O que são soluções de dimensionamento da camada 2

O trilema da escalabilidade continua a ser um dos maiores problemas da cadeia de blocos. Eis como as soluções de escalabilidade da camada 2 podem ajudar.

As soluções de escalonamento da camada 2 são a tecnologia que é executada sobre um protocolo de blockchain que melhora a velocidade e a eficiência da blockchain subjacente. Eis como funciona em pormenor.

Principais conclusões

• A camada 1 refere-se a uma cadeia de blocos principal, enquanto a camada 2 se refere à rede que se encontra no topo de uma cadeia de blocos principal

• As soluções da camada 2 pretendem resolver a questão da escalabilidade através do processamento de transacções fora da rede principal

• As vantagens de uma solução de camada 2 incluem o aumento das transacções por segundo (TPS), a redução das taxas de gás, a manutenção da segurança e as redes específicas de aplicações

O que são soluções de escalonamento de camada 2?

Desde a sua utilização como moeda de transação(ETH) até ao aproveitamento da sua imutabilidade para a manutenção de registos e da sua natureza criptograficamente segura, o Ethereum tem sido um catalisador de um enorme crescimento na indústria da cadeia de blocos desde a sua introdução em 2013.

Mas, tal como muitas outras cadeias de blocos, o Ethereum chegou a um ponto em que enfrenta agora o desafio da escalabilidade. A partir do verão de 2022, o Ethereum processa cerca de 500 000 transacções por dia, o que equivale a 30 transacções por segundo. Em comparação, o sistema de pagamento da Visa é capaz de processar até 150 milhões de transacções por dia e 65.000 transacções por segundo – magnitudes acima do que o Ethereum é capaz.

Na prática, atingir os limites de uma cadeia de blocos resulta em congestionamento da rede (onde pode levar horas para processar uma transação) e taxas de gás extremamente elevadas.

Entra a camada 2, por vezes designada por camada de ligação de dados (DLL). Esta solução pretende resolver o problema de escalabilidade da cadeia de blocos através do processamento de transacções em redes de terceiros em vez da rede principal Ethereum (Layer-1). Ao fazê-lo, não só alivia a carga de trabalho na rede principal, como também mantém os mesmos padrões de segurança e descentralização da cadeia de blocos subjacente.

Blockchains de camada 1 vs. camada 2

A camada 1 refere-se à própria base de dados distribuída – a rede que reúne todos os nós da cadeia de blocos num único sistema com os seus mecanismos de consenso subjacentes. Por exemplo, a camada 1 da Bitcoin é a rede Bitcoin e a camada 1 da Ethereum é a rede Ethereum. Ambos utilizam atualmente um mecanismo de consenso de Prova de Trabalho (PoW).

A camada 2, no entanto, é uma rede de sobreposição que fica no topo da blockchain. A Lightning Network é a solução Layer-2 para a Bitcoin. Plasma, Polygon, Optimism e Arbitrum são apenas algumas das redes Layer-2 construídas no Ethereum.

Porque é que são importantes?

Atualmente, a Ethereum é uma das cadeias de blocos mais sofisticadas em termos de segurança e estabilidade da rede. A maioria dos indivíduos e empresas opta por utilizar esta cadeia de blocos para transacções ou para construir projectos. No entanto, à medida que o número de transacções aumenta, a rede fica cada vez mais congestionada.

Para fazer face a esta situação, os mineiros dão prioridade à confirmação de transacções com preços de gás mais elevados. Mas estes custos mais elevados recaem sobre o utilizador, aumentando a taxa mínima de gás, que por vezes pode exceder o valor da própria transação.

Com a Layer-2, a rede subjacente (mainnet) não precisa de processar quantidades tão grandes de dados porque envia esses dados para diferentes canais de processamento (terceiros), registando apenas o resultado final na blockchain da Layer-1.

Vantagens das soluções de camada 2

• O aumento das transacções por segundo (TPS) pode melhorar a experiência do utilizador e reduzir o congestionamento da rede na mainnet

• As transacções são consolidadas num único pacote antes de serem registadas na rede principal, reduzindo as taxas de gás

• Quaisquer actualizações a uma solução da Camada 2 não alteram a cadeia de blocos subjacente, uma vez que a Camada 2 é construída sobre a cadeia de blocos, o que ajuda a garantir a segurança da rede

• Permite redes Layer-2 específicas para aplicações, concebidas especificamente para otimizar uma determinada caraterística

Desvantagens das soluções da camada 2

• Pode remover a liquidez da cadeia de blocos primária

• Potenciais vulnerabilidades de segurança e privacidade; os utilizadores devem fazer a sua própria investigação antes de utilizarem soluções da camada 2

• Pode impedir a interconectividade com outras aplicações baseadas no Ethereum (ou seja, utilizando um L-2)

Que tipos de soluções de camada 2 existem?

As soluções da camada 2 centram-se principalmente em direcionar a maioria das transacções para fora da rede principal. Num curto espaço de tempo, surgiram muitos projectos da camada 2 para fazer face a este desafio. No entanto, apenas alguns conseguiram resolver as questões mais críticas. Aqui estão três exemplos de soluções de escalonamento de blockchain da Camada 2:

Canais estatais

Um canal de estado é um canal de comunicação bidirecional entre participantes. Por outras palavras, não é necessário que um terceiro, como um mineiro, confirme as transacções, o que melhora a velocidade das transacções.

O processo começa por selar uma parte da cadeia de blocos através da assinatura múltipla(multisig) para permitir uma interação direta sem necessidade de submeter nada aos mineiros. Quando a transação é confirmada, o estado final do canal é adicionado à cadeia de blocos.

Exemplos: A rede Lightning da Bitcoin Lightning Network do Ethereum Raiden Network da Ethereum

Vantagens

• Gere interacções complexas

• Lida com uma taxa de transferência de transacções extremamente elevada a um custo muito baixo

Desvantagens

• Elevado custo de instalação e de canais de regulação

• Os fundos devem ser bloqueados em canais de pagamento abertos

• Não apoia a participação aberta

Rollups de conhecimento zero

Os rollups de conhecimento zero (ZK-Rollups) consolidam transacções que foram retiradas da cadeia de blocos principal e geram uma prova criptográfica conhecida como SNARK (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge). Esta prova, também designada por prova de validade, é o único registo necessário na cadeia de blocos principal, reduzindo assim a taxa de gás que os utilizadores teriam de pagar pelo processamento de todos os dados.

Exemplos: Imutável X , Polígono Hermez , Starkware

Vantagens

• Seguro e descentralizado

• Transferências quase instantâneas

Desvantagens

• Difícil de calcular para aplicações mais pequenas com menos atividade na cadeia

• Nem todos os ZK-Rollups oferecem compatibilidade com a Máquina Virtual Ethereum(EVM)

• A ordenação das transacções pode ser influenciada por um utilizador

Rollups optimistas

Ao contrário dos ZK-Rollups, os rollups optimistas baseiam-se em provas de fraude. Simplificando, os agregadores publicam informações mínimas na Camada 1 e assumem que os dados estão correctos.

Se a transação for realmente válida, a cadeia de blocos principal não precisa de fazer mais nada. No caso de uma transação fraudulenta, o rollup otimista executa uma prova de fraude e penaliza o remetente.

Exemplos: Arbitragem , Boba , Cartesi , Rede de combustível , Otimismo

Vantagens

• Taxas de gás baixas

• Aumento do rendimento

• Capacidade de contrato inteligente

• Segurança

Desvantagens

• Tempos de levantamento longos

• Potencial desalinhamento de incentivos entre os participantes na rede

• A camada 1 subjacente pode censurar as transacções

O que vem a seguir para a escalabilidade da cadeia de blocos?

Os projectos e soluções de cadeia de blocos da camada 2 na cadeia de blocos Ethereum tornaram-se uma das respostas mais comuns aos problemas de escalabilidade da cadeia de blocos. Com uma forte aposta nesta tecnologia, promete um futuro com uma adoção generalizada, acompanhada de baixas taxas de transação.

As soluções da camada 2 apresentadas acima são a tentativa inicial da indústria de resolver os problemas de escalabilidade. No final de 2022, o Ethereum deverá lançar o “The Merge“, que engloba o seu próximo passo para ultrapassar os problemas de escalabilidade. No entanto, ainda não é claro como isso mudará o cenário das cadeias de blocos e o impacto que terá nas soluções de escalonamento da camada 2.

Diligência devida e fazer a sua própria investigação

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