Exploração aprofundada do SCP

O Stellar Consensus Protocol (SCP) é a espinha dorsal da rede Stellar, garantindo operações seguras e eficientes. É uma abordagem revolucionária para alcançar consenso numa rede financeira descentralizada. O SCP é baseado no conceito de Acordo Federado Bizantino (FBA), que se concentra na ideia de controle descentralizado onde os nós selecionam voluntariamente em quais outros participantes eles confiam para obter informações confiáveis. Se você quiser saber mais sobre os problemas bizantinos: Qual é o problema dos generais bizantinos

Um trecho do nosso artigo: “O Problema dos Generais Bizantinos, também conhecido como Problema dos Dois Generais, foi proposto no artigo de Leslie Lambert sobre a tolerância a falhas da comunicação de rede distribuída ponto a ponto em 1982. Na comunicação do sistema distribuído, alguns problemas locais podem fazer com que o computador envie mensagens de erro e destrua a consistência do sistema. Portanto, o Problema dos Generais Bizantinos é essencialmente um problema de consenso na comunicação ponto a ponto.”

Como o SCP difere da prova de trabalho e da prova de participação

O SCP diverge significativamente dos mecanismos de Prova de Trabalho (PoW) e Prova de Participação (PoS). O PoW, usado por redes como o Bitcoin, exige extensos esforços computacionais para resolver problemas matemáticos complexos para validar transações e criar novos blocos. Em contraste, o PoS, empregado por redes como Ethereum 2.0, exige que os validadores mantenham e às vezes bloqueiem uma certa quantidade de criptomoeda para participar do processo.

O SCP elimina a necessidade de mineração com uso intensivo de energia, permitindo que os nós cheguem a um consenso por meio de um processo de seleção de parceiros confiáveis – fatias de quórum – e não exige que os validadores bloqueiem o capital como uma participação. Esta mudança não só reduz o impacto ambiental, mas também democratiza a participação na segurança da rede.

Benefícios do SCP em termos de velocidade e confiabilidade

Os benefícios do SCP são evidentes em sua velocidade e confiabilidade. As transações na rede Stellar são confirmadas em questão de segundos, um forte contraste com os minutos ou mesmo horas que podem levar em sistemas PoW ou PoS. Além disso, o design do SCP protege inerentemente contra ataques de gasto duplo e garante que a rede possa continuar operando sem problemas mesmo se alguns nós falharem ou agirem maliciosamente.

O SCP prioriza duas das três propriedades fundamentais nos mecanismos de consenso: tolerância a falhas e segurança. Ele foi projetado para manter a operação apesar das falhas de alguns nós e garante que os nós da rede concordem com os resultados das transações para evitar estados conflitantes. Embora isto possa por vezes atrasar o consenso quando os nós têm dificuldade em chegar a um acordo, reduz enormemente as hipóteses de falhas sistémicas.

Componentes SCP

• Conjuntos de quorum e fatias: cada nó na rede Stellar define seu próprio conjunto de nós confiáveis, conhecido como conjunto de quorum. Dentro deste conjunto, os nós devem concordar com os conjuntos de transações, formando fatias de quorum que refletem as partes da rede que concordam.
• Votação Federada: SCP utiliza votação federada para chegar ao consenso, que passa por vários estágios: os nós votam nos conjuntos de transações, aceitam os votos de outros à medida que passam a confiar neles e, finalmente, confirmam o conjunto de transações a ser aplicado.
• Protocolos de nomeação e votação: Esses dois estágios do SCP garantem que os nós proponham conjuntos de transações e então, por meio de uma série de votações, confirmem que eles serão adicionados ao razão.
  SCP é uma solução inovadora para os problemas clássicos enfrentados pelas redes descentralizadas. Ele fornece à rede Stellar uma maneira de processar transações de forma rápida e segura, sem o custo computacional intensivo associado a outros mecanismos de consenso. Este design reflete um equilíbrio entre inclusão e segurança, tornando o Stellar uma plataforma atraente para aplicações financeiras que exigem tempos de liquidação rápidos e medidas de segurança robustas.

Camadas de rede estelares

Visão geral da pilha estelar

Fonte: https://developers.stellar.org/docs/fundamentals-and-concepts/stellar-stack

A arquitetura de rede Stellar é composta por várias camadas que funcionam em harmonia para fornecer uma infraestrutura financeira abrangente. Essas camadas são projetadas para garantir que a rede permaneça resiliente a falhas, aberta a todos e opere de forma rápida e econômica, atendendo a cenários financeiros do mundo real.

As funções e interações entre diferentes camadas de rede

• Stellar Core: Esta é a camada fundamental da rede Stellar, compreendendo nós que mantêm o livro-razão distribuído e executam o processo de consenso. Stellar Core atualiza o livro-razão a cada 5 a 7 segundos, demonstrando a notável eficiência da rede.
• API Horizon: Servindo como uma ponte entre Stellar Core e vários aplicativos, Horizon é um servidor API HTTP voltado para o cliente. Ele fornece uma interface acessível para enviar transações à rede e consultar dados históricos. Embora seja possível conectar-se diretamente ao Stellar Core, o uso do Horizon simplifica essas interações, tornando-o mais prático para aplicações clientes.
• Soroban RPC e CLI: Soroban apresenta recursos de contrato inteligente ao ecossistema Stellar. O servidor Soroban RPC (Remote Procedure Call) atua como um mediador para que as aplicações interajam com esses contratos inteligentes. A CLI (Command Line Interface) oferece aos desenvolvedores uma maneira direta de construir, implantar e interagir com contratos inteligentes usando ferramentas de linha de comando.
• Kits de desenvolvimento de software (SDKs): Esses kits facilitam o processo de desenvolvimento, fornecendo aos programadores bibliotecas para interagir com Horizon e Soroban RPC em várias linguagens de programação. Eles abstraem algumas das complexidades envolvidas no tratamento direto dos protocolos de rede.
• Protocolos DeFi: Significa Finanças Descentralizadas, esses protocolos permitem a criação de serviços financeiros que operam de forma autônoma no blockchain, como plataformas de empréstimo e bolsas descentralizadas. Eles podem ser integrados a aplicativos para aproveitar a infraestrutura financeira fornecida pela Stellar sem intermediários centrais.

Redes dentro do Stellar

• Mainnet: A principal rede pública onde ocorrem as transações financeiras reais.
• Testnet: Um ambiente sandbox mantido pela Stellar Development Foundation (SDF) para que os desenvolvedores testem seus aplicativos sem usar fundos reais.
• Futurenet: Uma rede para testar recursos e desenvolvimentos de ponta no ecossistema Stellar.
  Cada camada da pilha Stellar é projetada com funções específicas que contribuem para a funcionalidade geral da rede, garantindo que ela continue sendo uma plataforma robusta e versátil para a construção de uma ampla gama de aplicações financeiras.

O design das camadas de rede da Stellar e a interação entre elas fornecem uma base resiliente e flexível sobre a qual uma gama diversificada de serviços financeiros pode ser construída e operada, desde pagamentos diários até aplicações DeFi complexas. Essa arquitetura em camadas não apenas garante eficiência operacional e confiabilidade, mas também apoia a inovação, permitindo que os desenvolvedores se concentrem na criação de soluções que atendam aos seus casos de uso específicos.

Operações dentro do Stellar

Operações comuns e como são usadas

As operações no Stellar representam ações específicas que podem alterar o estado do razão. Cada operação é um comando que dita uma mudança, e estes são submetidos à rede em grupos chamados de transações. Estas transações são atômicas; ou todos têm sucesso ou todos falham. As operações podem variar desde a criação de contas até o gerenciamento de ofertas no Stellar Decentralized Exchange (SDEX).

Construção e processamento de transações

As transações no Stellar são criadas agrupando uma ou mais operações com informações adicionais, como a conta de origem e o número de sequência. Eles são assinados com a chave secreta da conta de origem para garantir a autenticidade e depois enviados à rede Stellar para processamento. Se todas as operações dentro de uma transação forem válidas e a conta tiver saldo suficiente para cobrir as taxas e as próprias operações, a transação é confirmada e aplicada ao razão.

Criar operação de conta

Esta operação é usada para criar e financiar uma nova conta Stellar. Requer um saldo inicial e cria uma nova entrada no razão da conta.

Operação de Pagamento

A operação de pagamento permite que as contas enviem uma quantia de um ativo específico para uma conta de destino. É uma parte fundamental da transferência de valor na rede Stellar.

Operações de pagamento de caminho

As operações de Path Payment permitem que os pagamentos sejam feitos usando diferentes ativos; a rede encontra o melhor caminho entre o ativo enviado e o ativo recebido. Existem versões de envio e recebimento rigorosos de pagamentos de caminho, que garantem o valor enviado ou o valor recebido, respectivamente.

Gerenciar operações de oferta

Essas operações são usadas para criar, atualizar ou excluir ofertas no Stellar Decentralized Exchange. Existem operações separadas para gerenciar ofertas de compra e venda, bem como para criar ofertas passivas que não aceitam imediatamente uma oferta correspondente.

Definir operação de opções

Esta operação é utilizada para definir diversas configurações de uma conta, como definir o destino da inflação, gerenciar assinantes ou definir sinalizadores que podem alterar as permissões da conta.

Alterar operação de confiança

Esta operação cria, atualiza ou exclui uma linha confiável, que é a maneira da Stellar permitir que uma conta mantenha e transacione com ativos emitidos por outras contas.

Operação de mesclagem de contas

A operação de mesclagem de contas transfere o saldo de uma conta para outra e remove a conta de origem do razão.

Gerenciar operação de dados

As contas podem anexar entradas de dados a si mesmas, que são essencialmente pares de valores-chave. A operação de gerenciamento de dados configura, modifica ou exclui essas entradas de dados.

Estruturas de dados estelares

Ledgers: como eles são mantidos e atualizados

Um livro-razão no Stellar é equivalente a um bloco em outras tecnologias blockchain e captura o estado da rede em um determinado momento. Ele contém todos os saldos, pedidos e outros dados, como informações de contratos inteligentes. Os livros contábeis são vinculados cronologicamente e cada nova versão do livro razão é o resultado da aplicação de um conjunto de transações à versão anterior. O cabeçalho do razão é um resumo do razão, contendo metadados como a versão do razão, o hash do razão anterior e o hash do resultado do conjunto de transações.

Contas: criação, gerenciamento e tipos

As contas são a estrutura de dados primária no Stellar, representando os usuários do sistema. Uma conta é criada através de uma operação “Criar Conta” e deve ter um saldo mínimo de XLM, que é determinado pela reserva básica obrigatória multiplicada pelo número de subentradas que a conta possui. Uma conta possui várias propriedades, como um identificador exclusivo (ID da conta), saldos para diferentes ativos, assinantes e limites de segurança baixa, média e alta.

Ativos: Emissão de ativos nativos e personalizados na Stellar

Os ativos na rede Stellar podem representar moedas fiduciárias, criptomoedas ou qualquer outra forma de valor. Cada ativo é identificado por um código de ativo e pela conta do emissor. A emissão de um ativo é feita por meio de uma operação de pagamento do emissor para outra conta. Os ativos são controlados pelas contas emissoras, que podem definir sinalizadores de autorização e vincular aos metadados sobre o ativo. Os ativos emitidos na Stellar também podem ser usados em contratos inteligentes por meio do Stellar Asset Contract.

Operações e transações: tipos e como elas mudam de estado

As operações são as instruções individuais que podem ser incluídas em uma transação. Eles variam de pagamentos ao gerenciamento de ofertas na bolsa descentralizada e alterações na configuração da conta. As transações agrupam essas operações e as enviam à rede para serem aplicadas ao razão. As transações são atômicas; se alguma operação dentro de uma transação falhar, toda a transação falhará.

Contratos inteligentes: capacidades e limitações no Stellar

Stellar introduziu contratos inteligentes por meio da plataforma Soroban. Os contratos inteligentes no Stellar são pedaços de código que podem executar operações no blockchain. Eles são compostos de bytecode Wasm e armazenados nas entradas do razão CONTRACT_DATA. Os contratos inteligentes podem ter suas próprias entradas de armazenamento no livro-razão, que podem ser temporárias ou persistentes, e ter diferentes custos e tempos de vida associados a eles.

Cada uma dessas estruturas e componentes de dados desempenha um papel crítico na capacidade da Stellar de fornecer uma infraestrutura financeira escalável e flexível. O desenho da rede em torno destes elementos permite uma ampla gama de operações financeiras, desde simples pagamentos até instrumentos financeiros complexos e contratos inteligentes.

Recursos estelares avançados

Ciclo de vida de uma transação desde o envio até a confirmação

Aqui está um resumo do ciclo de vida da transação Stellar:

1. Criação: Uma transação é iniciada por um usuário que especifica a conta de origem, número de sequência, operações, taxa e quaisquer pré-condições necessárias.
2. Assinatura: O envelope da transação é formado assinando a transação com as chaves necessárias. Isso pode envolver vários signatários para configurações mais complexas.
3. Envio: O envelope da transação é enviado à rede Stellar usando Horizon ou diretamente ao Stellar Core.
4. Propagação: Após a validação, o Stellar Core propaga a transação para todos os servidores conectados, garantindo seu alcance pela rede.
5. Preparação do conjunto de transações candidatas: Durante o fechamento do razão, cada validador reúne transações válidas do período recente e monta um conjunto de transações candidatas. Se necessário, as transações são priorizadas com base na taxa de inclusão.
6. Nomeação do Conjunto de Transações: Cada validador nomeia seu conjunto de transações candidato para a rede.
7. Resolução do Stellar Consensus Protocol (SCP): o SCP resolve quaisquer discrepâncias entre conjuntos de transações candidatas, determinando o conjunto de transações final, o tempo de fechamento do razão e quaisquer atualizações de protocolo.
8. Determinação da ordem de aplicação de transação: A ordem de aplicação de transação é calculada, embaralhando o conjunto para introduzir incerteza e manter a ordem do número de sequência nas contas.
9. Cobrança de taxas: As taxas para todas as transações são cobradas simultaneamente.
10. Aplicação de Transação: Cada transação é aplicada na ordem determinada, consumindo números de sequência de contas, verificando novamente a validade e executando operações.
11. Atualizações de protocolo: se ocorrer uma atualização de protocolo, as atualizações necessárias serão implementadas, modificando o estado do razão e os parâmetros do cabeçalho. Isso marca o fim do ciclo de vida e o processo começa novamente.

Propostas de Ecossistemas Estelares (SEPs)

SEPs são propostas de melhorias ou recursos que melhoram a interoperabilidade e funcionalidade da rede Stellar. Eles servem como protocolos padronizados que desenvolvedores e organizações podem implementar para garantir compatibilidade e interações suaves dentro do ecossistema Stellar.

Os SEPs cobrem vários aspectos das operações da rede Stellar, desde protocolos básicos de transação até recursos mais complexos, como pagamentos transfronteiriços e recuperação de contas. Eles são discutidos, criados e atualizados de forma colaborativa, muitas vezes com contribuições da comunidade Stellar mais ampla.

SEPs notáveis incluem:

• SEP-0001: Arquivos Stellar TOML, que fornecem informações essenciais sobre os participantes da rede.
• SEP-0006: API de depósito e retirada, simplificando o processo de depósito e retirada de ativos.
• SEP-0010: Autenticação, que oferece um método para os clientes autenticarem usuários.
• SEP-0012: API KYC, padronizando a troca de informações do Know Your Customer.
• SEP-0024: Depósitos e saques interativos, melhorando a experiência do usuário para interações não API.
• SEP-0031: API de pagamentos transfronteiriços, definindo protocolos de interação entre instituições financeiras.
  Esses SEPs são cruciais para garantir uma abordagem uniforme e padronizada para casos de uso comuns da rede Stellar, contribuindo significativamente para a evolução da rede e a integração de novos serviços e recursos.