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A popularidade da criptografia e do blockchain está crescendo exponencialmente, assim como o número de usuários e transações. Embora seja fácil ver o quão revolucionário é o blockchain, a escalabilidade – a capacidade de um sistema crescer enquanto acomoda a crescente demanda – sempre foi um desafio. As redes públicas de blockchain que são altamente descentralizadas e seguras muitas vezes lutam para alcançar um alto rendimento.

Isto é frequentemente descrito como o Trilema Blockchain, que afirma que é virtualmente impossível para um sistema descentralizado atingir simultaneamente níveis igualmente elevados de descentralização, segurança e escalabilidade. Realisticamente, as redes blockchain só podem ter dois de três fatores.

Felizmente, porém, milhares de entusiastas e especialistas estão trabalhando em soluções de expansão. Algumas dessas soluções são projetadas para ajustar a arquitetura do blockchain principal (Camada 1), enquanto outras visam protocolos da Camada 2 que operam no topo da rede subjacente.


Introdução

Com um grande número de blockchains e criptomoedas disponíveis, você pode não saber se está usando uma cadeia de Camada 1 ou Camada 2. Há benefícios em ocultar a complexidade do blockchain, mas vale a pena entender o sistema no qual você está investindo ou usando. Com este artigo, você entenderá as diferenças entre blockchains de Camada 1 e Camada 2 e várias soluções de escalabilidade.


O que é uma camada 1 de blockchain versus camada 2?

O termo Camada 1 refere-se ao nível básico de uma arquitetura blockchain. É a estrutura principal de uma rede blockchain. Bitcoin, Ethereum e BNB Chain são exemplos de blockchains da Camada 1. A camada 2 refere-se a redes construídas sobre outras blockchains. Portanto, se o Bitcoin é uma Camada 1, a Lightning Network que roda sobre ele é um exemplo de Camada 2.

As melhorias na escalabilidade da rede Blockchain podem ser categorizadas em soluções de Camada 1 e Camada 2. Uma solução da Camada 1 mudará diretamente as regras e mecanismos do blockchain original. Uma solução de Camada 2 usará uma rede externa paralela para facilitar transações fora da cadeia principal.


Por que a escalabilidade do blockchain é importante?

Imagine uma nova rodovia sendo construída entre uma grande cidade e seu subúrbio em rápido crescimento. À medida que a quantidade de tráfego que passa pela rodovia aumenta e os congestionamentos se tornam comuns – especialmente durante os horários de pico – o tempo médio para ir de A a B pode aumentar significativamente. Não é de admirar, dado que a infra-estrutura rodoviária tem capacidade limitada e a procura é cada vez maior.

Agora, o que podem as autoridades fazer para ajudar mais passageiros a viajar mais rapidamente por esta rota? Uma solução seria melhorar a própria rodovia, acrescentando faixas extras em cada lado da estrada. Isto, no entanto, nem sempre é prático, pois é uma solução cara que causaria problemas consideráveis ​​para quem já utiliza a rodovia. Uma alternativa é ser criativo e considerar diversas abordagens não associadas à realização de alterações na infra-estrutura principal, tais como a construção de estradas de serviço adicionais ou mesmo o lançamento de uma linha de metro ligeiro ao longo da auto-estrada.

No mundo da tecnologia blockchain, a rodovia primária seria a Camada 1 (a rede principal), enquanto as estradas de serviço adicionais seriam soluções da Camada 2 (rede secundária para melhorar a capacidade geral).

Bitcoin, Ethereum e Polkadot são considerados blockchains da Camada 1. Eles são os blockchains da camada base que processam e registram transações para seus respectivos ecossistemas, apresentando uma criptomoeda nativa – normalmente usada para pagar taxas e fornecer utilidade mais ampla. Polygon é um exemplo de solução de escalonamento de Camada 2 para Ethereum. A rede Polygon compromete regularmente pontos de verificação na rede principal Ethereum para atualizar seu status.

A capacidade de rendimento é um elemento vital de um blockchain. É uma medida de velocidade e eficiência que mostra quantas transações podem ser processadas e registradas em um prazo específico. À medida que o número de usuários aumenta e o número de transações simultâneas aumenta, o uso de um blockchain da Camada 1 pode se tornar lento e caro. Isto é especialmente verdadeiro para blockchains da Camada 1 que usam um mecanismo de Prova de Trabalho em oposição à Prova de Participação.


Problemas atuais da Camada 1

Bitcoin e Ethereum são bons exemplos de redes da Camada 1 com problemas de escala. Ambos protegem a rede através de um modelo de consenso distribuído. Isso significa que todas as transações são verificadas por vários nós antes de serem validadas. Todos os chamados nós de mineração competem para resolver um quebra-cabeça computacional complexo, e os mineradores bem-sucedidos são recompensados ​​na criptomoeda nativa da rede.

Em outras palavras, todas as transações exigem a verificação independente de vários nós antes de serem confirmadas. Esta é uma forma eficiente de registrar e registrar dados corretos e verificados no blockchain, ao mesmo tempo que reduz o risco de ataque por malfeitores. No entanto, quando se tem uma rede tão popular como Ethereum ou Bitcoin, a procura de rendimento torna-se um problema cada vez maior. Em tempos de congestionamento da rede, os usuários enfrentarão tempos de confirmação mais lentos e taxas de transação mais altas.


Como funcionam as soluções de escalabilidade da Camada 1?

Existem várias opções disponíveis para blockchains da Camada 1 que podem aumentar o rendimento e a capacidade geral da rede. No caso de blockchains que usam Prova de Trabalho, uma transição para Prova de Participação poderia ser uma opção para aumentar as transações por segundo (TPS) e, ao mesmo tempo, reduzir as taxas de processamento. Ainda assim, existem opiniões divergentes na comunidade criptográfica em relação aos benefícios e implicações a longo prazo da Prova de Participação.

As soluções de escalonamento em redes da Camada 1 são normalmente introduzidas pela equipe de desenvolvimento do projeto. Dependendo da solução, a comunidade precisará fazer um hard fork ou soft fork da rede. Algumas pequenas mudanças são compatíveis com versões anteriores, como a atualização SegWit do Bitcoin.

Mudanças maiores, como aumentar o tamanho do bloco do Bitcoin para 8 MB, exigem um hard fork. Isso cria duas versões do blockchain, uma com atualização e outra sem. Outra opção para aumentar o rendimento de uma rede é a fragmentação. Isso divide as operações de um blockchain em várias seções menores que podem processar dados simultaneamente, em vez de sequencialmente.


Como funcionam as soluções de escalabilidade da Camada 2?

Conforme discutido, as soluções da Camada 2 dependem de redes secundárias que funcionam em paralelo ou independentes da cadeia principal.

Acumulações

Os rollups de conhecimento zero (o tipo mais comum) agrupam transações fora da cadeia da Camada 2 e as enviam como uma transação na cadeia principal. Esses sistemas utilizam provas de validade para verificar a integridade das transações. Os ativos são mantidos na cadeia original com um contrato inteligente de ponte, e o contrato inteligente confirma que o rollup está funcionando conforme planejado. Isso proporciona a segurança da rede original com os benefícios de um rollup que consome menos recursos.

Correntes laterais

Sidechains são redes blockchain independentes com seus próprios conjuntos de validadores. Isso significa que o contrato inteligente de ponte na cadeia principal não verifica a validade da rede da cadeia lateral. Portanto, você precisa confiar que a cadeia lateral está funcionando corretamente, pois é capaz de controlar os ativos da cadeia original.

Canais estaduais

Um canal estatal é um ambiente de comunicação bidirecional entre as partes da transação. As partes isolam uma parte da blockchain subjacente e a conectam a um canal de transação fora da cadeia. Isso geralmente é feito por meio de um contrato inteligente pré-acordado ou de uma assinatura múltipla. As partes então executam uma transação ou lote de transações fora da cadeia, sem enviar imediatamente os dados da transação ao livro-razão distribuído subjacente (ou seja, a cadeia principal). Assim que todas as transações do conjunto forem concluídas, o “estado” final do canal é transmitido ao blockchain para validação. Este mecanismo permite melhorar a velocidade das transações e aumentar a capacidade geral da rede. Soluções como Bitcoin Lightning Network e Raiden da Ethereum operam com base em canais estaduais.

Blockchains aninhados

Esta solução depende de um conjunto de cadeias secundárias que ficam no topo da blockchain principal, “pai”. Blockchains aninhados operam de acordo com as regras e parâmetros definidos pela cadeia pai. A cadeia principal não participa da execução das transações e seu papel se limita à resolução de disputas quando necessário. O trabalho diário é delegado a cadeias “filhas” que devolvem as transações processadas à cadeia principal após a conclusão da cadeia principal. O projeto Plasma da OmiseGO é uma instância de uma solução blockchain aninhada na Camada 2.


Limitações das soluções de escalonamento de Camada 1 e Camada 2

As soluções da Camada 1 e da Camada 2 têm vantagens e desvantagens exclusivas. Trabalhar com a Camada 1 pode fornecer a solução mais eficaz para melhorias de protocolo em larga escala. No entanto, isto também significa que os validadores devem ser convencidos a aceitar mudanças através de um hard fork.

Um possível exemplo em que os validadores podem não querer fazer isso é mudar de Prova de Trabalho para Prova de Participação. Os mineiros perderão rendimentos com esta mudança para um sistema mais eficiente, desincentivando-os de melhorar a escalabilidade.

A Camada 2 fornece uma maneira muito mais rápida de melhorar a escalabilidade. Porém, dependendo do método utilizado, você pode perder grande parte da segurança do blockchain original. Os usuários confiam em redes como Ethereum e Bitcoin por sua resiliência e histórico de segurança. Ao retirar aspectos da Camada 1, muitas vezes você precisa contar com a equipe e a rede da Camada 2 para obter eficiência e segurança.


O que vem depois da Camada 1 e da Camada 2?

Uma questão importante é se precisaremos de soluções da Camada 2 à medida que as Camadas 1 se tornarem mais escaláveis. Os blockchains existentes apresentam melhorias e novas redes já são criadas com boa escalabilidade. No entanto, levará muito tempo para que os principais sistemas melhorem a sua escalabilidade, e isso não é garantido. A opção mais provável é que as camadas 1 se concentrem na segurança e permitam que as redes da camada 2 adaptem os seus serviços a casos de utilização específicos.

Num futuro próximo, há uma boa chance de que grandes cadeias como a Ethereum ainda dominem devido à sua grande comunidade de usuários e desenvolvedores. No entanto, seu grande conjunto de validadores descentralizados e sua reputação confiável criam uma base sólida para soluções direcionadas de Camada 2.


Pensamentos finais

Desde o início da criptografia, a busca por maior escalabilidade criou uma abordagem dupla com melhorias na Camada 1 e soluções na Camada 2. Se você possui um portfólio diversificado de criptografia, há uma boa chance de já ter exposição às redes da Camada 1 e da Camada 2. Agora você entende as diferenças entre os dois, bem como as diferentes abordagens de dimensionamento que eles oferecem.