Análise aprofundada da arquitetura Avalanche

Principiante3/26/2024, 2:20:58 AM
A rede Avalanche tem como objetivo construir uma blockchain interoperável, flexível e de alto desempenho, emergindo constantemente como a plataforma principal para a construção de blockchains de alto desempenho.

Principais conclusões

  • Plataforma Avalanche: Avalanche tem como objetivo construir uma blockchain interoperável, flexível e de alto desempenho.
  • Atualização Durango (concluída em 6 de março): Introduz capacidades de comunicação entre cadeias para todas as sub-redes baseadas em EVM, marcando a chegada de uma nova era de interoperabilidade na rede Avalanche.
  • Atualizações orientadas para o desempenho: Atualizações como HyperSDK, Vryx e Firewood estão programadas para serem implementadas na segunda metade deste ano, esperando promover a adoção generalizada de sub-redes em conjunto com ACP-13.
  • Infraestrutura da Avalanche: Fornece a base para a criação de blockchains altamente otimizadas conectadas através de soluções nativas de interoperabilidade. Atualmente, a Avalanche é renomada pela sua C-Chain (Contrato de Cadeia), que é uma L1 versátil compatível com a EVM com 37 aplicações DeFi e um valor total bloqueado que excede os $100 milhões, incluindo apps populares como Trader Joe, Aave e GMX. No entanto, o desenvolvimento da Avalanche baseia-se na ideia de que uma única cadeia otimizada para estados compartilhados globais não pode escalar para atender às necessidades do mundo moderno. No futuro, haverá muitas cadeias de alto desempenho que exigem interação contínua.

O fundador e CEO da Ava Labs, Emin Gün Sirer, lançou recentemente o roteiro de desenvolvimento da equipa, enfatizando a importância de criar uma plataforma para lançar blockchains heterogéneas com composabilidade assíncrona. O roteiro gira em torno de três focos principais: aumentar o número de subredes, aumentar a capacidade da rede e fortalecer a estabilidade do mecanismo de consenso.

A Avalanche tem como objetivo fornecer aos desenvolvedores um framework para personalizar blockchains de acordo com cenários de aplicação específicos.

No sistema blockchain construído sobre o framework técnico Avalanche, as tarefas de validação dependem de Subnets, que consistem num grupo de nós validadores. É importante esclarecer que a Subnet em si não é um blockchain, mas sim um cluster de validadores responsáveis pelo desenho, gestão e ajuste dos mecanismos operacionais e modelos económicos dos blockchains que validam. Uma Subnet tem a capacidade de validar de um a vários blockchains diferentes, mas cada blockchain só pode ser validado por uma única Subnet. Desta forma, a multiplicidade de blockchains validados através das Subnets constrói coletivamente a extensa arquitetura de sistema da rede Avalanche.

A Mainnet é a primeira sub-rede

Sob a orientação do popular conceito de arquitetura modular, os criadores da rede Avalanche projetaram uma estrutura inovadora: o Mainnet. Esta rede otimiza a alocação de recursos dividindo suas principais funcionalidades em várias blockchains independentes - C-Chain, X-Chain e P-Chain, todas inicialmente verificadas pela primeira Subnet - o Mainnet.

As três cadeias adotam o mecanismo de consenso Snowman desenvolvido pela equipe Ava Labs. Este mecanismo garante alta segurança, confirmação rápida e escalabilidade por meio de amostragem repetida. Ao contrário de outros mecanismos de consenso que exigem comunicação abrangente entre nós, o consenso Snowman pode alcançar verificação sem a necessidade de comunicar individualmente com cada nó, criando assim um poderoso mecanismo para atingir rapidamente consenso mesmo na presença de um grande número de validadores.

Similar to other popular L1 solutions in the market, C-Chain provides an open platform for developing smart contract applications based on the Ethereum Virtual Machine (EVM). In the past cycle, C-Chain has witnessed active exploration in the DeFi space, with a peak Total Value Locked (TVL) reaching $21 billion, mainly driven by lending platforms like Aave and Benqi, as well as decentralized exchanges like Trader Joe and Curve. C-Chain has also implemented some key integrations to facilitate the expansion of DeFi activities, including the minting and redemption of Tether (USDT) and Circle (USDC) on C-Chain, with the current total value of USDT and USDC on-chain reaching $1.2 billion. Additionally, support from price oracle providers is crucial for DeFi applications such as lending markets, with Chainlink being the largest provider with a market share of 53%, currently supporting 116 applications on C-Chain.

Em dezembro de 2023, a C-Chain manteve uma taxa média de transação de 40 transações por segundo (TPS) ao longo do mês, atingindo o pico de 106 TPS em um único minuto. Embora o aumento no volume de transações seja principalmente atribuído a transações leves (geralmente consideradas de qualidade inferior), ainda demonstra o desempenho superior do conjunto de tecnologias Avalanche em comparação com outras cadeias EVM. No entanto, em comparação com cadeias de alto rendimento como Solana, a capacidade de processamento de transações da C-Chain é relativamente menor, sendo a velocidade média de transação desta última geralmente 100 vezes maior que a da C-Chain. Para melhorar o desempenho da rede, a plataforma planeja suportar cadeias de alto rendimento construídas usando o HyperSDK.

X-Chain tem uma função simples, sendo exclusivamente responsável pela criação e transferência de ativos nativos da rede Avalanche. Em contraste, P-Chain desempenha um papel mais crítico no ecossistema técnico do Avalanche, servindo como o registro para subredes, registrando o status ativo dos validadores e seus pesos de staking para garantir uma comunicação suave entre subredes.

Atualmente, os validadores que participam no trabalho de validação de qualquer sub-rede também devem assumir a responsabilidade de validar as três cadeias (C-Chain, X-Chain, P-Chain) na Mainnet. Até à data, a Mainnet atraiu 1.821 nós validadores, com um total de 259 milhões de tokens AVAX apostados, o que representa 59% do total apostado. Para se tornar um validador na Mainnet, um nó deve apostar pelo menos 2.000 AVAX, enquanto os detentores de tokens podem participar na manutenção da rede ao apostar um mínimo de 25 AVAX. Aproximadamente 82% do total apostado provêm dos próprios nós, enquanto os restantes 18% provêm de delegadores individuais. Em comparação com outras cadeias de Prova de Participação (PoS), a funcionalidade de aposta de liquidez da Avalanche não foi amplamente adotada. Como os dois maiores provedores de serviços de aposta de liquidez na Avalanche, Benqi e GoGoPool atualmente representam apenas 3% do total apostado.

A equipa da Ava Labs apresentou a Proposta ACP-13 à comunidade Avalanche, com o objetivo de reduzir o custo e a complexidade do lançamento de sub-redes. Esta proposta introduz um novo tipo de identidade de validador - Validadores Apenas de Sub-Rede (SOV) - que não precisam de sincronizar e validar toda a Mainnet, mas se dedicam exclusivamente à validação da P-Chain. Isto porque a comunicação entre sub-redes depende exclusivamente do mecanismo de validação da P-Chain. Esta alteração deverá reduzir significativamente os custos fixos iniciais de implementação de sub-redes, otimizar a alocação de recursos de hardware do validador, reduzir os riscos regulatórios para clientes institucionais e manter a interoperabilidade entre sub-redes.

Sob as regras atuais, todos os validadores de sub-redes devem participar na validação das três cadeias da Mainnet, exigindo uma participação mínima de 2.000 AVAX, o que, ao preço de mercado atual do AVAX, equivale a aproximadamente um capital inicial de cerca de $88.000 por validador. A proposta ACP-13 visa reduzir os custos em 75% permitindo que os SOVs apostem apenas 500 AVAX, uma vez que não participam na validação da Mainnet e, portanto, não recebem recompensas de rede. No entanto, mesmo com o custo reduzido proposto, começar um validador de sub-rede ainda requer cerca de $22.000, e o efeito de sensibilidade ao preço nos potenciais validadores ainda está por ser avaliado.

Ao renunciar aos requisitos de validação para C-Chain e X-Chain, a proposta permite que os validadores da sub-rede alocem seus recursos de hardware de forma mais eficiente, concentrando-se em manter suas próprias cadeias em vez de dispersar recursos para apoiar a Mainnet. Embora os requisitos de hardware atuais para a Mainnet não sejam elevados, ainda existem vozes dentro da comunidade pedindo um aumento na configuração de hardware para melhorar o desempenho geral. Essa demanda dupla por recursos levanta questões sobre se a arquitetura técnica da Avalanche está totalmente comprometida em se tornar uma plataforma de alto desempenho.

Mais importante ainda, a Proposta ACP-13 aborda também as questões de risco regulatório enfrentadas por plataformas de contratos inteligentes sem permissão (como a C-Chain). Por exemplo, o governo dos EUA impôs sanções da OFAC a certos endereços Ethereum, forçando validadores regulamentados, desenvolvedores e transmissores a excluir transações específicas para permanecerem em conformidade. Ao isentar os validadores da sub-rede do requisito de participar no consenso da Mainnet, a ACP-13 reduz eficazmente esse risco regulatório, proporcionando mais possibilidades para entidades nos EUA inclinadas a mitigar os riscos de construir blockchains.

Arquitetura de Sub-Rede

A Avalanche está empenhada em tornar-se a rede preferida para os programadores construírem blockchains personalizados. Para alcançar este objetivo, é crucial fornecer uma infraestrutura interoperável, flexível e eficiente.

Avalanche Warp Messaging

No mundo da blockchain, onde múltiplas cadeias coexistem, a interoperabilidade é particularmente crucial. A Avalanche Warp Messaging (AWM), como uma tecnologia central fornecida pela Avalanche, permite a comunicação entre diferentes sub-redes. Esta tecnologia permite que clusters de validadores de duas cadeias diferentes se comuniquem diretamente, eliminando a necessidade de pontes de terceiros para transferir dados ou ativos, simplificando grandemente as interações entre várias blockchains dentro da rede Avalanche. O design do AWM é altamente flexível, suportando a passagem de mensagens entre quaisquer cadeias registadas na P-Chain, quer sejam cadeias base sem permissão como a C-Chain, cadeias de aplicações totalmente com permissão, ou qualquer combinação entre elas.

A passagem de mensagens entre sub-redes é facilitada por relayers, e essas mensagens são verificadas usando a tecnologia de assinatura múltipla BLS. A sub-rede de receção confirma a validade dessas assinaturas consultando a P-Chain, que serve como um registo para os hubs validadores de sub-redes. Por exemplo, suponha que a sub-rede A envia uma mensagem para a sub-rede B. Uma vez que o AWM é ativado pela ação do utilizador, os validadores da sub-rede A assinam coletivamente uma mensagem e transmitem-na para a sub-rede B através de um relayer. Os validadores da sub-rede B verificam então a mensagem para determinar se está assinada por uma certa proporção do peso do staking da sub-rede A. Vale a pena enfatizar que todo o processo de transmissão, receção e verificação de mensagens não depende de quaisquer entidades externas.

Desde o seu lançamento em dezembro de 2022, o Avalanche Warp Messaging (AWM) tem estado ativo. No entanto, para alcançar compatibilidade com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), são necessárias uma série de otimizações significativas de engenharia. Com a introdução do ACP-30, foi estabelecido um padrão de implementação unificado para passagem de mensagens entre sub-redes na C-Chain e todas as blockchains baseadas na EVM dentro da rede Avalanche.

Esta proposta da comunidade entrou oficialmente em vigor com a atualização Durango em 6 de março de 2024, permitindo aos utilizadores transferir facilmente ativos entre diferentes blockchains usando a ferramenta Teleporter. Construído sobre AWM, o Teleporter fornece uma interface simples para enviar e receber mensagens entre blockchains, apoiando assim a transferência de tokens ERC-20 entre blockchains dentro da rede Avalanche. O Teleporter foi concebido para proporcionar uma experiência de utilizador suave e fiável, incluindo funcionalidades como evitar duplicados de transações, implementar listas brancas de retransmissores e definir taxas de transação opcionais. Com a adoção generalizada do padrão ACP-30, em breve será aplicado ao HyperSDK, expandindo ainda mais o número de blockchains conectados pelo Teleporter e melhorando a interoperabilidade da rede Avalanche.

VMs da Sub-rede e HyperSDK

Máquinas virtuais (VMs) são sistemas de software que definem o comportamento operacional específico de uma blockchain, especificando formatos de transação, permissões de acesso ao estado, mecanismos de gás e outros elementos-chave. Filosofias de design de VM diferentes e implementações têm implicações profundas no desempenho e na funcionalidade de aplicações desenvolvidas com base nelas. Tome como exemplos a Ethereum Virtual Machine (EVM) da Ethereum e a Solana Virtual Machine (SVM) da Solana. As duas têm compensações de design drasticamente diferentes: EVM é conhecida por sua grande comunidade de desenvolvedores e ferramentas de desenvolvimento maduras, enquanto a SVM se concentra na otimização de desempenho por meio de sua execução multithread, capacidades de execução paralela e mecanismos de tarifa de transação aprimorados.

A rede Avalanche permite que os sistemas blockchain construídos nela escolham executar máquinas virtuais pré-construídas, como a Subnet-EVM, projetada especificamente para ser compatível com Subnets, ou máquinas virtuais personalizadas dos desenvolvedores. Dado que construir uma nova máquina virtual é uma tarefa altamente desafiadora, a grande maioria das redes na rede Avalanche escolhe executar a Subnet-EVM. O desenvolvimento do HyperSDK visa reduzir a barreira para a criação de máquinas virtuais personalizadas, permitindo que os desenvolvedores alcancem personalização personalizada sem começar do zero.

O HyperSDK fornece um framework para a construção de máquinas virtuais personalizadas (HyperVM) que podem ser integradas diretamente na rede Avalanche. Equipado com configurações padrão poderosas, este framework permite que os desenvolvedores se concentrem no desenvolvimento da aplicação principal sem a necessidade de construir máquinas virtuais do zero. Na teoria, o HyperSDK pode reduzir o tempo necessário para desenvolver uma máquina virtual de vários meses para apenas alguns dias, acelerando significativamente a velocidade de resposta ao mercado dos desenvolvedores.

O desenvolvimento do HyperSDK não só significa um novo nível de aprimoramento de desempenho para Avalanche, mas também introduz um mecanismo avançado de processamento de transações chamado Vryx. A filosofia de design do Vryx é inspirada por vários artigos de pesquisa amplamente reconhecidos, especialmente o artigo Narwhal Tusk lançado pela equipe do Diem (anteriormente Facebook), que tem profundas implicações para blockchains modernos como Aptos e Sui. No seu núcleo, o Vryx separa as várias etapas do processamento de transações, permitindo que os validadores construam e repliquem blocos simultaneamente. Em suma, ele alcança escalabilidade horizontal de throughput ao reduzir o tempo total necessário para construção, replicação e validação de blocos. Isso significa que o Vryx aumentará significativamente a velocidade de processamento de transações da rede Avalanche, levando suas transações por segundo (TPS) a novos patamares. Embora o Vryx ainda não tenha sido lançado oficialmente, a Ava Labs planeia integrá-lo ao HyperSDK até o final deste ano. Os benchmarks de desempenho a serem lançados pela Ava Labs demonstrarão o desempenho eficiente do Vryx, com uma expectativa de avanço de TPS de mais de 100.000.

Solução de Base de Dados

Na busca da otimização de desempenho no design de blockchain, os aprimoramentos de desempenho frequentemente vêm com o compromisso de requisitos de hardware mais elevados para validadores. Os requisitos de hardware futuros das sub-redes serão influenciados pelo tipo selecionado de máquina virtual, e a comunidade da rede principal enfrentará uma decisão: se esse compromisso é apropriado para a C-Chain. Normalmente, aumentar os requisitos de hardware é considerado aumentar o custo de se tornar um validador, o que por sua vez pode reduzir a universalidade da operação do nó, um aspecto crítico no equilíbrio entre desempenho e descentralização. Embora teoricamente razoável, nem sempre é o caso nas operações práticas. Por exemplo, apesar dos requisitos de hardware mais elevados, a rede Solana pode manter 1.606 nós apostados, excedendo a escala da rede principal Avalanche. Além disso, fatores como a distribuição geográfica de nós e servidores também são considerações essenciais em discussões sobre descentralização.

Para avançar mais passos na melhoria de desempenho, Ava Labs está a desenvolver ativamente uma solução de base de dados proprietária chamada Firewood. Firewood tem como objetivo abordar o obstáculo central de gestão de estado encontrado no processo de expansão da blockchain. O estado da blockchain refere-se à fotografia em tempo real dos dados relevantes armazenados no sistema, que se expande à medida que o uso aumenta. Como resultado, os validadores precisam de aceder rapidamente ao estado atual para processamento eficiente de transações, uma exigência que se torna cada vez mais desafiante à medida que o estado cresce.

O objetivo do Firewood é melhorar a base de dados MerkleDB previamente desenvolvida. Adota um mecanismo inovador para armazenar e recuperar de forma eficiente os estados da blockchain, reduzindo a sobrecarga necessária para modificar o estado existente. A introdução deste mecanismo deverá criar um sistema de base de dados mais robusto que pode fornecer capacidades rápidas de acesso ao estado, removendo assim os principais obstáculos à melhoria da capacidade de processamento de transações. A Ava Labs espera lançar em breve os resultados dos testes de referência de desempenho do Firewood para demonstrar as suas capacidades de desempenho superiores.

Comparação com Outras Soluções Tecnológicas

A Avalanche não é a única pilha de tecnologia a construir infraestrutura para o lançamento de blockchains. Atualmente, os métodos mais conhecidos para construir a própria cadeia incluem cadeias de aplicativos (appchains) no ecossistema Cosmos e rollups no Ethereum. Cada estrutura tem o seu próprio conjunto de compensações, atraindo diferentes grupos de desenvolvedores.

Cadeia de Aplicação Cosmos

A rede Avalanche e o ecossistema Cosmos partilham quase objetivos finais idênticos: ligar cadeias independentes assíncronas através de padrões de mensagens com minimização de confiança. Ambas as plataformas permitem aos programadores construir blockchains que gerem a sua própria segurança, exigindo o estabelecimento de um conjunto de validadores de alta qualidade. Mesmo com a implementação do ACP-13, um depósito de 500 AVAX ainda pode servir como uma barreira à entrada para se tornar um validador de sub-rede. Portanto, os validadores que pagam o depósito podem estar mais inclinados a validar múltiplas cadeias para ganhar mais recompensas e compensar o seu depósito inicial. No ecossistema Cosmos de hoje, não existe um mecanismo semelhante ao requisito de depósito de 500 AVAX; no entanto, vemos uma sobreposição significativa entre os conjuntos de validadores de appchain. Por exemplo, Chorus One, Allnodes, Polkachu e Informal Systems são validadores para Celestia, Cosmos Hub, Osmosis e dYdX, respetivamente.

Esta comparação destaca as diferenças no design e na estratégia entre diferentes pilhas de tecnologia blockchain e como elas atraem e mantêm comunidades de validadores e desenvolvedores. Avalanche tenta reduzir a barreira de entrada através da proposta ACP-13 para facilitar a criação e manutenção de mais sub-redes e blockchains, enquanto o ecossistema Cosmos atrai a participação de validadores sem exigir depósitos iniciais significativos, demonstrando diferentes dinâmicas de ecossistema e apelo aos desenvolvedores. Estas diferenças refletem as diferentes estratégias de cada plataforma no equilíbrio entre segurança, descentralização e usabilidade.

Atualmente, a cadeia P na rede Avalanche funciona como o sistema de registo central para sub-redes, onde as informações dos validadores são armazenadas. Esta arquitetura significa que, embora as sub-redes sejam tecnicamente independentes, elas dependem em certa medida da cadeia P e não podem operar completamente autonomamente. Por exemplo, a distribuição de recompensas de participação nas sub-redes é determinada pela cadeia P, limitando a liberdade das sub-redes para experimentar novos mecanismos de distribuição de recompensas. Em contraste, as cadeias no ecossistema Cosmos têm mais soberania; elas não têm um hub centralizado como a Avalanche, o que lhes permite mais liberdade para ajustar e projetar sua pilha tecnológica. Uma proposta de reforma atualmente em discussão pela Ava Labs é permitir que os conjuntos de validadores controlados pelas sub-redes gerenciem e relatem quaisquer alterações à cadeia P, concedendo mais autonomia às sub-redes, enquanto a cadeia P atua apenas como uma ponte para a comunicação entre sub-redes. Esta proposta ainda está na fase de discussão e suas perspectivas de implementação são incertas.

O ecossistema Cosmos tem passado por extensas experimentações técnicas nos últimos anos, com casos de sucesso como Terra e dYdX demonstrando sua capacidade de lidar com tráfego L1 geral e atender às necessidades específicas de aplicação. Comparado aos 34 sub-redes e 36 cadeias ativas da Avalanche, o Cosmos atualmente possui 88 cadeias ativas, e sua grande comunidade de desenvolvedores traz mais inovação para o conjunto de tecnologias, como módulos desenvolvidos por equipes externas para uso por outras cadeias.

Embora o AWM da Avalanche e o protocolo IBC da Cosmos tenham semelhanças na comunicação entre cadeias, têm diferenças fundamentais nos mecanismos de verificação de mensagens. O AWM utiliza o P-chain como um registo universal para as assinaturas dos validadores ativos em todas as sub-redes, enquanto o IBC não tem um ponto de verificação unificado; os validadores do Cosmos precisam de sincronizar informações entre cadeias e registar localmente os conjuntos de validadores de outras cadeias. Isto significa que os canais entre as cadeias do Cosmos precisam de ser atualizados periodicamente para garantir a precisão do conjunto de validadores, exigindo uma configuração de ligação para cada novo canal estabelecido.

Em ambas as tecnologias AWM e IBC, a entrega de mensagens entre cadeias depende de relayers. No entanto, no ecossistema Cosmos, o trabalho dos relayers não é diretamente incentivado economicamente, muitas vezes fornecido por prestadores de serviços com base nas necessidades de negócios. Embora a proposta de aumento de taxas para transferências IBC não tenha recebido amplo apoio, o ecossistema Cosmos ainda estabeleceu uma grande rede de retransmissão, com players como Crossnest, Informal Systems e Notional desempenhando papéis cruciais. À medida que o ecossistema da sub-rede se expande, construir uma rede de retransmissão semelhante leva tempo, mas o Teleporter oferece incentivos para os relayers ao introduzir taxas opcionais, teoricamente melhorando a qualidade dos serviços de retransmissão e acelerando as velocidades de transferência de ativos. Embora o Teleporter esteja online há menos de um dia, continuaremos a monitorar o desenvolvimento do ecossistema de retransmissão.

O mecanismo de consenso da Avalanche, usando a técnica de Subamostra, expandiu com sucesso a escala de conjuntos de validadores ativos para mais de 1.800, o que é significativamente melhor do que as cadeias Cosmos, onde o número de validadores normalmente varia de 80 a 180. Esta expansão permite que blockchains sem permissão prosperem na rede Avalanche. No entanto, ambas as redes apoiam os desenvolvedores na criação de cadeias com conjuntos de validadores com permissão, como as sub-redes Noble da Cosmos e Evergreen da Avalanche. Com o lançamento do HyperSDK, Vryx e Firewood, espera-se que a Avalanche forneça um suporte técnico mais eficiente. No entanto, melhorias específicas de desempenho só serão determinadas após o lançamento de testes de referência relevantes.

Rollups

Os Rollups fornecem outro caminho para lançar novas blockchains na rede Avalanche. Eles funcionam estendendo as capacidades de execução de outra blockchain e devolvendo os dados da transação à blockchain original. As opções de implementação de Rollup são diversas e envolvem tecnologias de verificação de estado, como provas de fraude ou provas de conhecimento zero, estruturas como OP Stack ou Arbitrum Orbit, opções de liquidação como Ethereum ou outros rollups, e soluções de disponibilidade de dados como Ethereum ou Celestia. O design dos Rollups impacta significativamente a sua segurança e estabilidade, portanto, ao resumir este método de construção, temos como objetivo compará-lo com o conceito de lançar uma blockchain na rede Avalanche.

Uma diferença significativa reside na origem da segurança. As blockchains dentro da rede Avalanche confiam nelas mesmas para garantir a segurança, enquanto os Rollups herdam a segurança de sua camada base. Os Rollups ampliam as capacidades de execução da blockchain subjacente criando um mecanismo fornecido pela camada base para consenso, compensação e suporte de disponibilidade de dados para os Rollups. Por outro lado, as sub-redes são essencialmente blockchains independentes da Camada 1 que fornecem seu próprio consenso, compensação e disponibilidade de dados, tendo seus próprios tokens de staking. Embora a maioria das soluções de rollup se concentre em rollups compatíveis com o EVM, que podem ter limitações de desempenho em comparação com máquinas virtuais mais recentes, a construção de rollups baseados em máquinas virtuais novas ou personalizadas (como o fork SVM usado pela Eclipse) é viável. As sub-redes Avalanche permanecem neutras em relação às máquinas virtuais, o que significa que as sub-redes podem executar blockchains baseadas em qualquer máquina virtual. Embora a maioria das sub-redes em ambientes de produção atualmente suporte o EVM, a introdução do MoveVM, máquinas virtuais baseadas em WASM e outras máquinas virtuais personalizadas desenvolvidas através do HyperSDK está progredindo constantemente.

Na maioria das arquiteturas de rollup atuais, a execução de transações depende de um único sequenciador responsável por tornar os dados da transação públicos para a camada de disponibilidade de dados, garantindo visibilidade pública. Sob esta arquitetura, o sequenciador se torna um potencial ponto de falha centralizado; se ocorrer uma falha no sistema, os usuários podem ser incapazes de executar transações de camada dois. Embora tais falhas geralmente não resultem diretamente em perdas de ativos do usuário, o design específico dos rollups determina o nível de garantia de segurança. Por outro lado, a rede Avalanche garante que não haja um único ponto de falha através de mecanismos de isolamento de falhas, portanto, mesmo que a P-chain falhe, isso afetará apenas a comunicação entre cadeias e as atividades dentro de cada sub-rede continuarão normalmente. Isso contrasta fortemente com a degradação de desempenho dos rollups quando ocorrem problemas de liquidação ou disponibilidade de dados.

O mecanismo de segurança da Avalanche baseia-se em sub-redes responsáveis pela execução, disponibilidade de dados e consenso, onde os validadores desempenham todos os papéis da cadeia. Como na maioria das cadeias baseadas em proof-of-stake, os validadores são incentivados economicamente a participar na manutenção da segurança da rede através de recompensas de inflação ou taxas de transação. Em contraste, os rollups precisam publicar os dados da transação na camada de disponibilidade de dados para que as camadas de execução e liquidação possam confirmar a disponibilidade dos dados da transação. Se os dados não forem tornados públicos, isso pode resultar no estado do rollup não poder ser atualizado, congelando assim os ativos do utilizador. Em teoria, os utilizadores deveriam ser capazes de descarregar os dados do bloco e verificar as transições de estado do rollup por si próprios para garantir a segurança.

Dentro da rede Avalanche, uma vez que as sub-redes são responsáveis pela sua própria segurança, o custo de execução de uma blockchain é essencialmente fixo, sendo o único custo a taxa de staking AVAX reduzida pelo plano ACP-13. Em contraste, o custo operacional dos rollups consiste principalmente no custo de publicação de dados na camada de disponibilidade de dados, que é um custo variável que muda com o uso e é normalmente repassado aos usuários como taxas de transação. O lançamento da Celestia reduz significativamente o fardo econômico de operar rollups, reduzindo esses custos em 99%.

Uma vantagem significativa das sub-redes sobre os rollups reside na tecnologia de Mensagens de Dobra Avalanche (AWM) que adotam, proporcionando interoperabilidade natural dentro da rede Avalanche. Esta interoperabilidade atualmente falta nos rollups, levando a desafios não resolvidos na comunicação entre rollups. Na rede isolada formada pelos rollups, os fluxos de fundos, as comunidades de usuários e a atenção do mercado começaram a diversificar. Embora existam atualmente várias soluções de ponte de terceiros, cada solução é baseada em seu próprio conjunto de mecanismos de confiança.

Atualmente, estão em curso tentativas para construir soluções de ponte mais abrangentes usando zk-proofs. Se dois rollups usarem o mesmo zk-prover, poderão trocar mensagens de forma assíncrona sem mecanismos de confiança adicionais. No entanto, este método também tem limitações. Múltiplas equipas estão a desenvolver os seus próprios zk-provers, cada uma esperando que a sua solução se torne o padrão. Isto pode fragmentar ainda mais a liquidez entre diferentes clusters de rollup baseados na mesma tecnologia, em vez de se limitar a um único rollup, e a comunicação fora de cada cluster ainda depende de pontes de terceiros. Por outro lado, a Avalanche permite uma comunicação assíncrona robusta em toda a rede ao adotar um protocolo de mensagens unificado, sem depender de quaisquer serviços de ponte de terceiros.

Conclusão

A rede Avalanche está a emergir de forma consistente como a principal plataforma para a construção de blockchains de alto desempenho que interoperam de forma transparente. O seu maior desafio será atrair construtores para o ecossistema Avalanche em vez de escolher os ecossistemas concorrentes. O forte foco no desempenho e escalabilidade na tecnologia blockchain pode tornar-se uma vantagem competitiva para a Avalanche. Antecipamos que o lançamento do HyperSDK, Vryx e Firewood na segunda metade do ano servirá como grandes catalisadores para a adoção generalizada de Subnets. Além disso, as discussões sobre o ACP-13 estão estritamente focadas em reduzir as barreiras à entrada e aumentar as taxas de adoção de Subnets. O objetivo do ACP-13 é tornar mais fácil para mais desenvolvedores e projetos aderirem à rede Avalanche, reduzindo custos e simplificando processos para promover a criação e crescimento de Subnets. Espera-se que tais medidas aumentem a diversidade e funcionalidade da rede Avalanche, atraindo assim mais construtores para participar no seu ecossistema.

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Análise aprofundada da arquitetura Avalanche

Principiante3/26/2024, 2:20:58 AM
A rede Avalanche tem como objetivo construir uma blockchain interoperável, flexível e de alto desempenho, emergindo constantemente como a plataforma principal para a construção de blockchains de alto desempenho.

Principais conclusões

  • Plataforma Avalanche: Avalanche tem como objetivo construir uma blockchain interoperável, flexível e de alto desempenho.
  • Atualização Durango (concluída em 6 de março): Introduz capacidades de comunicação entre cadeias para todas as sub-redes baseadas em EVM, marcando a chegada de uma nova era de interoperabilidade na rede Avalanche.
  • Atualizações orientadas para o desempenho: Atualizações como HyperSDK, Vryx e Firewood estão programadas para serem implementadas na segunda metade deste ano, esperando promover a adoção generalizada de sub-redes em conjunto com ACP-13.
  • Infraestrutura da Avalanche: Fornece a base para a criação de blockchains altamente otimizadas conectadas através de soluções nativas de interoperabilidade. Atualmente, a Avalanche é renomada pela sua C-Chain (Contrato de Cadeia), que é uma L1 versátil compatível com a EVM com 37 aplicações DeFi e um valor total bloqueado que excede os $100 milhões, incluindo apps populares como Trader Joe, Aave e GMX. No entanto, o desenvolvimento da Avalanche baseia-se na ideia de que uma única cadeia otimizada para estados compartilhados globais não pode escalar para atender às necessidades do mundo moderno. No futuro, haverá muitas cadeias de alto desempenho que exigem interação contínua.

O fundador e CEO da Ava Labs, Emin Gün Sirer, lançou recentemente o roteiro de desenvolvimento da equipa, enfatizando a importância de criar uma plataforma para lançar blockchains heterogéneas com composabilidade assíncrona. O roteiro gira em torno de três focos principais: aumentar o número de subredes, aumentar a capacidade da rede e fortalecer a estabilidade do mecanismo de consenso.

A Avalanche tem como objetivo fornecer aos desenvolvedores um framework para personalizar blockchains de acordo com cenários de aplicação específicos.

No sistema blockchain construído sobre o framework técnico Avalanche, as tarefas de validação dependem de Subnets, que consistem num grupo de nós validadores. É importante esclarecer que a Subnet em si não é um blockchain, mas sim um cluster de validadores responsáveis pelo desenho, gestão e ajuste dos mecanismos operacionais e modelos económicos dos blockchains que validam. Uma Subnet tem a capacidade de validar de um a vários blockchains diferentes, mas cada blockchain só pode ser validado por uma única Subnet. Desta forma, a multiplicidade de blockchains validados através das Subnets constrói coletivamente a extensa arquitetura de sistema da rede Avalanche.

A Mainnet é a primeira sub-rede

Sob a orientação do popular conceito de arquitetura modular, os criadores da rede Avalanche projetaram uma estrutura inovadora: o Mainnet. Esta rede otimiza a alocação de recursos dividindo suas principais funcionalidades em várias blockchains independentes - C-Chain, X-Chain e P-Chain, todas inicialmente verificadas pela primeira Subnet - o Mainnet.

As três cadeias adotam o mecanismo de consenso Snowman desenvolvido pela equipe Ava Labs. Este mecanismo garante alta segurança, confirmação rápida e escalabilidade por meio de amostragem repetida. Ao contrário de outros mecanismos de consenso que exigem comunicação abrangente entre nós, o consenso Snowman pode alcançar verificação sem a necessidade de comunicar individualmente com cada nó, criando assim um poderoso mecanismo para atingir rapidamente consenso mesmo na presença de um grande número de validadores.

Similar to other popular L1 solutions in the market, C-Chain provides an open platform for developing smart contract applications based on the Ethereum Virtual Machine (EVM). In the past cycle, C-Chain has witnessed active exploration in the DeFi space, with a peak Total Value Locked (TVL) reaching $21 billion, mainly driven by lending platforms like Aave and Benqi, as well as decentralized exchanges like Trader Joe and Curve. C-Chain has also implemented some key integrations to facilitate the expansion of DeFi activities, including the minting and redemption of Tether (USDT) and Circle (USDC) on C-Chain, with the current total value of USDT and USDC on-chain reaching $1.2 billion. Additionally, support from price oracle providers is crucial for DeFi applications such as lending markets, with Chainlink being the largest provider with a market share of 53%, currently supporting 116 applications on C-Chain.

Em dezembro de 2023, a C-Chain manteve uma taxa média de transação de 40 transações por segundo (TPS) ao longo do mês, atingindo o pico de 106 TPS em um único minuto. Embora o aumento no volume de transações seja principalmente atribuído a transações leves (geralmente consideradas de qualidade inferior), ainda demonstra o desempenho superior do conjunto de tecnologias Avalanche em comparação com outras cadeias EVM. No entanto, em comparação com cadeias de alto rendimento como Solana, a capacidade de processamento de transações da C-Chain é relativamente menor, sendo a velocidade média de transação desta última geralmente 100 vezes maior que a da C-Chain. Para melhorar o desempenho da rede, a plataforma planeja suportar cadeias de alto rendimento construídas usando o HyperSDK.

X-Chain tem uma função simples, sendo exclusivamente responsável pela criação e transferência de ativos nativos da rede Avalanche. Em contraste, P-Chain desempenha um papel mais crítico no ecossistema técnico do Avalanche, servindo como o registro para subredes, registrando o status ativo dos validadores e seus pesos de staking para garantir uma comunicação suave entre subredes.

Atualmente, os validadores que participam no trabalho de validação de qualquer sub-rede também devem assumir a responsabilidade de validar as três cadeias (C-Chain, X-Chain, P-Chain) na Mainnet. Até à data, a Mainnet atraiu 1.821 nós validadores, com um total de 259 milhões de tokens AVAX apostados, o que representa 59% do total apostado. Para se tornar um validador na Mainnet, um nó deve apostar pelo menos 2.000 AVAX, enquanto os detentores de tokens podem participar na manutenção da rede ao apostar um mínimo de 25 AVAX. Aproximadamente 82% do total apostado provêm dos próprios nós, enquanto os restantes 18% provêm de delegadores individuais. Em comparação com outras cadeias de Prova de Participação (PoS), a funcionalidade de aposta de liquidez da Avalanche não foi amplamente adotada. Como os dois maiores provedores de serviços de aposta de liquidez na Avalanche, Benqi e GoGoPool atualmente representam apenas 3% do total apostado.

A equipa da Ava Labs apresentou a Proposta ACP-13 à comunidade Avalanche, com o objetivo de reduzir o custo e a complexidade do lançamento de sub-redes. Esta proposta introduz um novo tipo de identidade de validador - Validadores Apenas de Sub-Rede (SOV) - que não precisam de sincronizar e validar toda a Mainnet, mas se dedicam exclusivamente à validação da P-Chain. Isto porque a comunicação entre sub-redes depende exclusivamente do mecanismo de validação da P-Chain. Esta alteração deverá reduzir significativamente os custos fixos iniciais de implementação de sub-redes, otimizar a alocação de recursos de hardware do validador, reduzir os riscos regulatórios para clientes institucionais e manter a interoperabilidade entre sub-redes.

Sob as regras atuais, todos os validadores de sub-redes devem participar na validação das três cadeias da Mainnet, exigindo uma participação mínima de 2.000 AVAX, o que, ao preço de mercado atual do AVAX, equivale a aproximadamente um capital inicial de cerca de $88.000 por validador. A proposta ACP-13 visa reduzir os custos em 75% permitindo que os SOVs apostem apenas 500 AVAX, uma vez que não participam na validação da Mainnet e, portanto, não recebem recompensas de rede. No entanto, mesmo com o custo reduzido proposto, começar um validador de sub-rede ainda requer cerca de $22.000, e o efeito de sensibilidade ao preço nos potenciais validadores ainda está por ser avaliado.

Ao renunciar aos requisitos de validação para C-Chain e X-Chain, a proposta permite que os validadores da sub-rede alocem seus recursos de hardware de forma mais eficiente, concentrando-se em manter suas próprias cadeias em vez de dispersar recursos para apoiar a Mainnet. Embora os requisitos de hardware atuais para a Mainnet não sejam elevados, ainda existem vozes dentro da comunidade pedindo um aumento na configuração de hardware para melhorar o desempenho geral. Essa demanda dupla por recursos levanta questões sobre se a arquitetura técnica da Avalanche está totalmente comprometida em se tornar uma plataforma de alto desempenho.

Mais importante ainda, a Proposta ACP-13 aborda também as questões de risco regulatório enfrentadas por plataformas de contratos inteligentes sem permissão (como a C-Chain). Por exemplo, o governo dos EUA impôs sanções da OFAC a certos endereços Ethereum, forçando validadores regulamentados, desenvolvedores e transmissores a excluir transações específicas para permanecerem em conformidade. Ao isentar os validadores da sub-rede do requisito de participar no consenso da Mainnet, a ACP-13 reduz eficazmente esse risco regulatório, proporcionando mais possibilidades para entidades nos EUA inclinadas a mitigar os riscos de construir blockchains.

Arquitetura de Sub-Rede

A Avalanche está empenhada em tornar-se a rede preferida para os programadores construírem blockchains personalizados. Para alcançar este objetivo, é crucial fornecer uma infraestrutura interoperável, flexível e eficiente.

Avalanche Warp Messaging

No mundo da blockchain, onde múltiplas cadeias coexistem, a interoperabilidade é particularmente crucial. A Avalanche Warp Messaging (AWM), como uma tecnologia central fornecida pela Avalanche, permite a comunicação entre diferentes sub-redes. Esta tecnologia permite que clusters de validadores de duas cadeias diferentes se comuniquem diretamente, eliminando a necessidade de pontes de terceiros para transferir dados ou ativos, simplificando grandemente as interações entre várias blockchains dentro da rede Avalanche. O design do AWM é altamente flexível, suportando a passagem de mensagens entre quaisquer cadeias registadas na P-Chain, quer sejam cadeias base sem permissão como a C-Chain, cadeias de aplicações totalmente com permissão, ou qualquer combinação entre elas.

A passagem de mensagens entre sub-redes é facilitada por relayers, e essas mensagens são verificadas usando a tecnologia de assinatura múltipla BLS. A sub-rede de receção confirma a validade dessas assinaturas consultando a P-Chain, que serve como um registo para os hubs validadores de sub-redes. Por exemplo, suponha que a sub-rede A envia uma mensagem para a sub-rede B. Uma vez que o AWM é ativado pela ação do utilizador, os validadores da sub-rede A assinam coletivamente uma mensagem e transmitem-na para a sub-rede B através de um relayer. Os validadores da sub-rede B verificam então a mensagem para determinar se está assinada por uma certa proporção do peso do staking da sub-rede A. Vale a pena enfatizar que todo o processo de transmissão, receção e verificação de mensagens não depende de quaisquer entidades externas.

Desde o seu lançamento em dezembro de 2022, o Avalanche Warp Messaging (AWM) tem estado ativo. No entanto, para alcançar compatibilidade com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), são necessárias uma série de otimizações significativas de engenharia. Com a introdução do ACP-30, foi estabelecido um padrão de implementação unificado para passagem de mensagens entre sub-redes na C-Chain e todas as blockchains baseadas na EVM dentro da rede Avalanche.

Esta proposta da comunidade entrou oficialmente em vigor com a atualização Durango em 6 de março de 2024, permitindo aos utilizadores transferir facilmente ativos entre diferentes blockchains usando a ferramenta Teleporter. Construído sobre AWM, o Teleporter fornece uma interface simples para enviar e receber mensagens entre blockchains, apoiando assim a transferência de tokens ERC-20 entre blockchains dentro da rede Avalanche. O Teleporter foi concebido para proporcionar uma experiência de utilizador suave e fiável, incluindo funcionalidades como evitar duplicados de transações, implementar listas brancas de retransmissores e definir taxas de transação opcionais. Com a adoção generalizada do padrão ACP-30, em breve será aplicado ao HyperSDK, expandindo ainda mais o número de blockchains conectados pelo Teleporter e melhorando a interoperabilidade da rede Avalanche.

VMs da Sub-rede e HyperSDK

Máquinas virtuais (VMs) são sistemas de software que definem o comportamento operacional específico de uma blockchain, especificando formatos de transação, permissões de acesso ao estado, mecanismos de gás e outros elementos-chave. Filosofias de design de VM diferentes e implementações têm implicações profundas no desempenho e na funcionalidade de aplicações desenvolvidas com base nelas. Tome como exemplos a Ethereum Virtual Machine (EVM) da Ethereum e a Solana Virtual Machine (SVM) da Solana. As duas têm compensações de design drasticamente diferentes: EVM é conhecida por sua grande comunidade de desenvolvedores e ferramentas de desenvolvimento maduras, enquanto a SVM se concentra na otimização de desempenho por meio de sua execução multithread, capacidades de execução paralela e mecanismos de tarifa de transação aprimorados.

A rede Avalanche permite que os sistemas blockchain construídos nela escolham executar máquinas virtuais pré-construídas, como a Subnet-EVM, projetada especificamente para ser compatível com Subnets, ou máquinas virtuais personalizadas dos desenvolvedores. Dado que construir uma nova máquina virtual é uma tarefa altamente desafiadora, a grande maioria das redes na rede Avalanche escolhe executar a Subnet-EVM. O desenvolvimento do HyperSDK visa reduzir a barreira para a criação de máquinas virtuais personalizadas, permitindo que os desenvolvedores alcancem personalização personalizada sem começar do zero.

O HyperSDK fornece um framework para a construção de máquinas virtuais personalizadas (HyperVM) que podem ser integradas diretamente na rede Avalanche. Equipado com configurações padrão poderosas, este framework permite que os desenvolvedores se concentrem no desenvolvimento da aplicação principal sem a necessidade de construir máquinas virtuais do zero. Na teoria, o HyperSDK pode reduzir o tempo necessário para desenvolver uma máquina virtual de vários meses para apenas alguns dias, acelerando significativamente a velocidade de resposta ao mercado dos desenvolvedores.

O desenvolvimento do HyperSDK não só significa um novo nível de aprimoramento de desempenho para Avalanche, mas também introduz um mecanismo avançado de processamento de transações chamado Vryx. A filosofia de design do Vryx é inspirada por vários artigos de pesquisa amplamente reconhecidos, especialmente o artigo Narwhal Tusk lançado pela equipe do Diem (anteriormente Facebook), que tem profundas implicações para blockchains modernos como Aptos e Sui. No seu núcleo, o Vryx separa as várias etapas do processamento de transações, permitindo que os validadores construam e repliquem blocos simultaneamente. Em suma, ele alcança escalabilidade horizontal de throughput ao reduzir o tempo total necessário para construção, replicação e validação de blocos. Isso significa que o Vryx aumentará significativamente a velocidade de processamento de transações da rede Avalanche, levando suas transações por segundo (TPS) a novos patamares. Embora o Vryx ainda não tenha sido lançado oficialmente, a Ava Labs planeia integrá-lo ao HyperSDK até o final deste ano. Os benchmarks de desempenho a serem lançados pela Ava Labs demonstrarão o desempenho eficiente do Vryx, com uma expectativa de avanço de TPS de mais de 100.000.

Solução de Base de Dados

Na busca da otimização de desempenho no design de blockchain, os aprimoramentos de desempenho frequentemente vêm com o compromisso de requisitos de hardware mais elevados para validadores. Os requisitos de hardware futuros das sub-redes serão influenciados pelo tipo selecionado de máquina virtual, e a comunidade da rede principal enfrentará uma decisão: se esse compromisso é apropriado para a C-Chain. Normalmente, aumentar os requisitos de hardware é considerado aumentar o custo de se tornar um validador, o que por sua vez pode reduzir a universalidade da operação do nó, um aspecto crítico no equilíbrio entre desempenho e descentralização. Embora teoricamente razoável, nem sempre é o caso nas operações práticas. Por exemplo, apesar dos requisitos de hardware mais elevados, a rede Solana pode manter 1.606 nós apostados, excedendo a escala da rede principal Avalanche. Além disso, fatores como a distribuição geográfica de nós e servidores também são considerações essenciais em discussões sobre descentralização.

Para avançar mais passos na melhoria de desempenho, Ava Labs está a desenvolver ativamente uma solução de base de dados proprietária chamada Firewood. Firewood tem como objetivo abordar o obstáculo central de gestão de estado encontrado no processo de expansão da blockchain. O estado da blockchain refere-se à fotografia em tempo real dos dados relevantes armazenados no sistema, que se expande à medida que o uso aumenta. Como resultado, os validadores precisam de aceder rapidamente ao estado atual para processamento eficiente de transações, uma exigência que se torna cada vez mais desafiante à medida que o estado cresce.

O objetivo do Firewood é melhorar a base de dados MerkleDB previamente desenvolvida. Adota um mecanismo inovador para armazenar e recuperar de forma eficiente os estados da blockchain, reduzindo a sobrecarga necessária para modificar o estado existente. A introdução deste mecanismo deverá criar um sistema de base de dados mais robusto que pode fornecer capacidades rápidas de acesso ao estado, removendo assim os principais obstáculos à melhoria da capacidade de processamento de transações. A Ava Labs espera lançar em breve os resultados dos testes de referência de desempenho do Firewood para demonstrar as suas capacidades de desempenho superiores.

Comparação com Outras Soluções Tecnológicas

A Avalanche não é a única pilha de tecnologia a construir infraestrutura para o lançamento de blockchains. Atualmente, os métodos mais conhecidos para construir a própria cadeia incluem cadeias de aplicativos (appchains) no ecossistema Cosmos e rollups no Ethereum. Cada estrutura tem o seu próprio conjunto de compensações, atraindo diferentes grupos de desenvolvedores.

Cadeia de Aplicação Cosmos

A rede Avalanche e o ecossistema Cosmos partilham quase objetivos finais idênticos: ligar cadeias independentes assíncronas através de padrões de mensagens com minimização de confiança. Ambas as plataformas permitem aos programadores construir blockchains que gerem a sua própria segurança, exigindo o estabelecimento de um conjunto de validadores de alta qualidade. Mesmo com a implementação do ACP-13, um depósito de 500 AVAX ainda pode servir como uma barreira à entrada para se tornar um validador de sub-rede. Portanto, os validadores que pagam o depósito podem estar mais inclinados a validar múltiplas cadeias para ganhar mais recompensas e compensar o seu depósito inicial. No ecossistema Cosmos de hoje, não existe um mecanismo semelhante ao requisito de depósito de 500 AVAX; no entanto, vemos uma sobreposição significativa entre os conjuntos de validadores de appchain. Por exemplo, Chorus One, Allnodes, Polkachu e Informal Systems são validadores para Celestia, Cosmos Hub, Osmosis e dYdX, respetivamente.

Esta comparação destaca as diferenças no design e na estratégia entre diferentes pilhas de tecnologia blockchain e como elas atraem e mantêm comunidades de validadores e desenvolvedores. Avalanche tenta reduzir a barreira de entrada através da proposta ACP-13 para facilitar a criação e manutenção de mais sub-redes e blockchains, enquanto o ecossistema Cosmos atrai a participação de validadores sem exigir depósitos iniciais significativos, demonstrando diferentes dinâmicas de ecossistema e apelo aos desenvolvedores. Estas diferenças refletem as diferentes estratégias de cada plataforma no equilíbrio entre segurança, descentralização e usabilidade.

Atualmente, a cadeia P na rede Avalanche funciona como o sistema de registo central para sub-redes, onde as informações dos validadores são armazenadas. Esta arquitetura significa que, embora as sub-redes sejam tecnicamente independentes, elas dependem em certa medida da cadeia P e não podem operar completamente autonomamente. Por exemplo, a distribuição de recompensas de participação nas sub-redes é determinada pela cadeia P, limitando a liberdade das sub-redes para experimentar novos mecanismos de distribuição de recompensas. Em contraste, as cadeias no ecossistema Cosmos têm mais soberania; elas não têm um hub centralizado como a Avalanche, o que lhes permite mais liberdade para ajustar e projetar sua pilha tecnológica. Uma proposta de reforma atualmente em discussão pela Ava Labs é permitir que os conjuntos de validadores controlados pelas sub-redes gerenciem e relatem quaisquer alterações à cadeia P, concedendo mais autonomia às sub-redes, enquanto a cadeia P atua apenas como uma ponte para a comunicação entre sub-redes. Esta proposta ainda está na fase de discussão e suas perspectivas de implementação são incertas.

O ecossistema Cosmos tem passado por extensas experimentações técnicas nos últimos anos, com casos de sucesso como Terra e dYdX demonstrando sua capacidade de lidar com tráfego L1 geral e atender às necessidades específicas de aplicação. Comparado aos 34 sub-redes e 36 cadeias ativas da Avalanche, o Cosmos atualmente possui 88 cadeias ativas, e sua grande comunidade de desenvolvedores traz mais inovação para o conjunto de tecnologias, como módulos desenvolvidos por equipes externas para uso por outras cadeias.

Embora o AWM da Avalanche e o protocolo IBC da Cosmos tenham semelhanças na comunicação entre cadeias, têm diferenças fundamentais nos mecanismos de verificação de mensagens. O AWM utiliza o P-chain como um registo universal para as assinaturas dos validadores ativos em todas as sub-redes, enquanto o IBC não tem um ponto de verificação unificado; os validadores do Cosmos precisam de sincronizar informações entre cadeias e registar localmente os conjuntos de validadores de outras cadeias. Isto significa que os canais entre as cadeias do Cosmos precisam de ser atualizados periodicamente para garantir a precisão do conjunto de validadores, exigindo uma configuração de ligação para cada novo canal estabelecido.

Em ambas as tecnologias AWM e IBC, a entrega de mensagens entre cadeias depende de relayers. No entanto, no ecossistema Cosmos, o trabalho dos relayers não é diretamente incentivado economicamente, muitas vezes fornecido por prestadores de serviços com base nas necessidades de negócios. Embora a proposta de aumento de taxas para transferências IBC não tenha recebido amplo apoio, o ecossistema Cosmos ainda estabeleceu uma grande rede de retransmissão, com players como Crossnest, Informal Systems e Notional desempenhando papéis cruciais. À medida que o ecossistema da sub-rede se expande, construir uma rede de retransmissão semelhante leva tempo, mas o Teleporter oferece incentivos para os relayers ao introduzir taxas opcionais, teoricamente melhorando a qualidade dos serviços de retransmissão e acelerando as velocidades de transferência de ativos. Embora o Teleporter esteja online há menos de um dia, continuaremos a monitorar o desenvolvimento do ecossistema de retransmissão.

O mecanismo de consenso da Avalanche, usando a técnica de Subamostra, expandiu com sucesso a escala de conjuntos de validadores ativos para mais de 1.800, o que é significativamente melhor do que as cadeias Cosmos, onde o número de validadores normalmente varia de 80 a 180. Esta expansão permite que blockchains sem permissão prosperem na rede Avalanche. No entanto, ambas as redes apoiam os desenvolvedores na criação de cadeias com conjuntos de validadores com permissão, como as sub-redes Noble da Cosmos e Evergreen da Avalanche. Com o lançamento do HyperSDK, Vryx e Firewood, espera-se que a Avalanche forneça um suporte técnico mais eficiente. No entanto, melhorias específicas de desempenho só serão determinadas após o lançamento de testes de referência relevantes.

Rollups

Os Rollups fornecem outro caminho para lançar novas blockchains na rede Avalanche. Eles funcionam estendendo as capacidades de execução de outra blockchain e devolvendo os dados da transação à blockchain original. As opções de implementação de Rollup são diversas e envolvem tecnologias de verificação de estado, como provas de fraude ou provas de conhecimento zero, estruturas como OP Stack ou Arbitrum Orbit, opções de liquidação como Ethereum ou outros rollups, e soluções de disponibilidade de dados como Ethereum ou Celestia. O design dos Rollups impacta significativamente a sua segurança e estabilidade, portanto, ao resumir este método de construção, temos como objetivo compará-lo com o conceito de lançar uma blockchain na rede Avalanche.

Uma diferença significativa reside na origem da segurança. As blockchains dentro da rede Avalanche confiam nelas mesmas para garantir a segurança, enquanto os Rollups herdam a segurança de sua camada base. Os Rollups ampliam as capacidades de execução da blockchain subjacente criando um mecanismo fornecido pela camada base para consenso, compensação e suporte de disponibilidade de dados para os Rollups. Por outro lado, as sub-redes são essencialmente blockchains independentes da Camada 1 que fornecem seu próprio consenso, compensação e disponibilidade de dados, tendo seus próprios tokens de staking. Embora a maioria das soluções de rollup se concentre em rollups compatíveis com o EVM, que podem ter limitações de desempenho em comparação com máquinas virtuais mais recentes, a construção de rollups baseados em máquinas virtuais novas ou personalizadas (como o fork SVM usado pela Eclipse) é viável. As sub-redes Avalanche permanecem neutras em relação às máquinas virtuais, o que significa que as sub-redes podem executar blockchains baseadas em qualquer máquina virtual. Embora a maioria das sub-redes em ambientes de produção atualmente suporte o EVM, a introdução do MoveVM, máquinas virtuais baseadas em WASM e outras máquinas virtuais personalizadas desenvolvidas através do HyperSDK está progredindo constantemente.

Na maioria das arquiteturas de rollup atuais, a execução de transações depende de um único sequenciador responsável por tornar os dados da transação públicos para a camada de disponibilidade de dados, garantindo visibilidade pública. Sob esta arquitetura, o sequenciador se torna um potencial ponto de falha centralizado; se ocorrer uma falha no sistema, os usuários podem ser incapazes de executar transações de camada dois. Embora tais falhas geralmente não resultem diretamente em perdas de ativos do usuário, o design específico dos rollups determina o nível de garantia de segurança. Por outro lado, a rede Avalanche garante que não haja um único ponto de falha através de mecanismos de isolamento de falhas, portanto, mesmo que a P-chain falhe, isso afetará apenas a comunicação entre cadeias e as atividades dentro de cada sub-rede continuarão normalmente. Isso contrasta fortemente com a degradação de desempenho dos rollups quando ocorrem problemas de liquidação ou disponibilidade de dados.

O mecanismo de segurança da Avalanche baseia-se em sub-redes responsáveis pela execução, disponibilidade de dados e consenso, onde os validadores desempenham todos os papéis da cadeia. Como na maioria das cadeias baseadas em proof-of-stake, os validadores são incentivados economicamente a participar na manutenção da segurança da rede através de recompensas de inflação ou taxas de transação. Em contraste, os rollups precisam publicar os dados da transação na camada de disponibilidade de dados para que as camadas de execução e liquidação possam confirmar a disponibilidade dos dados da transação. Se os dados não forem tornados públicos, isso pode resultar no estado do rollup não poder ser atualizado, congelando assim os ativos do utilizador. Em teoria, os utilizadores deveriam ser capazes de descarregar os dados do bloco e verificar as transições de estado do rollup por si próprios para garantir a segurança.

Dentro da rede Avalanche, uma vez que as sub-redes são responsáveis pela sua própria segurança, o custo de execução de uma blockchain é essencialmente fixo, sendo o único custo a taxa de staking AVAX reduzida pelo plano ACP-13. Em contraste, o custo operacional dos rollups consiste principalmente no custo de publicação de dados na camada de disponibilidade de dados, que é um custo variável que muda com o uso e é normalmente repassado aos usuários como taxas de transação. O lançamento da Celestia reduz significativamente o fardo econômico de operar rollups, reduzindo esses custos em 99%.

Uma vantagem significativa das sub-redes sobre os rollups reside na tecnologia de Mensagens de Dobra Avalanche (AWM) que adotam, proporcionando interoperabilidade natural dentro da rede Avalanche. Esta interoperabilidade atualmente falta nos rollups, levando a desafios não resolvidos na comunicação entre rollups. Na rede isolada formada pelos rollups, os fluxos de fundos, as comunidades de usuários e a atenção do mercado começaram a diversificar. Embora existam atualmente várias soluções de ponte de terceiros, cada solução é baseada em seu próprio conjunto de mecanismos de confiança.

Atualmente, estão em curso tentativas para construir soluções de ponte mais abrangentes usando zk-proofs. Se dois rollups usarem o mesmo zk-prover, poderão trocar mensagens de forma assíncrona sem mecanismos de confiança adicionais. No entanto, este método também tem limitações. Múltiplas equipas estão a desenvolver os seus próprios zk-provers, cada uma esperando que a sua solução se torne o padrão. Isto pode fragmentar ainda mais a liquidez entre diferentes clusters de rollup baseados na mesma tecnologia, em vez de se limitar a um único rollup, e a comunicação fora de cada cluster ainda depende de pontes de terceiros. Por outro lado, a Avalanche permite uma comunicação assíncrona robusta em toda a rede ao adotar um protocolo de mensagens unificado, sem depender de quaisquer serviços de ponte de terceiros.

Conclusão

A rede Avalanche está a emergir de forma consistente como a principal plataforma para a construção de blockchains de alto desempenho que interoperam de forma transparente. O seu maior desafio será atrair construtores para o ecossistema Avalanche em vez de escolher os ecossistemas concorrentes. O forte foco no desempenho e escalabilidade na tecnologia blockchain pode tornar-se uma vantagem competitiva para a Avalanche. Antecipamos que o lançamento do HyperSDK, Vryx e Firewood na segunda metade do ano servirá como grandes catalisadores para a adoção generalizada de Subnets. Além disso, as discussões sobre o ACP-13 estão estritamente focadas em reduzir as barreiras à entrada e aumentar as taxas de adoção de Subnets. O objetivo do ACP-13 é tornar mais fácil para mais desenvolvedores e projetos aderirem à rede Avalanche, reduzindo custos e simplificando processos para promover a criação e crescimento de Subnets. Espera-se que tais medidas aumentem a diversidade e funcionalidade da rede Avalanche, atraindo assim mais construtores para participar no seu ecossistema.

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