8 principais motores de inovação da rede Aptos

Como uma rede blockchain com a menor latência e a maior capacidade de processamento, Aptos trouxe uma grande transformação para os desenvolvedores na construção de aplicações Web3. Este artigo apresentará 8 inovações essenciais que impulsionam o desenvolvimento da rede Aptos.

1. Move linguagem: mais adequada para desenvolvimento de aplicações

Aptos utiliza a linguagem de programação Move, proporcionando um ambiente de desenvolvimento superior para os desenvolvedores, melhorando significativamente a eficiência do desenvolvimento. Move é uma linguagem expressiva e fácil de usar, projetada para a gestão segura de ativos.

A blockchain Aptos é altamente integrada com a linguagem Move, compartilhando muitos princípios de design fundamentais, tornando o Aptos uma plataforma de desenvolvimento Move eficiente e agradável. A Move foi originalmente projetada para o antecessor do Aptos, e 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 a nível de linguagem e estrutura, melhorando significativamente o ecossistema Move. Isso inclui uma arquitetura de segurança aprimorada, medição de gás detalhadamente configurável, capacidade de atualização de código, contas de recursos, entre outros. Move Prover, como ferramenta de verificação formal para contratos inteligentes Move, fornece uma garantia adicional para invariantes de contrato, sendo amplamente expandido na Aptos.

Muitos dos primeiros pesquisadores e desenvolvedores da linguagem Move ainda estão ativos no ecossistema Aptos, continuando a aprimorar a linguagem Move e a comunidade. Após quatro anos de testes e validação, a linguagem Move tornou-se uma linguagem de desenvolvimento de nível de produção madura.

2. Block-STM: traz maior 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 paralelo que precisa de ler e escrever dados para comprometer a atomicidade das transações, o Block-STM permite que os desenvolvedores codifiquem sem restrições, alcançando maior taxa de transferência e menor latência para aplicações práticas. Os desenvolvedores podem facilmente construir aplicações altamente paralelizadas. O Block-STM suporta operações atômicas mais ricas do que outros ambientes paralelos, geralmente sem a necessidade de dividir operações em várias transações, reduzindo assim a latência, melhorando a eficiência de custos e aprimorando a experiência do usuário.

3. Governança na cadeia e descentralização

Para apoiar uma verdadeira rede Layer 1 descentralizada e sem permissão, o Aptos incorporou um mecanismo de governança em cadeia, que permite alterações sem costura na configuração da rede e da máquina virtual. Tanto a rede de testes quanto a rede principal do Aptos provaram isso.

Na mainnet, a redução da "limitação do aumento do poder de voto" melhorou a confiabilidade da rede. A definição de um limite mais agressivo permite uma rápida orientação da 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 a capacidade de criar e votar em propostas que influenciam o comportamento da blockchain. As propostas de governança incluem: modificar a duração do epoch, ajustar o mínimo/máximo de participação dos validadores, alterar bandeiras, atualizar o código central da blockchain, bem como atualizar o módulo do framework Aptos ( e um conjunto de bibliotecas principais de desenvolvimento Move ) 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, alcançando baixa latência e alta taxa de transferência, aproveitando ao máximo o desempenho da rede subjacente. Com melhorias baseadas no 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.

Esta implementação considera a rigidez de segurança e a escalabilidade, separando claramente as invariantes para permitir isolamento e auditoria eficaz, aplicando o princípio de não bifurcação. A mesma pilha de software já foi atualizada 4 vezes e testada em uma rede em tempo real, comprovando 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.

Aptos assegura que, mesmo que alguns nós fiquem fora de serviço, toda a rede continue a funcionar normalmente. Isto deve-se ao sistema de reputação em cadeia, que utiliza a disponibilidade e desempenho passados como indicadores futuros, minimizando automaticamente o impacto negativo de validadores com resposta lenta e desempenho insatisfatório.

5. Medidas de segurança para aumentar a confiança do usuário

As contas Aptos suportam uma gestão flexível de chaves, incluindo rotação de chaves, agilidade criptográfica e um modelo de custódia híbrido. 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. Aptos desacopla 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 híbrido 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, explicando o resultado da transação antes da assinatura do usuário. Avaliar a transação antecipadamente pode reduzir riscos de segurança, como phishing. Para otimizar ainda mais a experiência do usuário, a blockchain Aptos limita a viabilidade de cada transação, através de três camadas de proteção: número de sequência, tempo de expiração e ID da cadeia, evitando que o assinante seja afetado indefinidamente.

O protocolo de consenso da Aptos e o armazenamento autenticado implementaram suporte prático sem costura para o protocolo de cliente leve, proporcionando uma experiência de usuário mais segura e confiável. A rede recebe qualquer um que se conecte a nós completos para acessar diretamente os dados autenticados, refletindo o princípio "não confie, verifique" da Web3. A Aptos é construída sobre uma estrutura de árvore de multicast eficiente, oferecendo uma rede de propagação de estado de blockchain de alta taxa de transferência e baixa latência para os participantes. Os participantes podem processar todas as transações desde a criação do bloco gênese ou podem ignorar a história e sincronizar diretamente 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 verificado, por exemplo, usando um carimbo de tempo BFT para obter o saldo de conta verificado.

6. Arquitetura modular voltada para o futuro

Aptos tem uma história de escalabilidade, sendo projetado desde o início com modularidade e flexibilidade em mente. Isso permite que a arquitetura do Aptos suporte atualizações frequentes, adotando rapidamente os mais recentes avanços tecnológicos e fornecendo suporte técnico para novos casos de uso.

O design modular da arquitetura do Aptos trouxe flexibilidade ao cliente e foi otimizado para atualizações frequentes sem paradas. Essas características foram verificadas nas iterações anteriores da mainnet, no testnet e em testes de estresse internos. A blockchain Aptos inclui um protocolo de gerenciamento de mudanças embutido na cadeia, que permite implantar rapidamente inovações tecnológicas e apoiar novos cenários de aplicações Web3.

7. Mecanismo de recompensas baseado em propostas

Na rede de teste de incentivos Aptos 3, foi implementado um sistema de recompensas para operadores de nós 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 relevantes também não receberam recompensas.

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

Os sistemas baseados em propostas têm um tempo limite maior do que a votação, sendo menos sensíveis a atrasos entre regiões. Isso aumenta a taxa de recompensa para nós em áreas remotas, suprimindo o impacto da distribuição geográfica. Por exemplo, se os validadores não estiverem próximos do maior agrupamento de nós, as recompensas que recebem não diminuirão muito. O modelo de recompensa ainda considera o comportamento de votação, uma vez que um bom desempenho na votação afeta a probabilidade de eleição dos proponentes.

8. Árvore Merkle Sparse de Alto Desempenho

Aptos usa a Jellyfish Merkle Tree (JMT) para projetar, utilizando um padrão de chave baseado em versões que é monotonicamente crescente para otimizar o desempenho de gravação do motor 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 controla o tamanho dos dados de estado no disco.

Além do JMT como formato de persistência do estado Aptos, existe outra implementação de árvore 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.