NEAR Protocol: Validação sem estado Explicada

Aviso Legal: Este artigo destina-se apenas a fins informativos e não constitui aconselhamento financeiro ou de investimento. Os mercados de Criptomoeda são voláteis e especulativos. Consulte um consultor financeiro qualificado antes de tomar decisões de investimento.

Índice

["- As Origens da NEAR: Fundadores, História e Missão","- Como o Protocolo NEAR Funciona: Consenso, Tokens e o Básico","- Ecossistema da NEAR: O Que Pode Construir e Fazer","- Compreender o Sharding Blockchain: A Base para Tudo o Que Se Segue","- O Roteiro do Nightshade Sharding: Do Lançamento à Validação Stateless","- O Que É a Validação Stateless da NEAR?","- NEAR vs. Ethereum vs. Solana: Como as Arquiteturas Se Comparam","- Perguntas Frequentes","- Conclusão: Porque é Que a Validação Stateless Importa para o Futuro da NEAR"]

O NEAR Protocol é uma blockchain layer-1 de proof-of-stake concebida para a escalabilidade através de uma arquitetura de sharding chamada Nightshade. A sua criptomoeda nativa, o NEAR token, alimenta as taxas de gás, o staking de validadores e a governação do protocolo. A atualização de validação stateless do protocolo (Fase 2 do roteiro da Nightshade) reduz os requisitos de hardware dos validadores e faz avançar a descentralização da rede, visando mais de 100.000 transações por segundo (TPS) em escala total.

O Trilema da blockchain, comumente atribuído a Vitalik Buterin, postula que uma blockchain pode alcançar no máximo duas de três propriedades de cada vez: escalabilidade, segurança e descentralização. As escolhas arquitetónicas do NEAR Protocol, particularmente a validação sem estado, são concebidas para abordar as três. Até ao final deste artigo, conseguirá explicar o que é o NEAR Protocol, descrever como a validação sem estado difere da validação com estado, compreender o que fazem as testemunhas de estado (state witnesses) e os validadores de blocos (chunk validators), e posicionar a validação sem estado no roteiro de desenvolvimento do NEAR em relação ao trabalho de arquitetura sem estado da Ethereum.

As Origens da NEAR: Fundadores, História e Missão

O NEAR Protocol foi fundado em 2018 por Illia Polosukhin e Alexander Skidanov. Polosukhin é coautor do emblemático artigo de 2017 "Attention Is All You Need", a investigação que introduziu a arquitetura Transformer subjacente aos grandes modelos de linguagem atuais, incluindo o GPT e o BERT. Skidanov é um antigo engenheiro da Google com experiência em investigação de sistemas distribuídos. As suas credenciais combinadas colocaram o NEAR Protocol, desde a sua fundação, nas mãos de investigadores que já tinham produzido trabalho fundamental em aprendizagem automática e computação distribuída em grande escala.

A motivação fundacional foi prática: construir uma blockchain de camada 1 na qual os programadores pudessem efetivamente lançar aplicações sem sacrificar a escalabilidade. Na altura, as blockchains existentes forçavam os construtores a escolher entre a experiência do programador e o débito da rede. O objetivo de design da NEAR era quebrar esse trade-off através de uma arquitetura de sharding construída de raiz.

O NEAR Protocol lançou a sua mainnet em abril de 2020. A NEAR Foundation, uma organização sem fins lucrativos, supervisiona o desenvolvimento do protocolo, os programas de subsídios e o crescimento do ecossistema. A Fundação é distinta do NEAR Protocol a rede e do NEAR token o ativo. Esta distinção é importante ao ler comunicações oficiais sobre o projeto.

Como Funciona o Protocolo NEAR: Consenso, Tokens e as Noções Básicas

O NEAR Protocol protege a sua rede através de um modelo de consenso proof-of-stake, no qual os validadores investem em staking de tokens NEAR como colateral económico para participar na produção e validação de blocos.

Proof-of-Stake: Como o NEAR Protege a Rede

O Proof-of-Stake é o mecanismo de consenso que a NEAR utiliza para selecionar validadores e proteger a rede contra comportamentos desonestos. Os validadores bloqueiam tokens NEAR como garantia económica através de um processo chamado staking. São depois selecionados para produzir blocos com base na dimensão do seu investimento em staking. A NEAR utiliza um modelo de proof-of-stake (PoS) por patamares: os validadores acima de um limite mínimo de investimento em staking são elegíveis para seleção, sendo que investimentos em staking maiores aumentam a probabilidade de seleção. Os validadores que se comportem de forma desonesta arriscam-se ao slashing, o mecanismo de penalização que destrói uma parte dos tokens em staking de um validador se este agir contra as regras do protocolo ou ficar offline.

A finalidade do bloco na NEAR é regida por um algoritmo chamado Doomslug, que permite que a produção de blocos prossiga sem esperar pela finalidade total tolerante a falhas bizantinas (Byzantine fault-tolerant) em cada bloco. O Doomslug gere a forma como os blocos atingem a finalidade; o Nightshade gere a forma como a cadeia é particionada entre shards. Estes são componentes distintos da arquitetura da NEAR, e não termos intercambiáveis.

Os requisitos de hardware para validadores são moldados diretamente pelo design de sharding da NEAR. Antes da validação sem estado (stateless validation), os validadores que armazenavam o estado completo do shard enfrentavam exigências significativas de disco e memória. Essa ligação entre o custo do hardware e a participação dos validadores é o problema arquitetónico que a validação sem estado foi concebida para resolver. Estão disponíveis detalhes completos na documentação para validadores do Protocolo NEAR.

O Token da NEAR: Taxas de Gas, Staking e Governação do Protocolo

O Token NEAR é a Criptomoeda nativa do NEAR Protocol, servindo três funções principais: pagar taxas de gás (os custos de transação pagos aos validadores pelo processamento da atividade da rede), fornecer colateral de Staking para validadores e permitir a participação na governação do protocolo.

A NEAR produz blocos aproximadamente a cada um segundo. A rede processa atualmente milhares de transações por segundo (TPS) nas suas shards ativas, com um objetivo de arquitetura a Longo prazo de mais de 100.000 TPS em sharding total com validação stateless. Esse valor é um objetivo de design, não uma reivindicação de desempenho atual. A arquitetura foi construída para atingir esse rendimento ao distribuir o processamento de transações por shards paralelas, em vez de processar cada transação numa única cadeia. As recompensas Staking compensam os validadores pela sua participação na segurança da rede como um incentivo de participação na rede, e não como um produto de investimento.

Ecossistema da NEAR: O Que Pode Construir e Fazer

O NEAR Protocol suporta uma gama de aplicações descentralizadas (dApps) em DeFi, gaming, NFTs e plataformas sociais Web3. Os seguintes componentes do ecossistema dão aos desenvolvedores e utilizadores várias formas de interagir com a rede:

• Desenvolvimento de Smart Contract: Os contratos na NEAR são escritos em Rust ou JavaScript/TypeScript e compilados para WebAssembly (WASM), um formato binário portátil utilizado como o runtime de execução de Smart Contract na NEAR. O SDK da NEAR suporta ambas as línguas, tornando a Plataforma acessível a uma vasta base de programadores.
• Acesso para programadores de Ethereum: Aurora, a camada de compatibilidade EVM da NEAR, permite que os programadores de Ethereum implementem Smart Contract de Solidity existentes na NEAR com modificações mínimas. A Aurora é um produto separado construído sobre o Protocolo NEAR, não fazendo parte do ambiente WASM nativo da NEAR.
• Movimentação de ativos entre cadeias: A Rainbow Bridge, a ponte de ativos Ethereum da NEAR, permite transferências de ativos trustless entre o Protocolo NEAR e a Ethereum. Trustless aqui significa que a ponte opera sem exigir confiança numa entidade central, permitindo que os utilizadores movam tokens entre as duas redes sem depender de um custodiante numa estrutura Centralizada.
• Disponibilidade de dados para Rollups: A NEAR também oferece uma camada de disponibilidade de dados (NEAR DA) que permite que Rollups de Ethereum e outras cadeias utilizem a arquitetura de sharding da NEAR para uma disponibilidade de dados de baixo custo e elevado débito, alargando os benefícios da arquitetura da NEAR para além do seu próprio ecossistema.

Os programadores prontos para construir podem começar com a documentação para programadores NEAR em docs.near.org, que abrange na totalidade o NEAR SDK, a implementação de Smart Contract e as ferramentas para programadores.

Compreender a arquitetura de sharding da NEAR é o próximo passo para perceber como a rede entrega este ecossistema à escala.

Compreender o Sharding da Blockchain: A Base para Tudo o que se Segue

O sharding é a técnica arquitetónica no centro do design de escalabilidade do Protocolo NEAR, e compreendê-la é a base para entender a validação sem estado.

O Que É o Sharding Blockchain?

Blockchain o sharding é uma técnica de particionamento horizontal emprestada do design de bases de dados que divide a carga de processamento de transações de uma blockchain por múltiplas partições de processamento paralelo chamadas shards. Em vez de cada nó processar todas as transações (que é como funcionam o Bitcoin e o Ethereum pré-sharding), o sharding permite o processamento paralelo em múltiplas cadeias simultaneamente. Pense nisso como filas de caixa paralelas num supermercado: em vez de uma única fila processar todos os clientes sequencialmente, múltiplas filas lidam com diferentes clientes ao mesmo tempo, multiplicando o débito efetivo do sistema.

O sharding introduz um desafio de coordenação que as arquiteturas de cadeia única evitam. Quando uma transação envolve contas ou contratos inteligentes em diferentes shards, o protocolo deve coordenar entre shards para a completar, exigindo recibos e mensagens de retorno (callback) através das fronteiras dos shards. Estas são designadas por transações cross-shard, e a gestão desta sobrecarga de coordenação é um dos problemas centrais de design na arquitetura de uma Blockchain em shards. Isto liga-se diretamente à razão pela qual a validação stateless é importante para a escalabilidade a longo prazo da NEAR.

Nightshade: A Arquitetura de Sharding da NEAR

Nightshade é a arquitetura de sharding do NEAR Protocol que mantém uma única blockchain lógica, dividindo o processamento de transações entre shards paralelos, cada um produzindo um subconjunto de transações chamado chunk por bloco. Todos os chunks de todos os shards são incluídos no mesmo bloco, mantendo a aparência de uma única cadeia unificada, ao mesmo tempo que permite o processamento paralelo subjacente.

Aqui está como o Nightshade processa as transações:

1. Cada conta na NEAR é atribuída a um fragmento (shard) específico com base no seu ID de conta
2. As transações são encaminhadas para o fragmento (shard) que detém a conta do remetente
3. Cada fragmento (shard) produz um pedaço (chunk) de transações para esse período do bloco
4. Todos os pedaços (chunks) de todos os fragmentos (shards) ativos são reunidos num único bloco
5. Os produtores de blocos validam o bloco; os validadores de pedaços (chunk validators) (pós-Fase 2) verificam os pedaços (chunks) individuais

A partir de 2024, o NEAR opera com seis shards ativos, conforme a documentação de sharding Nightshade do NEAR.). A Fase 3+ do roteiro Nightshade introduz o re-sharding dinâmico, que permitirá que o número de shards escale automaticamente com base na procura da rede, em vez de ser fixo.

As transações inter-shard requerem passos de coordenação adicionais: o fragmento de origem gera um recibo, que o fragmento de destino processa num bloco subsequente. Esta complexidade de coordenação aumenta com o número de fragmentos. A validação sem estado reduz os encargos do lado do validador na gestão de estado através dos limites de fragmento, ao desacoplar totalmente o armazenamento de estado do trabalho de validação, contribuindo para uma execução inter-shard mais eficiente em escala.

Compreender o desenvolvimento faseado do Nightshade é o contexto essencial para colocar a validação sem estado no roteiro, que a secção seguinte aborda.

O Roteiro de Sharding Nightshade: Do Lançamento à Validação sem Estado

A arquitetura de sharding Nightshade foi implementada em fases, com cada fase a alterar a forma como os validadores interagem com o estado do shard.

A transição da Fase 1 para a Fase 2 é o cerne conceptual deste artigo. Na Fase 1, cada validador armazenava localmente o estado completo do seu shard atribuído, um encargo de hardware significativo que crescia à medida que o shard acumulava mais dados de conta e armazenamento de contratos. Na Fase 2, esse requisito de armazenamento é eliminado totalmente para os validadores de chunks: recebem exatamente o estado de que necessitam para cada chunk na forma de uma prova de estado (state witness), verificam o chunk e descartam a prova.

A Fase 2 (validação sem estado) é o foco da próxima secção: exatamente o que é, como funciona e o que muda tanto para validadores como para utilizadores.

O Que É a Validação Stateless da NEAR?

A validação sem estado (Stateless validation) é uma atualização do NEAR Protocol (Fase 2 do Nightshade) em que os validadores de fragmentos verificam fragmentos de transação sem armazenar o estado completo do shard. Em vez de manter dados de estado persistentes localmente, os validadores recebem testemunhos de estado (state witnesses), pacotes de dados criptográficos gerados pelos produtores de blocos, contendo exatamente a informação necessária para verificar cada fragmento.

A validação sem estado não é exclusiva da NEAR; é uma abordagem arquitetónica que está a ser explorada em múltiplos ecossistemas de Blockchain. A implementação da NEAR é uma implementação específica e concreta na camada de execução, distinta do roteiro de clientes sem estado da Ethereum, que opera na camada de acesso a dados. A terminologia oficial da NEAR para esta funcionalidade é "validação sem estado", e não "clientes sem estado" (termo da Ethereum) ou "execução sem estado".

Para a especificação técnica completa, consulte o anúncio de validação sem estado da NEAR Foundation.)

O Problema: Porquê a Validação com Estado não Escala

Num modelo de sharding com estado, cada validador deve armazenar e manter localmente o estado completo da sua shard atribuída. À medida que a Blockchain cresce, isto cria três problemas cumulativos: inflação nos custos de hardware que exclui validadores mais pequenos, pressão de centralização que concentra a validação em operadores de nós bem financiados e um teto de escalabilidade onde a adição de mais shards multiplica os requisitos de armazenamento proporcionalmente em todo o conjunto de validadores.

A tabela abaixo mostra como a validação com estado (stateful) e sem estado (stateless) se comparam em cinco dimensões:

À medida que a rede cresce e o estado se acumula, o modelo com estado acaba por forçar uma escolha: aumentar ainda mais os requisitos de hardware, reduzir a contagem de shards ou aceitar a centralização dos validadores. A validação sem estado (stateless) quebra essa restrição ao separar quem armazena o estado de quem verifica as transações.

A Solução: Definição de Validação sem Estado

A validação sem estado remove o requisito de armazenamento de estado dos validadores de fragmentos. Em vez de manter uma cópia local do estado da partição, um validador de fragmento recebe precisamente os dados de estado de que necessita para cada fragmento que verifica, empacotados como uma testemunha de estado do produtor de blocos. Após a verificação, a testemunha é descartada. Não ocorre armazenamento persistente.

A consequência prática é que os validadores já não necessitam de capacidade de disco significativa para reter o estado do shard. A rede pode aumentar o número de shards para melhorar o débito sem aumentar proporcionalmente os requisitos de armazenamento por validador. O trabalho de validação e o trabalho de armazenamento de estado são agora realizados por participantes diferentes com perfis de hardware diferentes: produtores de blocos que mantêm o estado e validadores de chunks que verificam sem o armazenar.

Testemunhos de Estado: A Chave Criptográfica

Uma testemunha de estado no NEAR Protocol é um pacote de dados criptográficos gerado por um produtor de blocos que contém todos os saldos de conta e valores de armazenamento de contrato de que um validador de fatias (chunk validator) necessita para verificar uma fatia de transação específica, sem exigir que o validador armazene localmente o estado completo do shard.

O mecanismo funciona em cinco etapas:

1. Um produtor de blocos mantém o estado total do shard e produz um chunk para o shard que lhe foi atribuído
2. O produtor de blocos gera um testemunho de estado para esse chunk, contendo os valores de estado relevantes extraídos da trie de estado da NEAR (a estrutura de dados criptográfica que regista todos os saldos de contas e o armazenamento de contratos)
3. O testemunho de estado é transmitido aos validadores de chunks atribuídos a esse shard para este bloco
4. Os validadores de chunks utilizam o testemunho para verificar a correção de cada transação no chunk
5. Os validadores de chunks descartam o testemunho após a verificação, sem armazenamento de estado persistente

Pense numa testemunha de estado como um recibo certificado do produtor de blocos. Prova que a conta tinha saldo suficiente e o estado do contrato era válido no momento da transação, sem que o validador precise de manter todo o livro-razão. O recibo contém exatamente o que é necessário para verificar essa transação específica, e nada mais.

O termo utilizado em toda a especificação do protocolo NEAR é "state witness" (testemunha de estado), não "state proof" (prova de estado) ou qualquer outra variante. Os leitores que procuram profundidade nas especificações técnicas podem consultar o repositório Propostas de Melhoria NEAR (NEPs)).

Validador de Fragmentos vs. Produtores de Blocos: Duas Camadas de Participação na Rede

Um validador de chunks na NEAR é um nó validador que verifica um chunk de transação específico utilizando uma testemunha de estado fornecida por um produtor de blocos, sem armazenar o estado total do shard localmente.

Os produtores de blocos e validadores de segmentos (chunk validators) formam uma arquitetura de duas camadas:

• Os produtores de blocos mantêm o estado total da shard, produzem blocos e geram testemunhos de estado (state witnesses) para cada fragmento (chunk) que produzem. Possuem requisitos de hardware mais elevados porque devem armazenar e atualizar continuamente o estado da shard.
• Os validadores de fragmentos (chunk validators) recebem os testemunhos de estado dos produtores de blocos, utilizam-nos para verificar as transações num fragmento específico e, em seguida, eliminam os testemunhos. Não mantêm um estado persistente e não produzem blocos.

Os validadores de fragmentos são rotacionados aleatoriamente entre fragmentos por época, sendo que cada época dura aproximadamente 12 horas na NEAR. Esta rotação impede que qualquer validador seja atribuído ao mesmo fragmento tempo suficiente para conspirar com outros ou se tornar uma superfície de ataque visada para esse fragmento.

Dado que os validadores de fragmentos (chunk validators) não armazenam o estado persistente, o custo de capital para operar um é substancialmente inferior ao de operar um nó validador de produção de blocos. Isto alarga o espectro de quem pode participar na segurança da rede NEAR.

O que a Validação Sem Estado Significa para a Descentralização e Escalabilidade

A validação sem estado produz três resultados interligados para a rede NEAR: maior descentralização, escalabilidade melhorada e progresso mensurável no Trilema da blockchain.

Descentralização. Requisitos de hardware mais baixos para validadores de blocos expandem o conjunto de validadores ao reduzir a barreira de capital para operar um nó validador. Os produtores de blocos ainda exigem especificações de hardware mais elevadas, mas os validadores de blocos representam a parte maior e crescente do trabalho de validação ativa à medida que o número de fragmentos (shards) aumenta. O resultado é um caminho mais amplo e acessível para a participação na segurança da rede.

Escalabilidade. O desacoplamento do armazenamento de estado do trabalho de validação significa que a NEAR pode aumentar o número de shards sem aumentar proporcionalmente os requisitos de hardware por validador. A rede tem como alvo mais de 100.000 TPS com fragmentação completa e validação sem estado, um objetivo de design suportado pela arquitetura, não um indicador de desempenho atual. O débito de validação já não fica estrangulado pela entrada/saída do armazenamento de estado, que foi a principal limitação na Fase 1.

Blockchain avanço do trilema. O trilema da blockchain (comumente atribuído a Vitalik Buterin) sustenta que uma blockchain pode alcançar, no máximo, duas entre escalabilidade, segurança e descentralização simultaneamente. A validação sem estado aborda as três simultaneamente. A escalabilidade melhora através de uma maior taxa de processamento de validação por fragmento. A descentralização melhora através de uma menor exigência de hardware para os validadores de fragmentos. A segurança melhora através da rotação aleatória de validadores de fragmentos que previne ataques direcionados a fragmentos específicos.

Principais conclusões:

• A validação sem estado é a atualização Phase 2 Nightshade da NEAR, que remove o requisito de armazenamento de estado dos validadores de fragmentos.
• Os produtores de blocos geram testemunhos de estado; os validadores de fragmentos usam-nos para verificar os fragmentos e depois descartam-nos.
• Os validadores de fragmentos não armazenam o estado completo da shard. Esta é a distinção definidora em relação à validação com estado.
• Requisitos de hardware inferiores para os validadores de fragmentos alargam quem pode participar na segurança da rede.
• A NEAR tem como alvo mais de 100.000 TPS com sharding completo; a validação sem estado remove um gargalo principal nesse caminho

Para compreender como a abordagem da NEAR se compara ao que a Ethereum e a Solana estão a construir, a próxima secção analisa os trade-offs arquiteturais entre estas três redes.

NEAR vs. Ethereum vs. Solana: Como as Arquiteturas se Comparam

O NEAR Protocol, o Ethereum e o Solana representam três abordagens arquitetónicas distintas para o mesmo desafio central: alcançar um elevado débito de transações à escala. Compreender as diferenças ajuda a avaliar os compromissos de design de cada protocolo sem classificar um como superior.

NEAR vs. Ethereum: Sharding de Execução vs. Sharding de Dados

O NEAR e o Ethereum diferem em três dimensões arquiteturais fundamentais: a sua abordagem de sharding, a sua implementação de arquitetura stateless e as suas ferramentas para programadores.

Relativamente ao sharding, a NEAR opta pelo sharding de execução através do Nightshade. A carga de trabalho do processamento de transações em si é dividida em shards paralelos, com cada shard a produzir chunks que são reunidos em blocos. A Ethereum opta pelo sharding de dados através do danksharding (a abordagem de sharding de disponibilidade de dados da Ethereum), que se foca em fornecer armazenamento de dados barato para rollups de Layer-2 em vez de realizar o sharding da execução na camada base. O escalonamento da execução da Ethereum é gerido por rollups construídos sobre a cadeia base, e não através da partição da própria cadeia base.

Relativamente à arquitetura sem estado, a validação sem estado da NEAR é uma implementação ativa da Fase 2. O Ethereum tem um roteiro para clientes sem estado construído em torno de árvores Verkle, uma estrutura de dados criptográfica que permite aos clientes leves do Ethereum verificar o estado sem armazenar a árvore de estado completa, que permanece em desenvolvimento ativo. Tanto a NEAR quanto o Ethereum estão a seguir arquiteturas sem estado, mas em diferentes camadas. A abordagem da NEAR é ao nível da camada de execução e validação; o trabalho de cliente sem estado do Ethereum opera na camada de acesso a dados. Estas são abordagens paralelas ao mesmo problema fundamental, não implementações concorrentes do mesmo design.

Relativamente às ferramentas de desenvolvimento, a NEAR utiliza WebAssembly (WASM) como o seu ambiente de execução de Smart Contract, com Rust e JavaScript/TypeScript como as principais linguagens de Smart Contract. O Ethereum utiliza a Máquina Virtual Ethereum (EVM) com Solidity como linguagem principal. A NEAR oferece compatibilidade com a EVM através da Aurora, tornando-a acessível aos programadores de Solidity sem exigir que aprendam Rust ou JavaScript para o desenvolvimento de contratos.

NEAR e Ethereum foram concebidos com diferentes compromissos arquitetónicos, em vez de serem diretamente comparáveis num único eixo de desempenho. Para o roteiro detalhado de sharding de dados da Ethereum, consulte roteiro de danksharding da Ethereum.

NEAR vs. Solana: Escala com Sharding vs. Velocidade de Single-Chain

A Solana segue um caminho diferente para obter um elevado rendimento: uma arquitetura de cadeia única que processa todas as transações numa só cadeia sem fragmentação (sharding), baseando-se em requisitos elevados de hardware para os validadores de forma a sustentar o desempenho da rede. Este design alcança um rendimento significativo, mas coloca o ónus dos custos de hardware em cada validador da rede, o que limita o número de participantes independentes que podem operar nós validadores de forma economicamente viável.

A arquitetura fragmentada da NEAR distribui a carga de trabalho por fragmentos paralelos e, com validação sem estado, reduz os requisitos de hardware por validador para validadores de fragmentos. A diferença na filosofia de design é uma questão de compromissos: a Solana prioriza a consistência de desempenho numa única cadeia; a NEAR distribui a carga por fragmentos para preservar a acessibilidade dos validadores à medida que o débito aumenta.

Perguntas Frequentes sobre o NEAR Protocol e Validação Sem Estado

As seguintes questões abordam as consultas de pesquisa mais comuns sobre o NEAR Protocol e a validação sem estado.

O que é o NEAR Protocol?

NEAR Protocol é uma blockchain layer-1 proof-of-stake concebida para um elevado rendimento através de uma arquitetura de sharding chamada Nightshade. Os validadores devem investir em staking do Token NEAR para participar na produção de blocos e na segurança da rede. O protocolo visa atingir mais de 100.000 TPS à escala total de sharding e lançou a sua Mainnet em abril de 2020. A sua atualização de validação stateless (Fase 2) reduz os requisitos de hardware dos validadores e alarga a participação na rede.

O que é a validação stateless em NEAR?

A validação sem estado é a atualização Nightshade Fase 2 da NEAR, na qual os validadores de segmentos verificam segmentos de transação sem armazenar o estado completo do shard localmente. Os produtores de blocos geram pacotes de dados criptográficos chamados testemunhos de estado para cada segmento. Os validadores de segmentos recebem estes testemunhos, verificam as transações e descartam os testemunhos. O resultado são requisitos de hardware mais baixos para a validação e um modelo de participação de validadores mais acessível.

O que é o sharding Nightshade?

Nightshade é a arquitetura de sharding do Protocolo NEAR que mantém uma única blockchain lógica enquanto divide o processamento de transações entre shards paralelos, cada um produzindo um fragmento (chunk) de transações por bloco. Todos os fragmentos são reunidos num único bloco. As transações são atribuídas aos shards por ID de conta. Desde 2024, a NEAR opera seis shards, com a Fase 3+ a introduzir o resharding dinâmico para escalar o número de shards com base na procura.

Quem criou o Protocolo NEAR?

O NEAR Protocol foi cofundado em 2018 por Illia Polosukhin e Alexander Skidanov. Polosukhin é coautor do artigo de 2017 "Attention Is All You Need", que introduziu a arquitetura Transformer subjacente aos modelos de IA modernos, incluindo o GPT. Skidanov é um antigo engenheiro da Google com experiência em sistemas distribuídos. O protocolo foi lançado na Mainnet em abril de 2020, com a NEAR Foundation a atuar como a entidade gestora sem fins lucrativos.

O que é um validador de chunks?

Um validador de chunks na NEAR é um nó validador que verifica um chunk de transação específico dentro de um bloco, utilizando um state witness fornecido por um produtor de blocos, sem armazenar o estado completo do shard que lhe foi atribuído. Os valisadores de chunks são rodados aleatoriamente entre shards em cada época, reduzindo o risco de colusão. Como não requerem armazenamento de estado persistente, os seus requisitos de hardware são substancialmente inferiores aos dos validadores que produzem blocos.

O que são state witnesses?

As State witnesses são pacotes de dados criptográficos que os produtores de blocos geram para cada chunk que produzem. Cada witness contém os saldos das contas e os valores de armazenamento de contratos necessários para verificar as transações nesse chunk, extraídos da trie de estado. Os validadores de chunks utilizam a witness para verificar a correção das transações e, em seguida, descartam-na. As State witnesses são o que torna a validação sem estado (stateless validation) possível: elas transportam exatamente a informação de estado necessária para a verificação, sem que o validador precise de armazenar o livro-razão completo.

Quão rápido é o Protocolo NEAR?

A NEAR produz blocos aproximadamente a cada um segundo, conferindo-lhe tempos de finalidade de transação baixos em comparação com muitas redes de camada 1. A taxa de transferência sustentada atual nas shards ativas é medida em milhares de TPS, com a arquitetura concebida para atingir mais de 100.000 TPS com a escala total de sharding e validação sem estado. A velocidade na NEAR tem duas dimensões: a taxa de transferência (TPS em todas as shards) e a latência (tempo até à finalidade), ambas melhoram à medida que a contagem de shards aumenta sob o modelo Nightshade.

Em que fase está atualmente o roteiro de sharding da NEAR?

Desde o final de 2024, a NEAR está a operar na Fase 2 (validação sem estado), que está ativa na Mainnet. A Fase 0 (lançamento da Mainnet sem sharding de estado) e a Fase 1 (sharding de estado com estado retido pelo validador) estão ambas concluídas. A Fase 3+ (resharding dinâmico, onde a contagem de shards aumenta com base na procura) está em desenvolvimento ativo. Verifique o Status de implementação atual e as atualizações do roteiro em near.org/blog.

Como é que a NEAR difere da Ethereum?

NEAR e Ethereum diferem principalmente em três áreas. Primeiro, a sua abordagem de sharding: NEAR utiliza sharding de execução (Nightshade) para distribuir o processamento de transações; Ethereum utiliza sharding de dados (danksharding) para apoiar rollups de Camada 2, com a escalabilidade de execução a ficar a cargo desses rollups. Segundo, o Status da sua arquitetura stateless: NEAR tem validação stateless ativa; o trabalho no cliente stateless da Ethereum via árvores Verkle ainda está em desenvolvimento. Terceiro, as suas ferramentas para desenvolvedores: o ambiente nativo da NEAR utiliza WASM e Rust/JavaScript; a Ethereum utiliza a EVM e Solidity nativamente.

NEAR Protocol é um bom investimento?

Este artigo não fornece conselhos de investimento e não pode avaliar o NEAR Protocol como um investimento. Os preços de Token e os números de adoção da rede mudam rapidamente. Para obter informações sobre o roteiro técnico, consulte o site oficial da NEAR Foundation em near.org. Para decisões de investimento, consulte os dados de mercado atuais e a análise financeira independente de um consultor financeiro qualificado.

Conclusão: Porquê a Validação sem Estado Importa para o Futuro do NEAR

A atualização de validação sem estado (stateless validation) do NEAR Protocol representa a mudança estrutural mais significativa na arquitetura Nightshade desde o lançamento da mainnet. Ao dissociar o armazenamento do estado do validador do trabalho de validação através de testemunhas de estado (state witnesses) e validadores de blocos (chunk validators), a validação sem estado quebra a ligação direta entre o crescimento da blockchain e o custo de hardware do validador. Esta é a resposta prática ao desafio do trilema da blockchain que abriu este artigo: mais participantes podem validar, mais shards podem ser adicionados e a rede torna-se mais difícil de atacar através da concentração direcionada de shards.

A Fase 3+ (repartição dinâmica) é o próximo marco no roteiro da NEAR. Permitirá que o número de shards ativos escale automaticamente em resposta à carga da rede, em vez de exigir atualizações manuais do protocolo. A arquitetura construída através da Fase 2 fornece a base para que essa escala dinâmica funcione sem aumentar proporcionalmente o fardo do hardware em validadores individuais.

Para os leitores que pretendem ir mais longe, os próximos passos dependem da sua perspetiva:

• Investidores e investigadores: Siga o site oficial da NEAR Foundation em near.org e o blog da NEAR Foundation para Comunicados sobre o roteiro, atualizações de desenvolvimento da Fase 3+ e notícias do ecossistema.
• Programadores: A documentação para programadores da NEAR em docs.near.org abrange o SDK da NEAR, a implementação de Smart Contract em Rust e JavaScript/TypeScript, e a arquitetura técnica completa do Nightshade.
• Validadores e operadores de nós: A documentação para validadores do protocolo NEAR) detalha os requisitos para validadores, as mecânicas de Staking e as especificações de hardware tanto para produtores de blocos como para validadores de blocos (chunk validators) sob validação sem estado (stateless validation).

A validação stateless não é um simples ajuste de desempenho. É um redesenho arquitetural de quem pode participar na segurança de uma Blockchain com sharding, e esse redesenho confere ao Protocolo NEAR um caminho credível para escalar a capacidade de processamento sem escalar a centralização.