Principais conclusões

  • O trilema da blockchain explica por que a maioria das redes tem dificuldades para alcançar segurança, descentralização e escalabilidade ao mesmo tempo.

  • As soluções de escalabilidade da Camada 1 mudam diretamente a blockchain base, como atualizar o mecanismo de consenso ou adicionar sharding.

  • As soluções de Camada 2 são construídas sobre uma Camada 1 para lidar com mais transações fora da cadeia principal, reduzindo congestionamento e taxas.

  • A maioria dos ecossistemas de blockchain está se movendo para uma combinação de melhorias na Camada 1 para segurança de longo prazo e redes da Camada 2 para velocidade e acessibilidade no dia a dia.

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Introdução

As redes de blockchain estão se tornando mais populares e, com mais usuários, vêm mais transações. Embora a tecnologia ofereça utilidade real, lidar com uma demanda em grande escala continua sendo um desafio significativo. Blockchains públicas que priorizam descentralização e segurança frequentemente têm dificuldades para processar transações rapidamente e com baixo custo.

Essa tensão é conhecida como trilema da blockchain: é difícil para uma rede descentralizada ser segura, descentralizada e escalável ao mesmo tempo. A maioria das redes prioriza duas dessas propriedades, o que pode limitar a terceira.

Os desenvolvedores criaram duas abordagens amplas para lidar com isso. Algumas soluções modificam a blockchain central (Camada 1), enquanto outras criam redes adicionais sobre ela (Camada 2). Ambas as abordagens têm trade-offs, e muitos ecossistemas agora usam uma combinação de ambas.

Camada 1 vs. Camada 2

O termo blockchain da Camada 1 se refere à blockchain base onde as transações são finalizadas. Exemplos incluem Bitcoin, Ethereum, BNB Chain e Solana. Essas são as redes base sobre as quais outros protocolos podem ser construídos.

A Camada 2 se refere a protocolos construídos sobre uma Camada 1. Eles processam transações fora da cadeia principal e, depois, informam os resultados de volta. Exemplos incluem a Lightning Network (para Bitcoin) e Arbitrum, Base e zkSync (para Ethereum).

A principal diferença é onde o trabalho acontece. As soluções da Camada 1 mudam as regras da própria rede base. As soluções da Camada 2 criam um ambiente separado para lidar com mais atividades e, depois, fazem a liquidação de volta na Camada 1 para segurança.

Soluções comuns de escalabilidade da Camada 1

Atualizações do mecanismo de consenso

Algumas blockchains saíram de sistemas que consomem muita energia, como prova de trabalho (PoW), para opções mais eficientes, como prova de participação (PoS). O Ethereum concluiu essa transição em setembro de 2022 com "The Merge". O PoS seleciona validadores com base em fundos apostados, e não em trabalho computacional, o que pode melhorar a vazão de transações e o uso de energia.

Sharding

Sharding divide a blockchain em partições menores chamadas shards. Em vez de cada nó processar todas as transações, o trabalho é distribuído entre vários grupos. Isso permite que a rede lide com mais transações em paralelo, potencialmente aumentando a capacidade geral.

O roadmap de longo prazo do Ethereum inclui sharding completo por meio de um recurso chamado Danksharding, embora isso ainda esteja em desenvolvimento. Um passo preliminar, o EIP-4844 (transações com blobs), foi introduzido em março de 2024 e reduziu significativamente os custos de dados para redes da Camada 2.

O tamanho dos blocos aumenta

Uma abordagem mais simples é aumentar o tamanho máximo de cada bloco, permitindo incluir mais transações por bloco. Isso pode elevar a vazão sem grandes mudanças no protocolo. No entanto, blocos maiores exigem mais armazenamento e mais poder de processamento, o que pode dificultar a participação de computadores comuns como validadores da rede, potencialmente afetando a descentralização.

Soluções comuns de escalabilidade da Camada 2

Rollups

Rollups agrupam muitas transações off-chain e enviam ao blockchain principal um resumo comprimido. Isso reduz a quantidade de dados que cada transação adiciona à Camada 1, diminuindo taxas e aumentando a vazão. Os rollups se tornaram o principal método de escalabilidade do Ethereum.

Há dois tipos principais. Rollups otimistas (usados por Arbitrum e Base) assumem que as transações são válidas por padrão e permitem um período de contestação para disputas. Rollups ZK (usados por zkSync e Scroll) geram provas criptográficas que confirmam a validade das transações imediatamente, sem período de espera.

Canais de estado

Um canal de estado permite que duas partes transacionem diretamente off-chain quantas vezes forem necessárias. Apenas os saldos de abertura e fechamento são registrados na blockchain. Isso funciona bem para interações repetidas entre as mesmas partes, como micropagamentos ou jogos.

A seção de redes Bitcoin de Camada 2 aborda a Lightning Network, que usa canais de estado para viabilizar pagamentos rápidos e com baixas taxas entre participantes.

Sidechains

Sidechains são blockchains independentes que funcionam ao lado de uma Camada 1 e têm seus próprios validadores e regras de consenso. Elas se conectam à cadeia principal por meio de uma ponte (bridge). Polygon PoS é um exemplo bem conhecido. Sidechains podem ser mais rápidas e baratas, mas são responsáveis pela própria segurança, ao contrário dos rollups, que herdam a segurança da Camada 1 subjacente.

Blockchains aninhadas

Em uma configuração de blockchain aninhada, a cadeia principal delega tarefas a cadeias secundárias. Essas cadeias filhas lidam com as transações e devolvem os resultados à cadeia pai. O framework Plasma é um exemplo inicial dessa abordagem para o Ethereum, embora tenha sido amplamente substituído por rollups na prática.

Camada 1 vs. Camada 2: Diferenças-chave

Ambas as camadas buscam melhorar o desempenho da rede, mas abordam o problema de maneiras diferentes. Veja um resumo das principais diferenças:

  • Finalidade: a Camada 1 é a fonte base da verdade e a camada de liquidação. A Camada 2 é construída para aumentar a vazão e reduzir taxas nessa camada base.

  • Método: a Camada 1 altera as regras do protocolo diretamente. A Camada 2 transfere o processamento para uma rede ou aplicação secundária.

  • Segurança: a Camada 1 depende do seu próprio consenso descentralizado. As redes da Camada 2 normalmente dependem da Camada 1 para segurança final e disponibilidade de dados.

  • Complexidade: atualizações da Camada 1 exigem consenso em toda a rede e podem causar interrupções. Redes da Camada 2 muitas vezes podem ser implantadas ou atualizadas sem mudar a cadeia base.

Limitações das soluções de escalabilidade

Nenhuma das duas abordagens é isenta de trade-offs.

Atualizações da Camada 1 podem ser lentas e politicamente complexas. Mudanças importantes no protocolo, como sharding ou grandes revisões de consenso, exigem um acordo amplo entre validadores, desenvolvedores e partes interessadas. Hard forks, quando a comunidade não consegue concordar, podem dividir a rede.

Redes da Camada 2 adicionam atrito para os usuários. Mover fundos entre uma Camada 1 e uma Camada 2 requer bridging, o que pode levar tempo e introduzir riscos de segurança. A liquidez frequentemente fica fragmentada entre diferentes redes L2, e algumas dependem de sequenciadores centralizados para ordenar transações, o que pode introduzir um ponto central de confiança.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre Camada 1 e Camada 2?

A Camada 1 é a blockchain base onde as transações são finalizadas, como Ethereum ou Bitcoin. A Camada 2 é uma rede secundária construída sobre uma Camada 1 para lidar com mais atividade off-chain antes de liquidar de volta na cadeia principal. A Camada 1 cuida da segurança e da liquidação; a Camada 2 cuida da velocidade e do custo.

As redes da Camada 2 são tão seguras quanto a Camada 1?

Depende do tipo de Camada 2. Rollups herdam grande parte de sua segurança da Camada 1 subjacente, já que os dados da transação são enviados para a cadeia principal. Sidechains, no entanto, mantêm seus próprios conjuntos de validadores e não herdam diretamente a segurança da Camada 1. Os usuários devem entender como uma L2 específica lida com a segurança antes de usá-la.

Por que os rollups têm taxas menores do que o Ethereum?

Rollups agrupam muitas transações e enviam um lote comprimido para o Ethereum. Isso significa que o custo de uma transação no Ethereum é dividido entre muitas transações de rollup, reduzindo significativamente a taxa por transação. A atualização Dencun do Ethereum, em março de 2024, reduziu ainda mais esses custos de dados usando transações com blobs.

O que é o trilema da blockchain?

O trilema da blockchain se refere à dificuldade de alcançar segurança, descentralização e escalabilidade ao mesmo tempo. A maioria dos projetos de blockchain prioriza duas dessas propriedades, o que limita a terceira. As soluções de escalabilidade, seja na Camada 1 ou na Camada 2, são em grande parte tentativas de lidar com essa restrição.

Quais redes da Camada 2 são as mais usadas?

Até hoje, Arbitrum, Base e zkSync estão entre as redes de Camada 2 do Ethereum mais ativas, tanto em contagem de transações quanto em valor total bloqueado. Para o Bitcoin, a Lightning Network continua sendo a principal Camada 2 para pagamentos. A adoção continua crescendo à medida que mais aplicativos e usuários migram para redes L2 em busca de custos menores.

Considerações finais

A escalabilidade é uma das áreas mais ativas no desenvolvimento de blockchain. Melhorias na Camada 1, como sharding, proporcionam crescimento de capacidade de longo prazo, enquanto redes da Camada 2 oferecem benefícios práticos de velocidade e custo hoje. A maioria dos ecossistemas importantes de blockchain está se movendo para uma arquitetura em camadas, combinando uma cadeia base segura e descentralizada com redes mais rápidas e baratas construídas em cima.

Leitura adicional

  • O que é o trilema da Blockchain?

  • O que são ZK-Rollups? A técnica de escalabilidade da Camada 2

  • O que são redes Bitcoin de Camada 2?

  • O que é Sharding e como funciona?

  • O que é Camada 1 em Blockchain?

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