, e habilitar a leitura de estado autenticada, como a obtenção de saldo de conta autenticado usando timestamp BFT.

6. Arquitetura modular voltada para o futuro

Aptos tem a genética de ser escalável, tendo sido projetado desde o início de forma modular e flexível em cada parte do sistema. Isso permite que a arquitetura Aptos suporte atualizações frequentes, o que significa que a blockchain pode adotar rapidamente os avanços tecnológicos mais recentes 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 também inclui um protocolo de gerenciamento de mudanças on-chain embutido, que permite a rápida implementação de inovações tecnológicas e suporta novos cenários de aplicações Web3.

7. Mecanismo de recompensa baseado em propostas

A rede principal Aptos utiliza recompensas baseadas no desempenho das propostas como sistema de recompensas de staking, para promover um maior grau de descentralização. Este mecanismo tem vantagens significativas em relação ao sistema de recompensas baseado em votos anterior.

O sistema baseado em propostas tem um tempo limite mais alto e é menos sensível a atrasos inter-regionais. Isso aumenta a taxa de recompensa para nós localizados a distâncias geográficas maiores, reduzindo o impacto da distribuição geográfica. Por exemplo, mesmo que os validadores não estejam fisicamente próximos do maior cluster de nós, eles ainda podem receber recompensas razoáveis. Este modelo de recompensa ainda considera o comportamento de votação, uma vez que um bom desempenho de votação pode influenciar a probabilidade de eleição dos proponentes.

8. Árvore Merkle esparsa de alto desempenho

Aptos utiliza a estrutura de Merkle Tree Jellyfish (JMT), aproveitando um padrão de chave baseado em versões que é monotonicamente crescente para otimizar o desempenho de escrita do mecanismo de armazenamento subjacente baseado em LSM (como o RocksDB). O JMT alcança um equilíbrio prático entre a utilização da CPU, a eficiência de I/O e o espaço de armazenamento ocupado, garantindo um desempenho satisfatório enquanto mantém um tamanho razoável dos dados de estado no disco.

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