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A popularidade da criptografia e do blockchain está crescendo rapidamente, assim como o número de usuários e transações. Blockchain é de fato uma coisa revolucionária. Contudo, a escalabilidade, isto é, a capacidade do sistema de crescer ao mesmo tempo que acomoda a crescente procura, é sempre um desafio. Redes públicas de blockchain altamente descentralizadas e seguras muitas vezes lutam para alcançar alto rendimento.
Isto é frequentemente descrito como o Trilema Blockchain, que afirma que é impossível para um sistema descentralizado alcançar igualmente descentralização, segurança e alta escalabilidade. Na realidade, uma rede blockchain só pode ter dois destes três fatores.
No entanto, felizmente, milhares de entusiastas e especialistas estão trabalhando em soluções de expansão. Algumas dessas soluções são projetadas para alterar a arquitetura primária do blockchain (Camada 1), enquanto outras se concentram em protocolos da Camada 2 que operam no topo da rede subjacente.
Introdução
Com o grande número de blockchains e criptomoedas disponíveis, talvez você não consiga saber se está usando uma cadeia de Camada 1 ou de Camada 2. É importante entender o sistema que você está usando ou no qual está investindo. Neste artigo, você entenderá as diferenças entre os blockchains da Camada 1 e da Camada 2, bem como várias soluções de escalabilidade.
O que é blockchain da Camada 1 versus Camada 1? Camada 2?
O termo Camada 1 refere-se ao nível básico de uma arquitetura blockchain. Esta camada é a estrutura principal de uma rede blockchain. Bitcoin, Ethereum e BNB Chain são exemplos de blockchains da Camada 1. A Camada 2 são redes construídas sobre outras blockchains. Portanto, se o Bitcoin é a Camada 1, então a Lightning Network que opera sobre ele é um exemplo da Camada 2.
O aumento da escalabilidade das redes blockchain pode ser categorizado em soluções de Camada 1 e Camada 2. As soluções de Camada 1 mudarão diretamente as regras e mecanismos do blockchain original. As soluções da camada 2 usarão redes paralelas externas para facilitar transações fora da cadeia principal.
Por que a escalabilidade do blockchain é importante?
Imagine que há uma nova rodovia sendo construída entre uma grande cidade e seus subúrbios em rápido crescimento. À medida que a quantidade de tráfego na rodovia aumenta e o congestionamento se torna comum, especialmente durante os horários de pico, o tempo médio de A a B pode aumentar significativamente. Isto deve-se, naturalmente, ao facto de a infra-estrutura rodoviária ter capacidade limitada, enquanto a procura continua a aumentar.
Então, que medidas podem as autoridades tomar para ajudar mais passageiros a viajar mais rapidamente por esta rota? Uma solução é melhorar a rodovia adicionando faixas em cada lado. Porém, isso nem sempre é prático, pois essa solução é cara e causará problemas para quem já utiliza a rodovia. Uma solução alternativa é pensar de forma criativa e considerar abordagens que não estejam relacionadas com a realização de mudanças na infra-estrutura principal, tais como a construção de estradas de acesso adicionais ou mesmo o lançamento de uma linha de metro ligeiro ao longo da auto-estrada.
No domínio da tecnologia blockchain, a principal rodovia é a Camada 1 (rede principal), enquanto as estradas de acesso adicionais são soluções da Camada 2 (redes secundárias para aumentar a capacidade geral).
Bitcoin, Ethereum e Polkadot são considerados blockchains da Camada 1. Esses blockchains são a camada base que processa e registra transações para seus respectivos ecossistemas com criptomoedas nativas normalmente usadas para pagar taxas e fornecer utilidade mais ampla. Polygon é um exemplo de solução de escalonamento de Camada 2 para Ethereum. A Polygon Network verifica regularmente a rede principal Ethereum para atualizar seu status.
A capacidade de rendimento é um elemento importante de um blockchain. É uma medida de rapidez e eficiência que mostra a quantidade de transações que podem ser processadas e registradas em um determinado período de tempo. À medida que o número de usuários aumenta e o número de transações simultâneas aumenta, os blockchains da Camada 1 se tornarão lentos e caros de usar. Isto se aplica especialmente aos blockchains da Camada 1 que usam mecanismos de Prova de Trabalho em vez de Prova de Participação.
Problemas atuais da Camada 1
Bitcoin e Ethereum são ótimos exemplos de redes da Camada 1 com problemas de escalabilidade. 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 esses nós de mineração competem para resolver quebra-cabeças computacionais complexos. Os mineradores bem-sucedidos receberão recompensas na forma de criptomoeda nativa da rede.
Em outras palavras, todas as transações exigem verificação independente de vários nós antes de serem confirmadas. Esta é uma forma eficaz de inserir e registrar dados corretos e verificados no blockchain, ao mesmo tempo que reduz o risco de ataques por agentes mal-intencionados. No entanto, quando uma rede se torna tão popular como Ethereum ou Bitcoin, as exigências de rendimento tornam-se um problema crescente. Durante períodos de congestionamento da rede, os usuários enfrentarão tempos de confirmação mais lentos e taxas de transação mais altas.
Como funciona a solução de escalonamento da Camada 1?
Existem várias opções disponíveis para blockchains da Camada 1 que podem aumentar o rendimento e a capacidade geral da rede. Se o blockchain usar Prova de Trabalho, a transição para Prova de Participação pode ser uma opção para aumentar as transações por segundo (TPS) e, ao mesmo tempo, reduzir os custos de processamento. No entanto, existem opiniões divergentes na comunidade criptográfica sobre os benefícios e o impacto a longo prazo da Prova de Participação.
As soluções de escalonamento em redes da Camada 1 são geralmente introduzidas pela equipe de desenvolvimento do projeto. Dependendo da solução, a comunidade terá que fazer um hard ou soft fork da rede. Algumas pequenas alterações 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 resulta em duas versões do blockchain, ou seja, uma com atualizações e outra sem atualizações. Outra opção para aumentar o rendimento da rede é a fragmentação. Esta ação divide as operações de blockchain em partes menores que podem processar dados simultaneamente, em vez de sequencialmente.
Como funciona a solução de escalonamento da Camada 2?
Conforme discutido, as soluções da Camada 2 dependem de redes secundárias que funcionam em paralelo ou independentemente da cadeia primária.
Enrolamento
O rollup de conhecimento zero (o tipo mais comum) agrupa as transações da camada 2 fora da cadeia e depois as envia como uma única transação na cadeia principal. Este sistema utiliza prova de validade para verificar a integridade das transações. Os ativos são armazenados na cadeia original com um contrato inteligente de ponte e, em seguida, o contrato inteligente confirma que o rollup está funcionando conforme o esperado. Dessa forma, a segurança da rede nativa se beneficia de rollups que não consomem muitos recursos.
Cadeia lateral
Sidechain é uma rede blockchain independente com seu próprio conjunto de validadores. Isso significa que a ponte de contrato inteligente na cadeia principal não verifica a validade da rede da cadeia lateral. Portanto, você deve confiar que a cadeia lateral está operando corretamente, pois ela pode controlar os ativos da cadeia original.
Canal do estado
O canal estatal é um ambiente de comunicação bidirecional entre as partes envolvidas na transação. As partes fecham 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 acordado ou de múltiplas assinaturas. Em seguida, as partes executam transações ou lotes de transações fora da cadeia sem enviar imediatamente os dados da transação para o livro-razão distribuído subjacente (ou seja, a cadeia principal). Assim que todas as transações na cadeia forem concluídas, o “estado” final do canal é transmitido para o blockchain para validação. Este mecanismo permite velocidades de transação mais altas e aumenta a capacidade geral da rede. Soluções como Bitcoin Lightning Network e Raiden da Ethereum operam com base em canais estaduais.
Blockchain aninhado
Esta solução depende de uma série de cadeias secundárias que ficam no topo da blockchain “pai” primária. Blockchains aninhados operam com base em regras e parâmetros definidos pela cadeia pai. A cadeia principal não participa da execução das transações e seu papel se limita à resolução de conflitos, se necessário. O trabalho diário é delegado a cadeias “filhas” que retornam as transações processadas para a cadeia principal após serem concluídas fora da cadeia principal. O projeto Plasma da OmiseGO é um exemplo de 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 atualizações de protocolo em larga escala. No entanto, isto também significa que os validadores devem ser encorajados a aceitar alterações através de um hard fork.
Um exemplo de quando os validadores podem não querer fazer isso é a mudança de Prova de Trabalho para Prova de Participação. Os mineiros perderão receitas com esta mudança para sistemas mais eficientes, criando um desincentivo para melhorar a escalabilidade.
A camada 2 fornece uma maneira mais rápida de aumentar a escalabilidade. No entanto, dependendo do método utilizado, você pode perder grande parte da segurança do blockchain original. Os usuários confiam em redes como Ethereum e Bitcoin devido à sua resiliência e histórico de segurança. Ao eliminar aspectos da Camada 1, muitas vezes você precisa contar com equipes e redes 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 uma solução de Camada 2 à medida que a Camada 1 se tornar mais escalável. As blockchains existentes foram atualizadas e novas redes foram criadas com boa escalabilidade. No entanto, levará muito tempo para que o sistema principal aumente a sua escalabilidade e isso não é garantido. A opção mais provável é que a Camada 1 se concentre na segurança e permita que as redes da Camada 2 adaptem os seus serviços a utilizações específicas.
Num futuro próximo, existe a possibilidade de que grandes cadeias como a Ethereum ainda dominem devido às suas grandes comunidades de utilizadores e desenvolvedores. No entanto, sua grande rede de validadores descentralizados e sua reputação confiável criam uma base sólida para soluções direcionadas de Camada 2.
Cobrir
Desde o início da criptografia, a busca por maior escalabilidade resultou em uma abordagem dupla com melhorias na Camada 1 e soluções na Camada 2. Se você possui um portfólio diversificado de criptografia, provavelmente já está exposto às redes da Camada 1 e da Camada 2. entenda a diferença entre ambos, juntamente com as várias abordagens de escalonamento que eles oferecem.