Quais são as soluções de Camada-2? Um guia para blockchains de C-2

O segurança e descentralização do blockchain vem ao custo de outro fator importante: velocidade. Por um longo tempo, usar blockchain para comércio cotidiano estava completamente fora de questão. Comprar uma xícara de café com Bitcoin? Um sonho irrealizável.

Mas, ao que parece, há um apetite crescente por transações cripto rápidas. Por volta de 2011, algo chamado “solução de Camada-2” surgiu para resolver isso.

Este artigo explora o que são as soluções de Camada-2 e como elas podem ser usadas para melhorar a escalabilidade das blockchains existentes.

Limitações das blockchains de Camada-1

A é a “camada base” de um . É como a fundação de um prédio e fornece a estrutura básica que permite a construção de aplicativos e serviços descentralizados em cima dela.

Pense nisso como o ponto de partida para soluções blockchain mais complexas.

A maioria das blockchains de primeira geração (como Bitcoin e Ethereum) não são escaláveis porque podem processar apenas um punhado de transações por segundo. No caso do Ethereum, durante a maior parte de sua existência como um Prova de Trabalho rede só poderia processar 15 transações por segundo. O Visa, em contraste, pode processar 1.700 transações por segundo.

Essa baixa capacidade não é suficiente para atender às demandas do comércio moderno.

Se o blockchain for usado para o comércio diário, ele deve ser capaz de escalar para atender às demandas do uso no mundo real.

Para resumir, as limitações das blockchains da Camada-1 incluem:

• Escalabilidade ruim
• Baixa capacidade
• Intensivo em energia

É aqui que entram as soluções de camada 2.

Deve-se notar que existem alguns projetos de blockchain de Camada 1 (como NEAR Protocol e Solana) tentando superar as limitações mencionadas acima.

O benefício das soluções de Camada 2 é que elas são construídas sobre blockchains populares existentes de Camada 1 e podem aproveitar a segurança, confiança e benefícios do ecossistema desses blockchains.

Para saber mais sobre blockchains de Camada 1, consulte nosso artigo O que é uma blockchain de Camada-1?

O que é uma solução de Camada-2?

A solução de Camada-2 refere-se à infraestrutura construída sobre uma blockchain existente que pode executar transações fora da cadeia. Embora processem transações separadamente, as blockchains de Camada-2 ainda são protegido pela blockchain subjacente de Camada-1.

Imagine uma rodovia movimentada que conecta diferentes cidades. Esta rodovia representa a blockchain principal, que é usada por muitas pessoas para transferir ativos e informações.

À medida que mais pessoas começam a usar a rodovia, no entanto, ela fica congestionada e desacelera, dificultando a movimentação rápida e eficiente de seus ativos e informações.

Para resolver esse problema, uma solução de Camada-2 é construída sobre a rodovia, semelhante à construção de uma via expressa elevada sobre uma estrada existente. A solução de Camada-2 funciona como uma estrada paralela que pode lidar com um grande número de transações e transferências de dados, enquanto ainda está conectada e protegida pela blockchain principal de Camada-1.

Como as blockchains de Camada-2 melhoram as blockchains de Camada-1?

Uma blockchain de Camada-2 é projetada para melhorar a escalabilidade de uma blockchain de Camada-1 ao assumir parte do trabalho pesado da cadeia principal (Camada-1) para aumentar a capacidade de processamento e diminuir os taxas de transação.

Isso é conseguido permitindo que as transações ocorram fora da cadeia e registrando apenas o resultado final na cadeia. Dessa forma, a carga na cadeia principal é significativamente reduzida, resultando em menos throughput e desempenho melhorado.

O objetivo é fazer com que a cadeia principal seja usada para menos transações com taxas mais baixas, o que aumenta a velocidade das transações.

Aqui está outra analogia: imagine estar em um bar com seus amigos.

Conforme você pede bebidas, você aprende sobre a política do estabelecimento: apenas uma bebida pode ser pedida por vez, e a próxima só pode ser pedida após o pagamento da primeira. Isso pode tornar a experiência desagradável para todos os envolvidos, pois você tem que lidar com o troco para cada bebida, e o barman tem que acompanhar se você pagou ou não o valor correto, assim retardando o atendimento para outros clientes.

Uma solução ideal seria o barman manter uma conta corrente de todas as suas bebidas em um computador, permitindo que você liquide o valor total com seu cartão de crédito quando você e seus amigos estiverem prontos para sair.

Em nossa analogia, a solução de Camada 2 é como o computador que mantém uma conta de todas as transações, que são liquidadas na Camada 1 posteriormente.

Com uma solução de Camada 2, apenas o resultado final de uma transação é registrado na cadeia principal. O número de transações que podem ocorrer é limitado apenas pela capacidade da solução de Camada 2 e não pela cadeia principal.

Essas soluções de Layer-2 são construídas sobre blockchains de Layer-1 e aproveitam várias de suas propriedades. Por exemplo, algumas soluções como rollups e canais de estado derivam sua segurança da cadeia principal (Layer-1).

Tipos de soluções de escalabilidade de Layer-2

Rollups otimistas

Em rollups otimistas, a validade dos dados é verificada antes de ser incluída no rollup. Isto é feito mediante um "período de contestação" durante o qual qualquer parte pode contestar a validade dos dados. Se os dados forem inválidos, são excluídos do rollup.

Este tipo de rollup é mais seguro, mas mais lento, pois requer que os dados sejam verificados antes de serem incluídos no rollup.

Vantagens dos rollups otimistas

• Segurança derivada da cadeia principal
• Baixas taxas de transação
• Ausência de confiança
• Boa estrutura de incentivos

Desvantagens dos rollups otimistas

• Maior finalização de transações
• Mais centralização
• Depende de validadores e sequenciadores honestos

Rollups ZK (zero-conhecimento)

Rollups ZK usam “provas de zero-conhecimento” para validar dados antes que eles sejam incluídos no rollup. Desta forma, dados podem ser adicionados ao rollup sem precisar verificá-los primeiro.

Uma prova de zero-conhecimento é uma maneira matemática de provar que algo é verdade sem revelar qualquer informação sobre isso.

A maneira como isso funciona é que, quando uma transação é feita, uma prova de zero-conhecimento é gerado para provar que os dados na transação são válidos. Essa prova é então incluída no roll-up junto com os dados da transação.

Isso torna ZK-rollups muito mais rápidos que optimistic rollups, pois os dados não precisam ser verificados antes de serem incluídos no rollup. Em vez disso, só é necessário provar que os dados estão corretos.

Vantagens dos rollups ZK

• Evita mudanças incorretas de estado
• Períodos de finalização mais rápidos
• Mantém a integridade da descentralização
• Baixo atraso de retirada

Desvantagens dos rollups ZK

• Exigências de hardware caras podem arriscar a centralização da cadeia
• Máquina Virtual Ethereum-rollups ZK compatíveis são caros
• A centralização pode levar a uma maior censura

Canais de estado

Um blockchain é essencialmente um máquina de estados determinística. Isso significa que o estado do blockchain é determinado pela sequência de transações que ocorreram nele.

O "estado" é simplesmente os dados que são armazenados no blockchain em um determinado momento. Isso inclui saldos de contas, códigos de contratos inteligentes , e mais. Alterar as informações altera o estado, que é uma maneira de identificar atividades maliciosas.

Canais de estado são um tipo de solução de Camada-2 que permite que duas partes transacionem entre si sem ter que registrar cada transação na blockchain principal.

Eles funcionam primeiro bloqueando uma pequena parte do estado da mainnet (cadeia principal) usando uma multi-assinatura ou um contrato inteligente (chamado "contrato juiz").

Em seguida, algumas transações são feitas e enviadas para a cadeia principal, o que altera o estado. Isso é crucial para garantir que as transações processadas fora da cadeia não sejam maliciosas.

Agora que a segurança foi estabelecido, um número indefinido de transações pode ser executado off-chain antes de serem submetidas à cadeia principal. Isso aumenta exponencialmente a capacidade da rede.

Vantagens dos canais de estado

• Finalidade instantânea
• A velocidade da finalidade é independente de mineração poder
• O custo diminui quando usado por períodos mais longos

Desvantagens dos canais de estado

• Todos os participantes devem estar disponíveis
• Nenhuma participação aberta
• O custo inicial para implantar um contrato de juiz é alto

Side chains

Uma side chain é uma blockchain conectada a uma blockchain principal usando algo chamado "two-way peg."

A two-way peg permite que tokens sejam movidos de uma blockchain para outra. Isso é feito bloqueando os tokens na cadeia principal e criando o mesmo número de tokens na side chain.

A vantagem de usar uma side chain é que permite mais flexibilidade em termos de governança e consenso.Isso ocorre porque uma side chain pode ter suas próprias regras e mecanismos de consenso que são diferentes da cadeia principal.

Isso torna as side chains particularmente bem adequadas para processar transações que não são adequadas para a cadeia principal, como transações de alto risco ou experimentais.

Vantagens das side chains

• Facilmente atualizável
• Novos participantes não precisam de novas side chains
• Funções podem ser testadas antes de mover para a cadeia principal
• Compatível com Ethereum Virtual Machine

Desvantagens das side chains

• Não deriva segurança da cadeia principal
• Requer maiores pressupostos de confiança
• Altos custos iniciais

Cálculo fora da cadeia

Cálculo fora da cadeiatambém conhecido como oracle computation, é um tipo de solução de escalonamento Layer-2 que permite que tarefas computacionalmente intensivas sejam realizadas fora da cadeia.

Isso é feito primeiro trancando um estado na cadeia principal e depois executando a computação fora da cadeia. Uma vez que a computação está completa, o resultado é submetido à cadeia principal, e o estado é atualizado.

Isso permite que uma gama muito mais ampla de computações seja realizada em uma blockchain, como a computação off-chain pode ser realizada por qualquer pessoa com os recursos necessários.

Isso também reduz a carga na cadeia principal, pois tarefas computacionalmente intensivas são realizadas fora da cadeia.

Vantagens da computação off-chain

• Altamente eficiente em termos de custo
• Alto grau de personalização
• dApps podem ser altamente escaláveis

Desvantagens da computação off-chain

• Sem garantia de disponibilidade de dados
• A vivacidade da aplicação é afetada
• Riscos de centralização

Plasma

Plasma é um tipo de solução Layer-2 que permite o processamento de um grande número de transações fora da cadeia.

Isso é feito dividindo a blockchain principal em blockchains menores, chamadas "cadeias Plasma" ou "cadeias filha." Isso é feito usando contratos inteligentes eárvores de Merkle.

Essas cadeias Plasma podem então ser processadas independentemente umas das outras, e os resultados são submetidos de volta ao blockchain principal.

Isso permite um grau muito maior de escalabilidade, pois cada cadeia Plasma pode processar transações independentemente das outras.

Vantagens do Plasma

• Extremamente escalável
• Bom para transações de alto risco
• Adequado para criar blockchains privados
• Compartimentaliza o uso da rede

Desvantagens do Plasma

• Longos tempos de retirada
• Não pode escalar contratos inteligentes de propósito geral
• Maior centralização

Exemplos de soluções populares de escalonamento de Camada-2

Embora esta lista não seja exaustiva, aqui estão algumas blockchain e soluções de escalonamento comuns de camada-2.

Polygon (anteriormente Matic Network)

Polygon (MATIC) é uma solução Layer-2 que usa cadeias Plasma para escalonar Ethereum. É uma das soluções de escalonamento mais populares atualmente disponíveis, com mais de 19.000 dApps usando Polygon para escalar.

Lightning Network

A Lightning Network é uma solução Layer-2 para Bitcoin que usa canais de pagamento bidirecionais (um tipo de canal de estado) para processar transações fora da cadeia.

É uma das soluções de escalonamento mais populares, com mais de 30.000 nós lightning.

Loopring

Loopring é uma solução Layer-2 que usa zk rollup para processar transações Ethereum fora da cadeia.

Com Loopring, os usuários podem se envolver na não custodial protocolos de troca e pagamento sem sacrificar a segurança oferecida pelo Ethereum. É open-source, sem confiança e auditado.

O futuro das soluções Layer-2

As soluções Layer-2 estão se tornando cada vez mais populares à medida que a necessidade de escalabilidade cresce. Com o aumento de dApps e NFTs, está claro que Ethereum e outras blockchains de Camada 1 não conseguem acompanhar a demanda.

Soluções de Camada 2 como Base Chain oferecem uma solução muito necessária para escalonamento e provavelmente se tornarão mais prevalentes no futuro. Muitos esperam ver mais inovação e adoção dessas soluções no futuro.

Por outro lado, muitos argumentam que a atualização de sharding do Ethereum e o surgimento de blockchains de Camada 1 mais rápidas como Solana (com 65.000 TPS) e Perto (400.000+ transações diárias) pode reduzir a dependência de soluções Layer-2.

Embora não se saiba quais soluções Layer-2 resistirão ao teste do tempo, é quase certo que a escalabilidade das blockchains continuará a evoluir e crescer.

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