Discussão sobre a complexidade e escalabilidade da infraestrutura Sui

Recentemente, entrevistamos o cofundador e chefe de ciência de um projeto de blockchain, que também é professor na área de segurança e privacidade da University College London, para discutir a complexidade e escalabilidade da infraestrutura do projeto, bem como como seu sistema de processamento de transações contribui para uma rede de alto desempenho.

Segue abaixo o conteúdo da entrevista:

Contexto Académico e Focos de Pesquisa

Sou professor na University College London, com foco em segurança e privacidade. Minha pesquisa inicial envolveu sistemas peer-to-peer e sistemas anônimos, com ênfase em grandes sistemas de armazenamento distribuído. Com o desenvolvimento da tecnologia blockchain, comecei a me interessar por livros-razão distribuídos e execução de contratos inteligentes. Nosso grupo de pesquisa na UCL está dedicado à construção de sistemas blockchain de alto desempenho e fundamos a empresa Chainspace para comercializar os resultados da pesquisa. Posteriormente, a equipe foi adquirida por uma grande empresa de tecnologia e participou do desenvolvimento de seu projeto de blockchain. Agora, estou em busca de outras oportunidades para realizar a ideia de blockchain de alto desempenho.

A relação entre aplicação e pesquisa

Na verdade, não há muita diferença entre aplicação e pesquisa. Durante a pesquisa, consideramos todas as possibilidades para alcançar um objetivo específico, como construir uma blockchain de alto desempenho. E ao construir o sistema na prática, precisamos escolher as soluções mais relevantes e valiosas dessas ideias. O fundamental é considerar as necessidades dos usuários e resolver os problemas de gargalo na adoção da blockchain.

Seleção de problemas da teoria à aplicação

A minha pesquisa foca principalmente em como expandir as diferentes funcionalidades da blockchain, especialmente aumentando a capacidade de transações e diminuindo a latência. Este problema é muito evidente na prática - sempre que uma aplicação de blockchain se torna popular, as plataformas existentes não conseguem suportar o enorme volume de transações, levando a congestionamentos e um aumento exponencial nas taxas. Portanto, melhorar a capacidade de processamento da blockchain tornou-se uma questão urgente a ser resolvida. O meio académico e a indústria estão a tentar resolver este desafio de diferentes maneiras.

Comparação entre redes L1 e L2

L2 é uma solução de escalabilidade no ecossistema Ethereum, mas é relativamente complexa de usar para os desenvolvedores. Transferir ativos entre L1 e L2 requer uma ponte, e esse processo é complicado e propenso a erros. Para aplicações complexas, a experiência de mover estados entre redes diferentes é muito insatisfatória.

Em comparação, nossa solução é construir um grande banco de dados que contém todos os estados, replicado por nós de validação. Os usuários podem realizar transações contínuas no mesmo banco de dados, sem a necessidade de mover frequentemente o estado dos ativos entre diferentes redes. Esse design pode proporcionar uma experiência mais fluida para os usuários.

Inovação do protocolo central

O protocolo central do projeto é composto por duas ideias-chave: 1) muitas operações de blockchain não precisam de consenso; 2) quando o consenso é necessário, existe um método de alta taxa de transferência que pode combinar esses dois caminhos. Isso garante que os nós de validação que seguem o protocolo nunca estarão em estado de inconsistência.

O protocolo oferece dois caminhos diferentes: um caminho rápido que não requer consenso e um caminho de consenso que requer consenso. Para operações que envolvem apenas os objetos do próprio usuário, pode-se usar o caminho rápido, obtendo a finalização da transação sem esperar pelo consenso. Para operações que envolvem objetos compartilhados, é necessário processá-las através do caminho de consenso.

Estas duas rotas têm suas vantagens. A rota rápida tem uma latência extremamente baixa, abaixo de 1 segundo, e é amplamente escalável. A rota de consenso tem uma latência mais alta, geralmente superior a 1 segundo, mas também tem uma capacidade muito alta. Aplicações que realizam muitas transações diárias costumam usar a rota rápida, enquanto protocolos DeFi complexos tendem a utilizar a rota de consenso.

Como os desenvolvedores de aplicativos podem utilizar o caminho rápido

Os desenvolvedores podem tirar pleno proveito do caminho rápido através do design. Eles podem controlar se os objetos operados no contrato são exclusivos ou compartilhados. A chave para expandir a aplicação é garantir que a maioria das operações sejam realizadas em objetos exclusivos, assim é possível obter uma latência muito baixa. Por exemplo, a maioria das operações necessárias para jogos deve ser realizada nesta categoria.

Os desenvolvedores têm controle total sobre isso. A versão inicial do contrato pode considerar tudo como um estado compartilhado, mas à medida que a necessidade de expansão surge, os desenvolvedores precisam considerar como maximizar o uso de caminhos rápidos.

Função dos blocos de transação programáveis

Os blocos de transação programáveis podem ser utilizados em caminhos rápidos ou em caminhos de consenso. Se apenas objetos exclusivos estiverem envolvidos, várias operações podem ser realizadas em uma única operação de cadeia, de forma muito eficiente. Se objetos compartilhados estiverem envolvidos, então será seguido o caminho de consenso, e o atraso será um pouco maior.

Desempenho após o lançamento da mainnet

Após o lançamento da mainnet, durante períodos de grande volume de transações, o volume diário de transações chega a superar os 60 milhões, com a maior parte utilizando caminhos rápidos. Isso valida a razoabilidade do design do protocolo, provando que ele pode lidar com um grande número de transações enquanto mantém baixa latência.

Ao mesmo tempo, foram descobertos alguns problemas. Por exemplo, o uso do caminho rápido às vezes pode levar a objetos ficarem bloqueados. A comunidade está desenvolvendo uma tecnologia que permite que objetos bloqueados por erro sejam desbloqueados rapidamente em poucos segundos. Isso não apenas pode evitar erros, mas também pode permitir que os desenvolvedores expressem mais funcionalidades através do caminho rápido.

Razões para o bloqueio de objetos

No caminho rápido, o sistema depende da ordem de operação especificada pelo usuário. Se o usuário ou o software cometer um erro e fornecer uma ordem contraditória, o sistema não conseguirá resolver o problema, resultando no bloqueio do objeto. Atualmente, essa situação ocorre com mais frequência do que o esperado.

A solução em desenvolvimento é resolver toda a situação através do consenso quando isso acontecer, o que será concluído em segundos, em vez de esperar até o final de um epoch.

O equilíbrio entre privacidade e transparência em blockchains públicas

As necessidades de privacidade dependem em grande medida da aplicação específica. A atitude deste projeto é fornecer uma boa plataforma para que os desenvolvedores de aplicações possam construir a proteção de privacidade por si mesmos.

Para ajudar os desenvolvedores, o projeto oferece algum suporte nativo de criptomoeda, como a capacidade de validar provas de conhecimento zero. Isso permite que os designers de aplicativos verifiquem certos eventos fora da cadeia, sem precisar revelar detalhes específicos na cadeia. Os desenvolvedores podem combinar esse suporte, utilizando estratégias como on-chain, off-chain e criptografia para lidar com questões de privacidade.

Direção futura de desenvolvimento

A curto prazo, muitas melhorias serão direcionadas às necessidades de aplicações práticas. A longo prazo, o núcleo do protocolo será aprimorado para alcançar latências mais baixas e uma arquitetura mais simples, aumentando a escalabilidade e a eficiência econômica. Além disso, os requisitos de hardware para nós de validação serão otimizados para melhorar a eficiência do uso de recursos. As direções específicas de desenvolvimento dependerão do feedback da comunidade e das necessidades de aplicações práticas.