Bitroot rompe com a alta performance da blockchain pública: 400ms de confirmação + 25600 TPS por trás do código técnico

A origem do problema: por que o Blockchain é tão lento

Imagine que você está trocando um token no ETH, precisa esperar 12 segundos para a confirmação, e cada transação tem uma taxa exorbitante. Isso não é um caso isolado — é a dor de cabeça de toda a indústria.

Ethereum só consegue processar 15 transações por segundo, e o mecanismo de consenso BFT tradicional processa as transações de forma sequencial, como uma autoestrada de uma única faixa; não importa quão potente seja o seu carro, você ainda terá que esperar na fila.

Bitroot tem que quebrar este feitiço. Ele alcançou isso através de 4 inovações principais - consenso Pipeline BFT, EVM paralelo otimista, fragmentação de estado e agregação de assinaturas BLS -:

• Tempo de confirmação: 400ms (30 vezes mais rápido que o Ethereum)
• Throughput: 25,600 TPS (comparable to Solana)
• Taxa de Gas: apenas 1/10 a 1/50 do Ethereum
• Compatibilidade: suporte total a EVM, migração sem costura do ecossistema Ethereum

Técnica fatal 1: Pipeline BFT - Transformando o consenso em uma linha de montagem

As três grandes falhas do BFT tradicional

O consenso BFT tradicional é como uma linha de montagem em uma fábrica que quebrou. Cada bloco deve esperar que o bloco anterior seja completamente confirmado antes de começar, com uma dependência sequencial severa. Mesmo soluções de destaque como o Tendermint precisam passar pelas quatro fases Propose→Prevote→Precommit→Commit, passo a passo, sem qualquer aceleração no meio.

Pior ainda, quanto mais validadores houver, mais os custos de comunicação aumentam em nível quadrático. 100 validadores significam 10.000 mensagens, e cada validador ainda precisa validar 100 assinaturas, nessa altura o tempo para validar as assinaturas é maior do que o tempo para alcançar o consenso.

A solução do Bitroot: pipeline em paralelo

Inovação central em quatro palavras: desvio de execução.

Bitroot permite que blocos de diferentes alturas avancem em paralelo em diferentes estágios:

• Bloco N-1 está fazendo Commit (fase de confirmação final)
• Bloco N está na fase de Precommit (fase de compromisso)
• Bloco N+1 está fazendo Prevotação (votação preliminar)
• Bloco N+2 está na fase de Proposta

Dessa forma, vários blocos fluem simultaneamente no tubo, preenchendo todos os processadores. Qual é o resultado? A latência caiu de 1 segundo para 400 ms, e a taxa de transferência disparou de 3200 TPS para 25600 TPS.

Agregação de Assinaturas BLS: Tecnologia Criptográfica Avançada

Junte-se a esta inovação: independentemente de quantos validadores existam, todas as assinaturas agregadas serão sempre de 96 bytes, e a verificação requer apenas uma operação de emparelhamento.

Comparado ao esquema ECDSA, verificar 100 assinaturas requer 100 verificações, agora precisa apenas de 1. É como reduzir o número de verificadores de 100 para 1, a eficiência é incrivelmente alta.

Ataque técnico 2: EVM paralela otimista - os processadores multinúcleo finalmente têm seu lugar

O grande problema do EVM: execução sequencial

O design da EVM do Ethereum é de thread única - todas as transações devem ser executadas uma após a outra. Mesmo que a Alice transfira dinheiro para o Bob e o Charlie transfira para o David, estas duas operações completamente independentes também precisam de ficar na fila. Isto acontece porque a EVM teme não poder prever quais estados as transações irão acessar, optando por serializar tudo, por precaução.

Mas os CPUs modernos são todos de múltiplos núcleos. No seu processador de 16 núcleos, apenas 1 núcleo está a trabalhar, enquanto os outros 15 núcleos estão a fazer nada. Isso é um grande desperdício.

Detecção de Conflitos em Três Fases: Paralelismo sob Condições de Segurança

A verificação de segurança do EVM paralelo da Bitroot é realizada em três fases:

Fase um: Filtragem antes da execução

• Usar um filtro Bloom melhorado para determinar rapidamente se duas transações irão conflitar
• Agrupar transações usando o algoritmo de coloração gulosa, transações da mesma cor podem ser executadas em paralelo.

Fase Dois: Monitoramento em Execução

• Lock de leitura/escrita de granulação fina (preciso ao nível do slot de armazenamento, não do contrato inteiro)
• Gestão de estado versionada: registar o número da versão do estado lido, verificar após a execução se o número da versão foi alterado.
• Se houver conflito, reverta apenas as transações diretamente relacionadas, não todas.

Terceira fase: Verificação pós-execução

• Verificação de consistência global: calcular a árvore Merkle da raiz do estado, garantindo que não haja conflitos omitidos
• O protocolo de compromisso em duas fases garante a atomicidade

dados práticos falam

• Cenário de transferência simples: 16 threads em paralelo, desempenho de 1200 TPS disparou para 8700 TPS (7,25 vezes mais rápido)
• Contratos DeFi complexos: 5800 TPS alcançados com uma taxa de conflito de 5-10% em 16 threads
• Cenários de Cálculo de IA: Taxa de Conflito < 0.1%, 16 threads de 600 TPS para 7200 TPS (12 vezes mais rápido)

Há um detalhe: a Bitwork otimizou o agendamento de tarefas, aumentando a utilização da CPU de 68% para 90%. O agendamento consciente de NUMA reduziu a latência de memória em 35%.

Técnica Mortal 3: Fragmentação de Estado - A Solução Definitiva para Escalabilidade Horizontal

O estado da Blockchain (todas as contas, dados de contratos) é como um enorme livro contábil, que está em constante expansão. A solução da Bitroot é: dividir este livro contábil em várias partes, armazenar e processar de forma descentralizada.

Como dividir? Atribui-se a diferentes fragmentos com base no valor hash do endereço da conta. As transações entre fragmentos são tratadas com um protocolo de compromisso em duas fases, garantindo a atomicidade.

A vantagem de fazer isso é que, à medida que o número de nós aumenta, a capacidade de processamento cresce de forma linear, não havendo o gargalo típico da validação completa tradicional.

Concorrentes de referência

Por que isso é importante

Negociação de alta frequência: confirmação de 400ms + 25600 TPS, finalmente é possível negociar com a mesma suavidade que em exchanges CeFi, e os robôs MEV não são tão desenfreados.

Revolução das Taxas de Gas: 10-50 vezes mais baratas, o problema da magra rentabilidade do DeFi pode ser aliviado.

NFT e jogos: baixa latência + alta capacidade, a experiência do usuário em jogos de cadeia pode se aproximar dos jogos Web2.

Aplicações empresariais: Cadeia de suprimentos, autenticação de identidade, transação de dados, esses cenários comerciais finalmente têm uma infraestrutura utilizável.

Lógica de Base

O segredo do sucesso da Bitroot não está em uma única tecnologia, mas sim no pensamento sistêmico:

• Desacoplamento de consenso e execução: não é fazer a execução esperar pelo consenso, mas sim que o consenso continue a avançar, com a execução a ocorrer em segundo plano de forma assíncrona.
• Prioridade de Paralelismo: Cada etapa foi otimizada para paralelismo, desde o Pipeline de consenso até a multi-threading do EVM e o particionamento do armazenamento.
• Segurança sem concessões: Detecção de conflitos em três fases, compromisso em duas fases, verificação de estado; embora pareça uma proteção múltipla complexa, na verdade, é um ganho de desempenho conseguido através de métodos de engenharia.

A realidade atual

Isto não é design de PPT, os dados de teste são reais: 25600 TPS e 400ms confirmados obtidos a partir do ambiente padrão AWS c5.2xlarge foram verificados.

A questão chave é: O ecossistema consegue acompanhar? Mesmo a cadeia mais rápida, se não tiver aplicações e liquidez, não serve de nada. Mas a boa notícia é que a compatibilidade total com EVM significa que os custos de migração estão quase a zero.

Vamos esperar e ver - a competição pela blockchain de alto desempenho está apenas a começar.