Pontos principais
Escalabilidade de blockchain refere-se à capacidade de uma rede de lidar com mais transações conforme a demanda cresce. Para redes blockchain, isso é difícil de alcançar sem trade-offs em segurança ou descentralização.
O trilema da blockchain descreve o desafio de alcançar escalabilidade, segurança e descentralização ao mesmo tempo.
Sidechains são blockchains separadas ligadas a uma cadeia principal, permitindo que transações ocorram com regras diferentes e velocidades mais altas do que na camada base.
Payment channels permitem que duas partes transacionem fora da blockchain. Apenas as transações de abertura e fechamento aparecem na blockchain, reduzindo congestionamento e taxas.
Introdução
Escalabilidade geralmente se refere à capacidade de um sistema de crescer e lidar com uma demanda crescente. Na computação, você pode melhorar o desempenho de uma máquina atualizando seu hardware. Em redes blockchain, o desafio é diferente. Escalar uma blockchain significa aumentar sua capacidade de processar mais transações, mantendo-a segura e acessível a muitos participantes.
Bitcoin é um bom exemplo. Como é descentralizado, milhares de nós precisam permanecer sincronizados entre si. Isso cria limitações sobre quantas transações podem ser processadas ao mesmo tempo. Quando a demanda excede a capacidade, as taxas de transação podem aumentar e os tempos de confirmação podem desacelerar.
Em vez de tentar resolver tudo isso na camada base, muitos desenvolvedores focaram em soluções fora da cadeia. Duas das abordagens mais importantes são sidechains e payment channels. Este artigo explica como elas funcionam e como se encaixam no panorama mais amplo de Layer 2.
O problema de escalabilidade da blockchain
Rodar um nó do Bitcoin é relativamente barato, e até hardware modesto consegue fazer isso. Mas como milhares de nós precisam ficar sincronizados, a rede tem limites sobre quantas transações consegue processar. Limites no tamanho dos blocos e nos tempos de bloco ajudam a manter o banco de dados administrável para todos os participantes.
Esse gargalo fica evidente durante períodos de alta demanda. Pense nisso como um trem com um número fixo de assentos partindo em um cronograma definido. Quando mais pessoas querem embarcar do que há assentos, os preços sobem. Uma rede congestionada aumenta o custo de transações por segundo (TPS) e desacelera as confirmações para quem não paga uma taxa premium.
O criador da Ethereum, Vitalik Buterin, descreveu esse desafio como o trilema da blockchain. Ele propôs que sistemas de blockchain enfrentam trade-offs entre três propriedades: escalabilidade, segurança e descentralização. Melhorar quaisquer duas delas pode piorar a terceira. Por isso, muitos acreditam que escalabilidade é melhor tratada em uma camada secundária, em vez de na própria cadeia principal.
O que são soluções de escalabilidade off-chain?
A escalabilidade off-chain permite que transações aconteçam sem sobrecarregar a blockchain principal. Protocolos construídos sobre uma cadeia permitem que usuários enviem e recebam fundos, mas as transações individuais não são registradas na main chain. Isso mantém a camada base leve enquanto ainda permite altos volumes de transação.
Duas das abordagens mais antigas e mais amplamente implantadas são sidechains e payment channels. Ambas reduzem a carga na main chain, mas funcionam de formas bem diferentes.
Uma introdução a sidechains
O que é uma sidechain?
Uma sidechain é uma blockchain separada que roda junto com uma main chain e se conecta a ela por meio de um peg em duas direções. Os ativos podem se mover entre a main chain e a sidechain e voltar novamente. A sidechain opera de forma independente, com suas próprias regras de consenso, tempos de bloco e validadores.
Como funciona uma sidechain?
Quando um usuário move ativos para uma sidechain, os fundos dele na main chain ficam bloqueados, e uma quantidade equivalente é emitida na sidechain. Quando ele retorna, os tokens da sidechain são queimados e os fundos originais são desbloqueados. Esse mecanismo é chamado de peg em duas direções.
Suponha que Alice tenha cinco bitcoins e queira usar uma sidechain mais rápida. Ela envia seus bitcoins para um endereço de ponte, que os bloqueia. Em seguida, ela recebe cinco tokens correspondentes na sidechain.
Agora Alice pode transacionar livremente na sidechain. Quando estiver pronta para voltar, ela envia os tokens da sidechain para um endereço especial, e seus bitcoins são liberados na main chain. Pelo que o Bitcoin considera, ela fez apenas duas transações: uma para entrar na sidechain e outra para sair.
Por que são usadas sidechains?
As sidechains não estão vinculadas às regras da cadeia principal. Elas podem usar mecanismos de consenso diferentes, produzir blocos com mais frequência e liquidar transações mais rapidamente. Elas também podem servir como ambientes de teste para novos recursos, já que um bug em uma sidechain não afeta a rede subjacente.
O trade-off é a segurança. Uma sidechain normalmente é menos segura do que a cadeia principal, pois tem menos validadores e seu próprio modelo de consenso. Usuários que realizam transações em uma sidechain estão confiando nas regras dela, e não nas do Bitcoin.
O Plasma da Ethereum foi um framework inicial que tinha algumas semelhanças com sidechains. Ele usava uma hierarquia de cadeias filhas para descarregar transações da mainnet da Ethereum. Apesar de algumas limitações, ajudou a estabelecer a base para designs mais avançados de Layer 2.
Uma introdução aos Payment Channels
O que é um payment channel?
Um payment channel permite que duas partes transacionem fora da blockchain sem publicar cada transação. A implementação mais conhecida é a Lightning Network para Bitcoin. Payment channels usam contratos inteligentes para impor um saldo compartilhado entre os participantes, permitindo que eles atualizem esse saldo livremente sem pagar taxas on-chain toda vez.
Como funciona um payment channel?
Para abrir um canal, dois participantes depositam fundos em um endereço compartilhado de multis assinatura. Esse endereço exige a assinatura de ambas as partes em qualquer transação. Juntos, eles mantêm uma folha de saldo privada que registra quanto cada pessoa possui.
Se Alice e Bob depositarem 10 BTC cada um em um endereço compartilhado, eles começam com 10 BTC cada. Se Alice quiser pagar Bob 1 BTC, ela atualiza a planilha de saldos para refletir isso: Alice tem 9 BTC, Bob tem 11 BTC. Essa atualização não mexe na blockchain. Eles podem continuar transacionando de um lado para o outro, atualizando o saldo quantas vezes quiserem.
Quando terminam, eles assinam uma transação final que envia a cada pessoa o saldo atual. São necessárias apenas duas transações on-chain, independentemente de quantas atualizações off-chain ocorreram: uma para abrir o canal e uma para fechá-lo. Todas as transações no meio são gratuitas e quase instantâneas.
Roteamento de pagamentos
Payment channels ficam especialmente poderosos quando conectados em uma rede. Se Bob tiver um canal aberto com Carol, Alice pode pagar Carol sem abrir um canal direto com ela. Ela roteia o pagamento por Bob, que o repassa para Carol. Esse roteamento pode se estender por múltiplos saltos.
Em uma rede bem conectada, geralmente há várias rotas entre quaisquer dois participantes. O pagamento encontra o caminho com capacidade suficiente e encaminha o valor. É assim que a Lightning Network permite pagamentos em Bitcoin entre usuários que nunca interagiram diretamente.
Como a escalabilidade de Layer 2 evoluiu?
Desde que sidechains e payment channels foram introduzidos, o ecossistema de Layer 2 cresceu consideravelmente. Uma nova classe de soluções de escalabilidade chamada rollups se tornou a abordagem dominante para a Ethereum. Rollups executam transações fora da cadeia e publicam dados compactados de volta na main chain, herdando a segurança do Ethereum em vez de depender de um conjunto separado de validadores.
Além dos rollups, os canais de estado surgiram como uma generalização dos payment channels. Eles permitem qualquer tipo de mudança de estado, não apenas transferências de tokens, para ocorrer fora da blockchain entre os participantes. Isso abre possibilidades para aplicações além de pagamentos simples.
No Bitcoin, a Lightning Network continua a evoluir como a principal solução de payment channel. Redes de Layer 2 específicas do Bitcoin também cresceram, adicionando capacidades de contratos inteligentes e conectando a liquidez do Bitcoin a outros ecossistemas. Cada abordagem envolve suposições diferentes de confiança; portanto, entender os trade-offs é importante ao escolher qual solução usar.
FAQ
O que é escalabilidade de blockchain?
Escalabilidade de blockchain é a capacidade de uma rede de blockchain lidar com mais transações conforme a demanda aumenta. A maioria das blockchains enfrenta limites de quantas transações consegue processar por segundo, o que pode causar congestionamento e taxas mais altas quando a demanda está elevada.
O que é o trilema da blockchain?
O trilema da blockchain é a ideia de que uma blockchain não consegue alcançar totalmente escalabilidade, segurança e descentralização ao mesmo tempo. Melhorar uma dessas propriedades frequentemente exige comprometer outra.
Qual a diferença entre uma sidechain e um payment channel?
Uma sidechain é uma blockchain separada que roda junto com a cadeia principal. Ela tem seus próprios validadores e regras de consenso. Um payment channel é um acordo fora da blockchain entre duas partes que usa um contrato inteligente para acompanhar saldos sem uma blockchain separada.
A Lightning Network é segura para usar?
A Lightning Network usa contratos criptográficos para reduzir o risco de trapaças. Participantes que tentam transmitir um estado antigo de canal podem ser penalizados pela outra parte. Dito isso, os usuários devem manter seu nó online ou usar um serviço de watchtower para monitorar os canais. Como qualquer tecnologia, vale a pena entender os riscos antes de usá-la.
O que são rollups e como eles diferem de sidechains?
Rollups executam transações fora da main chain, mas publicam de volta os dados compactados das transações, herdando a segurança da camada base. Já as sidechains operam com seu próprio modelo independente de segurança. Isso significa que sidechains podem ser mais rápidas e flexíveis, mas dependem de seus próprios validadores em vez das garantias de segurança da main chain.
Considerações finais
Sidechains e payment channels estiveram entre as abordagens mais antigas para lidar com a escalabilidade de blockchain. Ambas buscam mover transações para fora da cadeia principal, reduzindo congestionamento e taxas enquanto preservam o acesso à camada base para liquidação.
Leitura complementar
O que são redes Bitcoin Layer 2?
Rollups Optimistic vs. Zero-Knowledge: qual é a diferença?
O que são ZK-Rollups? A técnica de escalabilidade de Layer 2
O que é Ethereum e como ele funciona?
Proof of Work explicado
Aviso legal: este conteúdo é fornecido a você "no estado em que se encontra" apenas para informações gerais e fins educacionais, sem qualquer declaração ou garantia de qualquer tipo. Não deve ser interpretado como aconselhamento financeiro, jurídico ou profissional de outra natureza, nem se destina a recomendar a compra de qualquer produto ou serviço específico. Você deve buscar seu próprio aconselhamento com profissionais apropriados. Quando o conteúdo for contribuído por um terceiro, observe que as opiniões expressas pertencem ao colaborador terceiro e não necessariamente refletem as da Binance Academy. Os preços de ativos digitais podem ser voláteis. O valor do seu investimento pode subir ou descer e você pode não recuperar o valor investido. Você é o único responsável pelas suas decisões de investimento e a Binance Academy não se responsabiliza por quaisquer perdas que você possa incorrer. Para mais informações, consulte nossos Termos de Uso, Aviso de Risco e Termos da Binance Academy.