Introdução ao Scaling
Neste módulo, vamos explorar os conceitos fundamentais de escala no contexto de blockchain e criptomoeda. Vamos aprofundar os desafios da escalabilidade e da necessidade de soluções inovadoras. Vai ganhar uma compreensão da razão pela qual a escala é crucial para o crescimento e a adoção das redes blockchain, e vamos introduzir várias soluções de escala e os seus benefícios.
O que é uma Camada 1 no Cripto?
No contexto da tecnologia blockchain, uma Camada 1 (L1) refere-se ao protocolo base ou à própria blockchain subjacente. É a camada primária da blockchain que estabelece as regras e protocolos fundamentais do sistema. Em termos mais simples, a Camada 1 refere-se à principal rede blockchain que é responsável por validar transações, manter o registro e criar novos blocos.
Os protocolos de camada 1 são frequentemente referidos como protocolos de 'camada de base' pois servem de base para toda a rede blockchain. Estes protocolos podem ser considerados como os elementos constitutivos fundamentais da blockchain, fornecendo funcionalidades essenciais como mecanismos de consenso, validação de blocos e funcionalidades de segurança.
Uma das características principais dos protocolos de Camada 1 é a sua capacidade de processar transações de maneira descentralizada e sem confiança. Isso é conseguido através do uso de mecanismos de consenso, que permitem que os nós na rede cheguem a um consenso sobre a validade das transações sem a necessidade de uma autoridade centralizada.
Um dos protocolos de Camada 1 mais conhecidos é a Bitcoin, que está em funcionamento desde 2009. Outros protocolos populares de Camada 1 incluem o Ethereum, Bitcoin Cash e Litecoin. Cada um destes protocolos tem as suas características e características únicas, como o tempo do bloco, o tamanho do bloco e o rendimento da transação, que determinam o seu desempenho geral.
Os protocolos de camada 1 são tipicamente concebidos para serem seguros e imutáveis, ou seja, uma vez confirmada uma transação e adicionada à blockchain, não podem ser alterados nem eliminados. Isso torna-os ideais para casos de uso em que a transparência, a segurança e a imutabilidade são críticos, como em transações financeiras, gestão da cadeia de abastecimento e sistemas de votação.
Embora os protocolos de Camada 1 sejam incrivelmente poderosos, eles também têm algumas limitações, como problemas de escalabilidade. À medida que o número de transações na rede cresce, o tempo e o custo necessários para processar as transações podem aumentar significativamente. Isso levou ao desenvolvimento de soluções de escala Layer 2.
O que é uma Camada 2 no Cripto?
Uma solução de escala de camada 2 é um protocolo off-chain construído sobre uma blockchain de Camada 1 para aumentar a sua escalabilidade e débito sem sacrificar a segurança. As soluções de camada 2 podem ser utilizadas para uma variedade de aplicações, tais como pagamentos, contratos inteligentes e trocas descentralizadas. Ao mover algum do processamento de transações off-chain, as soluções de camada 2 podem reduzir significativamente o número de transações que precisam ser processadas na blockchain principal, resultando em transações mais rápidas e baratas.
Uma das soluções de escala de camada 2 mais populares é a Lightning Network, que foi originalmente desenvolvida para Bitcoin mas também foi adaptada para outras criptomoedas. A Rede Lightning permite transações instantâneas e de baixo custo criando canais de pagamento entre utilizadores, permitindo que estes realizem transações off-chain sem terem de esperar pelas confirmações na blockchain principal.
Outro exemplo de solução Layer 2 é o Plasma, que foi desenvolvido por Vitalik Buterin e Joseph Poon. O plasma usa uma estrutura tipo árvore de sidechains para processar transações fora da cadeia e periodicamente compromete um resumo dessas transações na blockchain principal. Isto permite que seja processado um elevado volume de transações enquanto mantém a segurança da blockchain principal.
Os canais estatais são outro tipo de solução de Camada 2 que permite transações fora da cadeia entre utilizadores. Os canais estatais funcionam criando um canal privado entre dois utilizadores, permitindo que realizem transações off-chain sem envolver a blockchain principal. Uma vez fechado o canal, o estado final do canal fica comprometido com a blockchain principal, garantindo a segurança da transação.
As soluções de rollup são um tipo mais recente de solução de Camada 2 que ganhou popularidade nos últimos anos. Os rollups usam contratos inteligentes para lote de transações fora da cadeia e depois comprometem periodicamente um resumo dessas transações na blockchain principal. Existem dois tipos de acúmulos: ZK-Rollups, que usam provas de conhecimento zero para provar a validade das transações off-chain e acúmulos otimistas, que assumem que as transações são válidas, salvo prova em contrário.
As soluções de camada 2 têm várias vantagens em relação às soluções de Camada 1. Por um, eles podem aumentar significativamente a escalabilidade e o rendimento de uma blockchain sem sacrificar a segurança. Também podem reduzir as taxas de transação e aumentar a velocidade da transação, tornando-as mais práticas para o uso diário. Além disso, as soluções de camada 2 podem ser construídas com base em qualquer blockchain de Camada 1, o que significa que podem ser utilizadas para escalar qualquer criptomoeda.
No entanto, as soluções de Camada 2 também têm alguns inconvenientes. Por um, podem ser complexos e difíceis de implementar, o que pode limitar a sua adoção. Além disso, como as soluções de Camada 2 dependem do processamento off-chain, podem ser menos seguras que as soluções de Camada 1, o que as pode torná-las vulneráveis a ataques. Finalmente, como as soluções de Camada 2 são construídas sobre as blockchains de Layer 1, são limitadas pela capacidade da blockchain subjacente.
O que são Soluções de Escalabilidade?
No mundo das criptomoedas, um dos maiores desafios que a tecnologia blockchain enfrenta é a escalabilidade. Escalabilidade refere-se à capacidade de uma rede blockchain lidar com um alto volume de transações de forma atempada e económica. À medida que a popularidade das aplicações baseadas em blockchain continua a aumentar, a procura por um processamento de transações mais rápido e eficiente também. É aqui que entram as soluções de escala.
As soluções de escala são tecnologias que operam acima do protocolo blockchain para melhorar a velocidade e a eficácia da blockchain subjacente. Estas soluções foram concebidas para enfrentar o desafio da escalabilidade processando transações fora da rede principal. Isto ajuda a aliviar o ónus sobre a principal rede blockchain e a reduzir as taxas de transação, enquanto mantém a segurança e a integridade da blockchain.
O objetivo do dimensionamento das soluções é permitir que as redes blockchain processem um maior volume de transações sem comprometer a velocidade, o custo ou a segurança. Ao descarregar parte do trabalho de processamento para as soluções da Camada-2, a principal rede de blockchain pode concentrar-se nas suas funções principais, enquanto ainda beneficia da eficiência e escalabilidade adicionais dessas soluções.
Um cronograma de problemas e soluções de escala
Desde o seu início, o dimensionamento tem sido um problema crítico que a indústria do blockchain enfrenta. A Bitcoin, a primeira rede blockchain, só consegue lidar com um número limitado de transações por segundo (TPS). Esta limitação tem sido uma barreira significativa à adoção, uma vez que pode levar vários minutos para confirmar uma transação, levando a tempos de processamento lentos e altas taxas. Este problema impulsionou o desenvolvimento de várias soluções de escala, algumas das quais vamos explorar nesta seção.
Uma das primeiras soluções de escala era o aumento dos tamanhos dos blocos. Inicialmente, a bitcoin tinha um limite de tamanho de bloco de 1MB, que depois era aumentado para 2MB. No entanto, essa abordagem tinha as suas limitações, já que blocos maiores exigem mais espaço de armazenamento, aumentando o custo de correr um nó e potencialmente levar à centralização. A comunidade Bitcoin também estava dividida quanto a essa abordagem, levando à criação de uma rede bifurcada chamada Bitcoin Cash, que aumentou o tamanho do bloco para 8MB.
Outra solução de escala é conhecida como a Rede Lightning, que foi proposta pela primeira vez em 2015 por Joseph Poon e Thaddeus Dryja. A Lightning Network opera com base na blockchain Bitcoin e permite aos utilizadores realizar transações fora da cadeia através da criação de canais de pagamento. Essa abordagem pode, teoricamente, escalar a Bitcoin para milhões de TPS mantendo as taxas baixas.
A Ethereum, outra rede líder em blockchain, também enfrentou desafios de escala devido à sua popularidade e ao crescente número de aplicações descentralizadas (DAPPs) construídas sobre isso. Uma das primeiras soluções propostas para a Ethereum chamava-se Plasma, que tinha como objetivo escalar a rede criando várias cadeias infantis ou cadeias laterais que podem processar transações de forma independente. No entanto, o plasma enfrentou vários desafios técnicos e o seu desenvolvimento acabou por ser interrompido.
Outra solução para a escala Ethereum é conhecida como sharding. A partilha envolve dividir a blockchain Ethereum em partes menores ou fragmentos, o que pode processar transações de forma independente, aumentar o TPS geral da rede. A Ethereum está atualmente a trabalhar na implementação de sharding como parte do seu upgrade Ethereum 2.0.
Os Rollups são outra solução para escalar Ethereum que ganhou popularidade nos últimos anos. Os acumuladores envolvem o agrupamento de várias transações numa única transação que é processada na cadeia de blocos Ethereum, reduzindo o número de cálculos necessários e aumentando o TPS. Os rollups podem ser classificados em otimistas e ZK-Rollups, dependendo da tecnologia subjacente utilizada.
A solução de escala conhecida como Optimistic Rollups foi proposta pela primeira vez pelo Plasma Group em 2018. Os Optimistic Rollups permitem o agrupamento de várias transações numa única transação, que é processada fora da cadeia, reduzindo o número de cálculos necessários e aumentando o TPS. As transações são então agregadas e postadas na blockchain Ethereum, permitindo transações mais rápidas e mais baratas mantendo a segurança e a descentralização da blockchain subjacente.
As ZK-Rollups são outro tipo de acúmulo que usa as provas Zero-Knowledge (ZK) para agrupar transações numa única transação. Esta abordagem elimina a necessidade de processamento fora da cadeia e permite que mais transações sejam processadas num único bloco enquanto mantém a segurança e a descentralização da blockchain. Os ZK-Rollups foram apresentados pela primeira vez pelo Matter Labs em 2019 e ganharam atenção significativa nos últimos anos.
Comparação entre os Camados-1s e Layer-2S
A Camada 1 e a Camada 2 são conceitos importantes no ecossistema blockchain. Cada camada serve um propósito específico e as duas camadas trabalham juntas para fornecer uma rede blockchain escalável e eficiente. Aqui vamos comparar as duas camadas, destacando os pontos fortes e fracos de cada.
A Camada 1 é a camada base da blockchain. Consiste no protocolo core da blockchain e é responsável por gerir o mecanismo de consenso, validar transações e manter o estado da blockchain. A Camada 1 é onde é emitida a criptomoeda nativa da blockchain e onde todas as transações são processadas. A Bitcoin, a Ethereum e outras grandes blockchains operam na Camada 1.
A camada 2 está construída sobre a Camada 1 e fornece funcionalidades adicionais à rede blockchain. Foi concebido para melhorar a escalabilidade e a eficiência da blockchain ao descarregar parte do processamento da Camada 1. As soluções de camada 2 incluem canais de estado, plasma, rollups e cadeias laterais.
O mecanismo de consenso da Camada 1, como a prova de trabalho (PoW) ou a prova de participação (POs), garante a integridade e imutabilidade da blockchain. A camada 1 também é descentralizada, ou seja, nenhuma entidade pode controlar a rede. Isso torna a Camada 1 ideal para armazenar ativos de alto valor e realizar transações que exigem um alto nível de segurança.
No entanto, o poder de processamento necessário para manter o mecanismo de consenso é alto, o que limita o rendimento da rede. Isso torna a Camada 1 menos eficiente e menos escalável que as soluções de Camada 2. A Camada 1 também tem taxas de transação mais altas em comparação com a Camada 2, o que a torna menos atraente para pagamentos micropagamentos e outras transações de baixo valor.
As soluções de camada 2, por outro lado, são concebidas para melhorar a escalabilidade e a eficiência da blockchain. Ao descarregar parte do processamento da Camada 1, a Camada 2 pode processar transações mais rápido e com um custo mais baixo. A Camada 2 também permite funcionalidades de contratos inteligentes mais complexas que não são possíveis na Camada 1 devido à sua capacidade de processamento limitada.
As soluções de camada 2 podem processar um número muito maior de transações por segundo em comparação com a Camada 1. Isto torna a Camada 2 ideal para casos de uso que exigem alto rendimento de transações, como jogos online ou comércio de alta frequência. A Camada 2 também tem taxas de transação mais baixas em comparação com a Camada 1, o que o torna mais adequado para pagamentos micropagamentos e outras transações de baixo valor.
A segurança das soluções de Camada 2 depende da segurança da Camada 1, e uma Camada 1 comprometida pode afetar a segurança da Camada 2. A Camada 2 também exige suposições de confiança adicionais em comparação com a Camada 1, uma vez que o processamento é tratado por um conjunto menor de nós ou entidades confiáveis. Isso torna a Camada 2 menos adequada para armazenar ativos de alto valor ou realizar transações que exigem um alto nível de segurança.
Soluções de Escala de Camada-2
As soluções de escala de camadas 2 são um tipo popular de solução de escala que operam sobre a rede principal de blockchain. Estas soluções visam enfrentar o desafio da escalabilidade processando transações fora da rede principal. Ao fazer isso, as soluções da Camada-2 podem aumentar significativamente a velocidade e a eficiência do processamento de transações, ao mesmo tempo que reduzem a carga sobre a rede principal de blockchain.
Um exemplo de uma solução de escala Camada-2 são os Rúmulos de Conhecimento Zero (ZK-Rollups), que serão abordados aprofundadamente ao longo deste curso. As ZK-Rollups usam uma técnica criptográfica chamada provas de conhecimento zero para agrupar várias transações numa única transação, que é então enviada para a rede principal de blockchain. Isso ajuda a reduzir o número de transações que precisam de ser processadas pela rede principal, mantendo a segurança e a integridade da blockchain.
Outro exemplo de uma solução de escala Layer-2 é a Optimistic Rollups. Optimistic Rollups trabalha processando transações off-chain e enviando um resumo dessas transações para a rede principal de blockchain. Este resumo é verificado pela rede principal, garantindo que as transações são precisas e seguras. Ao processar transações off-chain, a Optimistic Rollups pode aumentar significativamente a velocidade e a eficiência do processamento de transações, ao mesmo tempo que reduz as taxas de gás associadas a essas transações.
Benefícios de usar as Soluções Layer-2
As soluções de camadas 2 oferecem vários benefícios em relação às redes tradicionais de blockchain. Eis algumas das vantagens mais significativas:
Transações melhoradas por segundo (TPS): As soluções Camada-2 podem processar um volume muito maior de transações por segundo do que as redes tradicionais de blockchain. Ao processar transações fora da rede principal, as soluções da Camada-2 podem aumentar significativamente a velocidade e a eficiência do processamento de transações, o que é fundamental para aplicações baseadas em blockchain que requerem um processamento rápido e fiável de transações.
Taxas de Gás Baixadas: As taxas de gás referem-se às taxas de transação que os utilizadores têm de pagar para usar uma rede de blockchain. Uma grande vantagem das soluções da Camada-2 é poderem reduzir significativamente as taxas de gás associadas às transações. Ao processar transações off-chain, as soluções da Camada-2 podem reduzir o fardo sobre a rede principal de blockchain, o que leva a taxas de gás mais baixas para os utilizadores.
Segurança Preservada: As soluções da camada 2 foram concebidas para manter a segurança e integridade da blockchain subjacente. Ao usar técnicas criptográficas como provas de conhecimento zero e computação verificável, as soluções da Camada-2 podem garantir que as transações são precisas e seguras, mesmo quando processadas fora da rede principal.
Redes Específicas de Aplicações: As soluções da Camada-2 podem ser personalizadas para satisfazer as necessidades específicas de diferentes aplicações baseadas em blockchain. Por exemplo, algumas soluções da Camada-2 são concebidas especificamente para aplicações de finanças descentralizadas (DEFI), enquanto outras são concebidas para fichas não fungíveis (NFTs) ou aplicações de jogos. Isso permite que os desenvolvedores construam aplicações mais eficientes e especializadas em cima da rede blockchain.
Comparação das soluções de escala de Camada-2 e Camada-1
As soluções de escala de camada 1 e as soluções de escala de Camada-2 são duas abordagens distintas para resolver o desafio da escalabilidade nas redes blockchain. Enquanto as soluções da Camada-1 se concentram em melhorar a própria rede de blockchain, as soluções da Camada-2 operam acima da rede principal e processam transações off-chain. Veja mais de perto como as duas soluções comparam:
Velocidade e Eficiência
As soluções de camadas 2 podem processar um volume maior de transações por segundo do que as soluções da Camada-1. Ao processar transações off-chain, as soluções da Camada-2 podem aumentar significativamente a velocidade e a eficiência do processamento de transações, o que é fundamental para aplicações baseadas em blockchain que requerem um processamento rápido e fiável de transações.
Segurança
As soluções da Camada-1 e da Camada-2 foram concebidas para manter a segurança e integridade da blockchain subjacente. No entanto, as soluções da Layer-2 baseiam-se em técnicas criptográficas, como provas de conhecimento zero e computação verificável para garantir que as transações são precisas e seguras, mesmo quando processadas fora da rede principal.
Taxas Gasolinosas
As taxas de gás são as taxas de transação que os utilizadores têm de pagar para usar uma rede blockchain. As soluções de camada 2 podem reduzir significativamente as taxas de gás, à medida que processam transações fora da cadeia e reduzem o peso sobre a rede principal. Já as soluções da camada 1 podem exigir taxas de gás mais elevadas para acomodar o maior processamento de transações na rede principal.
Flexibilidade
As soluções de camadas 2 são mais flexíveis que as soluções da Camada-1 em termos de personalização para aplicações específicas. As soluções de camada 2 podem ser adaptadas para satisfazer as necessidades específicas de diferentes aplicações baseadas em blockchain, permitindo que os desenvolvedores construam aplicações mais eficientes e especializadas sobre a rede blockchain.
Complexidade
As soluções de camada 2 são muitas vezes mais complexas que as soluções da Camada-1, uma vez que exigem infraestrutura adicional e técnicas criptográficas para processar transações off-chain. Essa complexidade adicional pode tornar mais desafiador para os desenvolvedores criar aplicações com base nas soluções da Camada-2.
Interoperabilidade
As soluções da camada 1 podem ser mais interoperáveis que as soluções da Camada2, uma vez que operam diretamente na rede principal de blockchain. Isso torna mais fácil para diferentes redes de blockchain comunicarem entre si e os utilizadores moverem ativos entre diferentes redes. As soluções da camada 2, por outro lado, podem exigir uma infraestrutura de interoperabilidade adicional para facilitar transações entre cadeias.
DESTAQUES
- As soluções de escala visam melhorar a velocidade e a eficácia das redes blockchain.
- As soluções de escala são tecnologias que operam acima de um protocolo de blockchain para abordar o desafio de escalabilidade das redes blockchain.
- Exemplos de soluções de escala de Camada-2 incluem rollups de conhecimento Zero (ZK-Rollups) e Rollups Optimistic.
- As soluções de camada 2 oferecem transações melhoradas por segundo, taxas de gás mais baixas, segurança preservada e redes específicas para aplicações.
- As soluções de camadas 2 oferecem maior velocidade e eficiência, taxas de gás reduzidas, maior flexibilidade e podem ser adaptadas para satisfazer as necessidades específicas de diferentes aplicações baseadas em blockchain, enquanto as soluções da Camada 1 são mais interoperáveis e podem exigir menor complexidade.
Introdução ao Scaling
Neste módulo, vamos explorar os conceitos fundamentais de escala no contexto de blockchain e criptomoeda. Vamos aprofundar os desafios da escalabilidade e da necessidade de soluções inovadoras. Vai ganhar uma compreensão da razão pela qual a escala é crucial para o crescimento e a adoção das redes blockchain, e vamos introduzir várias soluções de escala e os seus benefícios.
O que é uma Camada 1 no Cripto?
No contexto da tecnologia blockchain, uma Camada 1 (L1) refere-se ao protocolo base ou à própria blockchain subjacente. É a camada primária da blockchain que estabelece as regras e protocolos fundamentais do sistema. Em termos mais simples, a Camada 1 refere-se à principal rede blockchain que é responsável por validar transações, manter o registro e criar novos blocos.
Os protocolos de camada 1 são frequentemente referidos como protocolos de 'camada de base' pois servem de base para toda a rede blockchain. Estes protocolos podem ser considerados como os elementos constitutivos fundamentais da blockchain, fornecendo funcionalidades essenciais como mecanismos de consenso, validação de blocos e funcionalidades de segurança.
Uma das características principais dos protocolos de Camada 1 é a sua capacidade de processar transações de maneira descentralizada e sem confiança. Isso é conseguido através do uso de mecanismos de consenso, que permitem que os nós na rede cheguem a um consenso sobre a validade das transações sem a necessidade de uma autoridade centralizada.
Um dos protocolos de Camada 1 mais conhecidos é a Bitcoin, que está em funcionamento desde 2009. Outros protocolos populares de Camada 1 incluem o Ethereum, Bitcoin Cash e Litecoin. Cada um destes protocolos tem as suas características e características únicas, como o tempo do bloco, o tamanho do bloco e o rendimento da transação, que determinam o seu desempenho geral.
Os protocolos de camada 1 são tipicamente concebidos para serem seguros e imutáveis, ou seja, uma vez confirmada uma transação e adicionada à blockchain, não podem ser alterados nem eliminados. Isso torna-os ideais para casos de uso em que a transparência, a segurança e a imutabilidade são críticos, como em transações financeiras, gestão da cadeia de abastecimento e sistemas de votação.
Embora os protocolos de Camada 1 sejam incrivelmente poderosos, eles também têm algumas limitações, como problemas de escalabilidade. À medida que o número de transações na rede cresce, o tempo e o custo necessários para processar as transações podem aumentar significativamente. Isso levou ao desenvolvimento de soluções de escala Layer 2.
O que é uma Camada 2 no Cripto?
Uma solução de escala de camada 2 é um protocolo off-chain construído sobre uma blockchain de Camada 1 para aumentar a sua escalabilidade e débito sem sacrificar a segurança. As soluções de camada 2 podem ser utilizadas para uma variedade de aplicações, tais como pagamentos, contratos inteligentes e trocas descentralizadas. Ao mover algum do processamento de transações off-chain, as soluções de camada 2 podem reduzir significativamente o número de transações que precisam ser processadas na blockchain principal, resultando em transações mais rápidas e baratas.
Uma das soluções de escala de camada 2 mais populares é a Lightning Network, que foi originalmente desenvolvida para Bitcoin mas também foi adaptada para outras criptomoedas. A Rede Lightning permite transações instantâneas e de baixo custo criando canais de pagamento entre utilizadores, permitindo que estes realizem transações off-chain sem terem de esperar pelas confirmações na blockchain principal.
Outro exemplo de solução Layer 2 é o Plasma, que foi desenvolvido por Vitalik Buterin e Joseph Poon. O plasma usa uma estrutura tipo árvore de sidechains para processar transações fora da cadeia e periodicamente compromete um resumo dessas transações na blockchain principal. Isto permite que seja processado um elevado volume de transações enquanto mantém a segurança da blockchain principal.
Os canais estatais são outro tipo de solução de Camada 2 que permite transações fora da cadeia entre utilizadores. Os canais estatais funcionam criando um canal privado entre dois utilizadores, permitindo que realizem transações off-chain sem envolver a blockchain principal. Uma vez fechado o canal, o estado final do canal fica comprometido com a blockchain principal, garantindo a segurança da transação.
As soluções de rollup são um tipo mais recente de solução de Camada 2 que ganhou popularidade nos últimos anos. Os rollups usam contratos inteligentes para lote de transações fora da cadeia e depois comprometem periodicamente um resumo dessas transações na blockchain principal. Existem dois tipos de acúmulos: ZK-Rollups, que usam provas de conhecimento zero para provar a validade das transações off-chain e acúmulos otimistas, que assumem que as transações são válidas, salvo prova em contrário.
As soluções de camada 2 têm várias vantagens em relação às soluções de Camada 1. Por um, eles podem aumentar significativamente a escalabilidade e o rendimento de uma blockchain sem sacrificar a segurança. Também podem reduzir as taxas de transação e aumentar a velocidade da transação, tornando-as mais práticas para o uso diário. Além disso, as soluções de camada 2 podem ser construídas com base em qualquer blockchain de Camada 1, o que significa que podem ser utilizadas para escalar qualquer criptomoeda.
No entanto, as soluções de Camada 2 também têm alguns inconvenientes. Por um, podem ser complexos e difíceis de implementar, o que pode limitar a sua adoção. Além disso, como as soluções de Camada 2 dependem do processamento off-chain, podem ser menos seguras que as soluções de Camada 1, o que as pode torná-las vulneráveis a ataques. Finalmente, como as soluções de Camada 2 são construídas sobre as blockchains de Layer 1, são limitadas pela capacidade da blockchain subjacente.
O que são Soluções de Escalabilidade?
No mundo das criptomoedas, um dos maiores desafios que a tecnologia blockchain enfrenta é a escalabilidade. Escalabilidade refere-se à capacidade de uma rede blockchain lidar com um alto volume de transações de forma atempada e económica. À medida que a popularidade das aplicações baseadas em blockchain continua a aumentar, a procura por um processamento de transações mais rápido e eficiente também. É aqui que entram as soluções de escala.
As soluções de escala são tecnologias que operam acima do protocolo blockchain para melhorar a velocidade e a eficácia da blockchain subjacente. Estas soluções foram concebidas para enfrentar o desafio da escalabilidade processando transações fora da rede principal. Isto ajuda a aliviar o ónus sobre a principal rede blockchain e a reduzir as taxas de transação, enquanto mantém a segurança e a integridade da blockchain.
O objetivo do dimensionamento das soluções é permitir que as redes blockchain processem um maior volume de transações sem comprometer a velocidade, o custo ou a segurança. Ao descarregar parte do trabalho de processamento para as soluções da Camada-2, a principal rede de blockchain pode concentrar-se nas suas funções principais, enquanto ainda beneficia da eficiência e escalabilidade adicionais dessas soluções.
Um cronograma de problemas e soluções de escala
Desde o seu início, o dimensionamento tem sido um problema crítico que a indústria do blockchain enfrenta. A Bitcoin, a primeira rede blockchain, só consegue lidar com um número limitado de transações por segundo (TPS). Esta limitação tem sido uma barreira significativa à adoção, uma vez que pode levar vários minutos para confirmar uma transação, levando a tempos de processamento lentos e altas taxas. Este problema impulsionou o desenvolvimento de várias soluções de escala, algumas das quais vamos explorar nesta seção.
Uma das primeiras soluções de escala era o aumento dos tamanhos dos blocos. Inicialmente, a bitcoin tinha um limite de tamanho de bloco de 1MB, que depois era aumentado para 2MB. No entanto, essa abordagem tinha as suas limitações, já que blocos maiores exigem mais espaço de armazenamento, aumentando o custo de correr um nó e potencialmente levar à centralização. A comunidade Bitcoin também estava dividida quanto a essa abordagem, levando à criação de uma rede bifurcada chamada Bitcoin Cash, que aumentou o tamanho do bloco para 8MB.
Outra solução de escala é conhecida como a Rede Lightning, que foi proposta pela primeira vez em 2015 por Joseph Poon e Thaddeus Dryja. A Lightning Network opera com base na blockchain Bitcoin e permite aos utilizadores realizar transações fora da cadeia através da criação de canais de pagamento. Essa abordagem pode, teoricamente, escalar a Bitcoin para milhões de TPS mantendo as taxas baixas.
A Ethereum, outra rede líder em blockchain, também enfrentou desafios de escala devido à sua popularidade e ao crescente número de aplicações descentralizadas (DAPPs) construídas sobre isso. Uma das primeiras soluções propostas para a Ethereum chamava-se Plasma, que tinha como objetivo escalar a rede criando várias cadeias infantis ou cadeias laterais que podem processar transações de forma independente. No entanto, o plasma enfrentou vários desafios técnicos e o seu desenvolvimento acabou por ser interrompido.
Outra solução para a escala Ethereum é conhecida como sharding. A partilha envolve dividir a blockchain Ethereum em partes menores ou fragmentos, o que pode processar transações de forma independente, aumentar o TPS geral da rede. A Ethereum está atualmente a trabalhar na implementação de sharding como parte do seu upgrade Ethereum 2.0.
Os Rollups são outra solução para escalar Ethereum que ganhou popularidade nos últimos anos. Os acumuladores envolvem o agrupamento de várias transações numa única transação que é processada na cadeia de blocos Ethereum, reduzindo o número de cálculos necessários e aumentando o TPS. Os rollups podem ser classificados em otimistas e ZK-Rollups, dependendo da tecnologia subjacente utilizada.
A solução de escala conhecida como Optimistic Rollups foi proposta pela primeira vez pelo Plasma Group em 2018. Os Optimistic Rollups permitem o agrupamento de várias transações numa única transação, que é processada fora da cadeia, reduzindo o número de cálculos necessários e aumentando o TPS. As transações são então agregadas e postadas na blockchain Ethereum, permitindo transações mais rápidas e mais baratas mantendo a segurança e a descentralização da blockchain subjacente.
As ZK-Rollups são outro tipo de acúmulo que usa as provas Zero-Knowledge (ZK) para agrupar transações numa única transação. Esta abordagem elimina a necessidade de processamento fora da cadeia e permite que mais transações sejam processadas num único bloco enquanto mantém a segurança e a descentralização da blockchain. Os ZK-Rollups foram apresentados pela primeira vez pelo Matter Labs em 2019 e ganharam atenção significativa nos últimos anos.
Comparação entre os Camados-1s e Layer-2S
A Camada 1 e a Camada 2 são conceitos importantes no ecossistema blockchain. Cada camada serve um propósito específico e as duas camadas trabalham juntas para fornecer uma rede blockchain escalável e eficiente. Aqui vamos comparar as duas camadas, destacando os pontos fortes e fracos de cada.
A Camada 1 é a camada base da blockchain. Consiste no protocolo core da blockchain e é responsável por gerir o mecanismo de consenso, validar transações e manter o estado da blockchain. A Camada 1 é onde é emitida a criptomoeda nativa da blockchain e onde todas as transações são processadas. A Bitcoin, a Ethereum e outras grandes blockchains operam na Camada 1.
A camada 2 está construída sobre a Camada 1 e fornece funcionalidades adicionais à rede blockchain. Foi concebido para melhorar a escalabilidade e a eficiência da blockchain ao descarregar parte do processamento da Camada 1. As soluções de camada 2 incluem canais de estado, plasma, rollups e cadeias laterais.
O mecanismo de consenso da Camada 1, como a prova de trabalho (PoW) ou a prova de participação (POs), garante a integridade e imutabilidade da blockchain. A camada 1 também é descentralizada, ou seja, nenhuma entidade pode controlar a rede. Isso torna a Camada 1 ideal para armazenar ativos de alto valor e realizar transações que exigem um alto nível de segurança.
No entanto, o poder de processamento necessário para manter o mecanismo de consenso é alto, o que limita o rendimento da rede. Isso torna a Camada 1 menos eficiente e menos escalável que as soluções de Camada 2. A Camada 1 também tem taxas de transação mais altas em comparação com a Camada 2, o que a torna menos atraente para pagamentos micropagamentos e outras transações de baixo valor.
As soluções de camada 2, por outro lado, são concebidas para melhorar a escalabilidade e a eficiência da blockchain. Ao descarregar parte do processamento da Camada 1, a Camada 2 pode processar transações mais rápido e com um custo mais baixo. A Camada 2 também permite funcionalidades de contratos inteligentes mais complexas que não são possíveis na Camada 1 devido à sua capacidade de processamento limitada.
As soluções de camada 2 podem processar um número muito maior de transações por segundo em comparação com a Camada 1. Isto torna a Camada 2 ideal para casos de uso que exigem alto rendimento de transações, como jogos online ou comércio de alta frequência. A Camada 2 também tem taxas de transação mais baixas em comparação com a Camada 1, o que o torna mais adequado para pagamentos micropagamentos e outras transações de baixo valor.
A segurança das soluções de Camada 2 depende da segurança da Camada 1, e uma Camada 1 comprometida pode afetar a segurança da Camada 2. A Camada 2 também exige suposições de confiança adicionais em comparação com a Camada 1, uma vez que o processamento é tratado por um conjunto menor de nós ou entidades confiáveis. Isso torna a Camada 2 menos adequada para armazenar ativos de alto valor ou realizar transações que exigem um alto nível de segurança.
Soluções de Escala de Camada-2
As soluções de escala de camadas 2 são um tipo popular de solução de escala que operam sobre a rede principal de blockchain. Estas soluções visam enfrentar o desafio da escalabilidade processando transações fora da rede principal. Ao fazer isso, as soluções da Camada-2 podem aumentar significativamente a velocidade e a eficiência do processamento de transações, ao mesmo tempo que reduzem a carga sobre a rede principal de blockchain.
Um exemplo de uma solução de escala Camada-2 são os Rúmulos de Conhecimento Zero (ZK-Rollups), que serão abordados aprofundadamente ao longo deste curso. As ZK-Rollups usam uma técnica criptográfica chamada provas de conhecimento zero para agrupar várias transações numa única transação, que é então enviada para a rede principal de blockchain. Isso ajuda a reduzir o número de transações que precisam de ser processadas pela rede principal, mantendo a segurança e a integridade da blockchain.
Outro exemplo de uma solução de escala Layer-2 é a Optimistic Rollups. Optimistic Rollups trabalha processando transações off-chain e enviando um resumo dessas transações para a rede principal de blockchain. Este resumo é verificado pela rede principal, garantindo que as transações são precisas e seguras. Ao processar transações off-chain, a Optimistic Rollups pode aumentar significativamente a velocidade e a eficiência do processamento de transações, ao mesmo tempo que reduz as taxas de gás associadas a essas transações.
Benefícios de usar as Soluções Layer-2
As soluções de camadas 2 oferecem vários benefícios em relação às redes tradicionais de blockchain. Eis algumas das vantagens mais significativas:
Transações melhoradas por segundo (TPS): As soluções Camada-2 podem processar um volume muito maior de transações por segundo do que as redes tradicionais de blockchain. Ao processar transações fora da rede principal, as soluções da Camada-2 podem aumentar significativamente a velocidade e a eficiência do processamento de transações, o que é fundamental para aplicações baseadas em blockchain que requerem um processamento rápido e fiável de transações.
Taxas de Gás Baixadas: As taxas de gás referem-se às taxas de transação que os utilizadores têm de pagar para usar uma rede de blockchain. Uma grande vantagem das soluções da Camada-2 é poderem reduzir significativamente as taxas de gás associadas às transações. Ao processar transações off-chain, as soluções da Camada-2 podem reduzir o fardo sobre a rede principal de blockchain, o que leva a taxas de gás mais baixas para os utilizadores.
Segurança Preservada: As soluções da camada 2 foram concebidas para manter a segurança e integridade da blockchain subjacente. Ao usar técnicas criptográficas como provas de conhecimento zero e computação verificável, as soluções da Camada-2 podem garantir que as transações são precisas e seguras, mesmo quando processadas fora da rede principal.
Redes Específicas de Aplicações: As soluções da Camada-2 podem ser personalizadas para satisfazer as necessidades específicas de diferentes aplicações baseadas em blockchain. Por exemplo, algumas soluções da Camada-2 são concebidas especificamente para aplicações de finanças descentralizadas (DEFI), enquanto outras são concebidas para fichas não fungíveis (NFTs) ou aplicações de jogos. Isso permite que os desenvolvedores construam aplicações mais eficientes e especializadas em cima da rede blockchain.
Comparação das soluções de escala de Camada-2 e Camada-1
As soluções de escala de camada 1 e as soluções de escala de Camada-2 são duas abordagens distintas para resolver o desafio da escalabilidade nas redes blockchain. Enquanto as soluções da Camada-1 se concentram em melhorar a própria rede de blockchain, as soluções da Camada-2 operam acima da rede principal e processam transações off-chain. Veja mais de perto como as duas soluções comparam:
Velocidade e Eficiência
As soluções de camadas 2 podem processar um volume maior de transações por segundo do que as soluções da Camada-1. Ao processar transações off-chain, as soluções da Camada-2 podem aumentar significativamente a velocidade e a eficiência do processamento de transações, o que é fundamental para aplicações baseadas em blockchain que requerem um processamento rápido e fiável de transações.
Segurança
As soluções da Camada-1 e da Camada-2 foram concebidas para manter a segurança e integridade da blockchain subjacente. No entanto, as soluções da Layer-2 baseiam-se em técnicas criptográficas, como provas de conhecimento zero e computação verificável para garantir que as transações são precisas e seguras, mesmo quando processadas fora da rede principal.
Taxas Gasolinosas
As taxas de gás são as taxas de transação que os utilizadores têm de pagar para usar uma rede blockchain. As soluções de camada 2 podem reduzir significativamente as taxas de gás, à medida que processam transações fora da cadeia e reduzem o peso sobre a rede principal. Já as soluções da camada 1 podem exigir taxas de gás mais elevadas para acomodar o maior processamento de transações na rede principal.
Flexibilidade
As soluções de camadas 2 são mais flexíveis que as soluções da Camada-1 em termos de personalização para aplicações específicas. As soluções de camada 2 podem ser adaptadas para satisfazer as necessidades específicas de diferentes aplicações baseadas em blockchain, permitindo que os desenvolvedores construam aplicações mais eficientes e especializadas sobre a rede blockchain.
Complexidade
As soluções de camada 2 são muitas vezes mais complexas que as soluções da Camada-1, uma vez que exigem infraestrutura adicional e técnicas criptográficas para processar transações off-chain. Essa complexidade adicional pode tornar mais desafiador para os desenvolvedores criar aplicações com base nas soluções da Camada-2.
Interoperabilidade
As soluções da camada 1 podem ser mais interoperáveis que as soluções da Camada2, uma vez que operam diretamente na rede principal de blockchain. Isso torna mais fácil para diferentes redes de blockchain comunicarem entre si e os utilizadores moverem ativos entre diferentes redes. As soluções da camada 2, por outro lado, podem exigir uma infraestrutura de interoperabilidade adicional para facilitar transações entre cadeias.
DESTAQUES
- As soluções de escala visam melhorar a velocidade e a eficácia das redes blockchain.
- As soluções de escala são tecnologias que operam acima de um protocolo de blockchain para abordar o desafio de escalabilidade das redes blockchain.
- Exemplos de soluções de escala de Camada-2 incluem rollups de conhecimento Zero (ZK-Rollups) e Rollups Optimistic.
- As soluções de camada 2 oferecem transações melhoradas por segundo, taxas de gás mais baixas, segurança preservada e redes específicas para aplicações.
- As soluções de camadas 2 oferecem maior velocidade e eficiência, taxas de gás reduzidas, maior flexibilidade e podem ser adaptadas para satisfazer as necessidades específicas de diferentes aplicações baseadas em blockchain, enquanto as soluções da Camada 1 são mais interoperáveis e podem exigir menor complexidade.