O que são Bitcoin Layer-2s e como funcionam?

Leia mais sobre o Bitcoin Layer-2s – uma nova classe de protocolos que traz escalabilidade e programabilidade para a rede Bitcoin.

Principais conclusões:

• Os Bitcoin Layer-2s são protocolos construídos sobre a camada de base do Bitcoin, desenvolvidos para proporcionar escalabilidade à rede Bitcoin através do processamento de transacções fora da cadeia de blocos principal.
• Esses protocolos podem resolver outras dificuldades técnicas e fornecer funcionalidades adicionais ao Bitcoin, como aumentar a capacidade de programação, melhorar a privacidade ou desbloquear novos utilitários.
• As principais soluções de escalonamento de Bitcoin atualmente incluem Lightning Network, Rootstock, Stacks, Liquid Network e rollups (validade e soberano).
• Cada uma destas soluções da camada 2 fornece valor à rede Bitcoin e tem o potencial de ajudar a impulsionar a adoção no ecossistema Bitcoin mais vasto.

Desafios da Bitcoin que os Layer-2s abordam

A Bitcoin continua a ser o ativo digital mais reconhecido e capitalizado atualmente, sendo vista como “ouro digital” pela sua reserva de valor. A cadeia de blocos Bitcoin foi inicialmente concebida como um sistema de pagamento seguro e descentralizado, mas as suas limitações impedem a sua adoção generalizada como tal.

A rede Bitcoin tem um problema de escalabilidade e sofre de velocidades de transação lentas, baixo rendimento e custos de transação crescentes. Em relação a outras cadeias de blocos, tem uma capacidade limitada para tratar grandes quantidades de dados de transacções num determinado período de tempo. A Bitcoin tem um tempo médio de criação de blocos de 10 minutos e uma taxa de transferência média de sete (7) transacções por segundo (tps).

Entretanto, o congestionamento da rede faz aumentar as taxas das transacções. Para referência, a taxa média de transação da Bitcoin em 2016 foi de ~US$0,07. Atualmente, este valor subiu significativamente para 31 dólares, com um máximo recorde de quase 63 dólares em abril de 2021.

Além disso, devido à sua linguagem de script limitada, a Bitcoin não suporta contratos inteligentes como a sua contemporânea, a Ethereum. A camada de base da Bitcoin não foi especificamente concebida para desenvolver contratos e aplicações inteligentes, uma vez que foi originalmente criada como um sistema de pagamento digital peer-to-peer (P2P). Assim, as funções para finanças descentralizadas (DeFi) e tokens não fungíveis (NFTs) quase não foram desenvolvidas até agora na cadeia de blocos Bitcoin.

O que são Bitcoin Layer-2s?

As soluções Bitcoin Layer-2 referem-se a protocolos construídos sobre a camada de base da Bitcoin. Estes protocolos são desenvolvidos para proporcionar escalabilidade à rede Bitcoin, processando transacções fora da cadeia de blocos principal (mainchain). Podem também resolver outras dificuldades técnicas e fornecer funcionalidades adicionais à Bitcoin. Estes Layer-2s podem ajudar a melhorar o desempenho global da Bitcoin, beneficiando simultaneamente dos seus efeitos de segurança e de rede.

As vantagens destas soluções da camada 2 para a Bitcoin podem incluir:

• Melhoria da escalabilidade, ajudando a ultrapassar as limitações da Bitcoin em termos de taxa de transferência de transacções, tempo de confirmação de blocos e custos de transação.
• Programabilidade melhorada através da implementação de funcionalidades complexas de contratos inteligentes.
• Herdou a segurança de alto nível fornecida pela rede Bitcoin, uma vez que a camada de base permanece intocada.
• Capacidades alargadas à Bitcoin, desbloqueando novas utilidades noutros sectores verticais, como pagamentos, DeFi, NFT e outras plataformas de mercado.

Os protocolos baseados em Bitcoin, como a Lightning Network, Rootstock, Stacks, Liquid Network e projectos de rollup Bitcoin, trazem escalabilidade e programabilidade à rede Bitcoin. Coletivamente, demonstram como poderá ser a próxima fase de crescimento da rede.

A camada 2 mais conhecida para Bitcoin: a Rede Lightning

A Lightning Network é um protocolo de pagamento da camada 2 construído sobre a blockchain da Bitcoin. Foi concebido como uma solução de escalabilidade para reduzir o congestionamento da rede utilizando canais de pagamento para tratar micropagamentos de Bitcoin fora da cadeia. A Lightning Network permite o estabelecimento de um canal diretamente entre duas partes que pretendam efetuar uma transação, sendo capaz de contornar a cadeia de blocos principal.

A Lightning Network permite a realização de múltiplas transacções sem necessidade de consenso global e confirmação na cadeia principal da Bitcoin. Como resultado, as transacções são quase instantâneas e as taxas são extremamente baixas. Até agora, tem fornecido uma solução eficaz para a questão da escalabilidade da Bitcoin, com a capacidade de lidar facilmente com o processamento de transacções de grande volume.

As transacções multipartidárias e o encaminhamento de pagamentos são realizados de forma segura na Lightning Network através de contratos hashed timelock (HTLCs), um contrato inteligente que permite ao destinatário receber fundos quando determinadas condições são cumpridas dentro de um determinado período de tempo (ou tempo de bloqueio).

Para mais pormenores sobre o funcionamento da Lightning Network, leia Pagamentos em Bitcoin: O que é a Lightning Network?

Porta-enxertos para transacções mais rápidas e baratas

A Rootstock é uma solução de camada 2 que permite transacções mais rápidas e mais baratas, processando-as fora da blockchain principal da Bitcoin. É uma plataforma de contrato inteligente baseada no modelo Ethereum Virtual Machine(EVM), mas está ligada à cadeia de blocos Bitcoin através de uma cadeia lateral.

A cadeia de blocos da Rootstock utiliza o mecanismo de consenso Proof of Work (PoW) e os blocos são extraídos através de mineração combinada, um processo em que os mineiros podem extrair simultaneamente Bitcoin e Rootstock utilizando o mesmo algoritmo de hashing e partilhando o mesmo poder computacional. O Rootstock apresenta um tempo de confirmação de bloco de cerca de 30 segundos e uma taxa de transferência de cerca de 10 a 20 tps. As transacções em Rootstock são confirmadas e agrupadas antes de serem enviadas para a camada base da Bitcoin para liquidação.

Como uma plataforma de contrato inteligente, a Rootstock amplia as capacidades do Bitcoin para maior programabilidade e utilidade, implementando a funcionalidade de contrato inteligente. Também promove a interoperabilidade com a Ethereum através da Máquina Virtual RSK (RVM), que se baseia na EVM. Permite a execução de contratos inteligentes Ethereum na Rootstock e a interoperabilidade com aplicações Ethereum. O RVM também permite que os programadores codifiquem utilizando a linguagem de programação de contratos inteligentes da Ethereum, Solidity.

Outra caraterística fundamental da Rootstock é a utilização da RSK Infrastructure Framework (RIF), que fornece um conjunto de serviços de infraestrutura descentralizados que podem ser utilizados pelos programadores para criar e implementar aplicações descentralizadas (dapps) na rede Rootstock.

Stacks permite contratos inteligentes para Bitcoin

Stacks é uma blockchain Layer-2 de código aberto que introduz contratos inteligentes e dapps na blockchain do Bitcoin. O seu suporte de microblocos permite um processamento de transacções mais rápido e um maior rendimento.

Para colocar as coisas em perspetiva: o blockchain do Bitcoin funciona com um tempo de bloqueio de aproximadamente 10 minutos, enquanto os microblocos podem transmitir o status da transação em questão de segundos, o que ajuda a diminuir a latência para interagir com o blockchain do Stacks.

O Stacks também está interligado com o Bitcoin através da Prova de Transferência(PoX), um modelo de consenso inovador que permite que todas as transacções do Stacks sejam liquidadas na camada base do Bitcoin. Isso significa que os blocos do Stacks estão inerentemente ligados aos blocos do Bitcoin e herdam a segurança do Bitcoin (sem alterar a rede Bitcoin de forma alguma).

Melhorar o desempenho da rede: Rede Líquida

A Liquid Network é uma sidechain da camada 2 que tem como objetivo melhorar o desempenho e a funcionalidade da rede Bitcoin. Originalmente destinada a ser uma solução de escalonamento e uma plataforma de emissão de activos, a Liquid funciona independentemente da Bitcoin, trabalhando no seu próprio livro-razão global e mecanismo de consenso.

O Liquid é capaz de confirmar transacções em dois minutos, com um tempo de bloqueio de 60 segundos e finalização de dois blocos. Isto torna o seu débito de transacções significativamente mais rápido do que a rede Bitcoin, um aspeto crítico para os utilizadores que pretendem fazer transacções sensíveis ao tempo.

O Liquid funciona com base num mecanismo de consenso chamado Strong Federation, que depende de um subconjunto dos seus membros (um grupo de organizações cripto-nativas), chamados “funcionários”, para validar transacções e assinar blocos. Este sistema reduz o tempo de confirmação no Liquid, enquanto uma estrutura centralizada é responsável pela governação da cadeia e por um melhor desempenho.

Rollups sobre Bitcoin

Em geral, os rollups são soluções que ajudam a escalar as blockchains Layer-1 como a Ethereum, principalmente através do processamento de transacções fora da cadeia; agrupando várias transacções numa única transação; e enviando-a de volta para a cadeia principal. Este processo permite que a cadeia de blocos proteja o lote de transacções agrupadas como se fosse uma única transação, ajudando a rede a processar mais transacções.

Ao longo dos anos, a comunidade tem vindo a explorar formas de aplicar diretamente esta abordagem à Bitcoin, e as soluções actuais assumem a forma de validade e de rollups soberanos. De acordo com a pesquisa, os rollups de validade têm o potencial de ajudar a melhorar a taxa de transferência de transações do Bitcoin em até 100 vezes, o que também pode ser aplicado à Lightning Network. Poderão implementar um ambiente de execução que suporte linguagens de contratos inteligentes mais flexíveis e melhorar a funcionalidade dos contratos inteligentes na Bitcoin sem ter de transferir a complexidade para a cadeia principal.

Outro tipo de rollup no Bitcoin são os rollups soberanos. Ao contrário dos rollups Optimistic e ZK na rede Ethereum, os rollups soberanos não utilizam uma camada de liquidação ou requerem contratos inteligentes. Gerem a sua própria execução e liquidação e utilizam apenas a blockchain subjacente da Layer-1 para consenso e disponibilidade de dados (ao contrário de outros tipos de rollup que dependem da blockchain para determinar a validade de um rollup).

Em geral, os rollups no Bitcoin são experimentais e ainda estão a dar os primeiros passos; ainda há muito a ver em termos de aplicação de rollups ao Bitcoin.

Desafios de Bitcoin Layer-2s

Os Bitcoin Layer-2s fornecem soluções para algumas das limitações da rede Bitcoin. No entanto, também têm o seu conjunto único de riscos e desvantagens.

A Lightning Network, por exemplo, pode deparar-se com problemas relacionados com os pagamentos e a liquidez das rotas. Especificamente, a fiabilidade das rotas pode ser comprometida quando o nó de encaminhamento não tem canais abertos suficientes para outros bons nós de encaminhamento. Noutros casos, as partes podem sofrer falhas de encaminhamento de pagamentos não atribuídos quando acabam por utilizar nós defeituosos sem sequer se aperceberem da existência de um problema. Além disso, os canais que não dispõem de liquidez ou fundos suficientes na rota podem, em última análise, causar falhas nos pagamentos.

Em comparação com a camada de base da Bitcoin, as soluções da camada 2, como a Liquid Network, podem ser consideradas altamente centralizadas. A Bitcoin tem milhares de mineiros distribuídos responsáveis pela produção de blocos e pela segurança da rede, enquanto a Liquid funciona com um sistema federado em que apenas 15 funcionários assinam transacções e mantêm a rede operacional.

Em teoria, isto reduz o tempo de confirmação no Liquid, mas a sua conceção centralizada significa que está sujeita ao controlo de algumas partes.

Palavras finais sobre o Bitcoin Layer-2s

Lightning Network, Rootstock, Stacks e Liquid Network são apenas alguns exemplos de soluções de escalonamento no Bitcoin atualmente. Juntamente com os rollups e outras soluções emergentes da camada 2, cada um destes protocolos fornece valor à rede Bitcoin e tem o potencial de ajudar a impulsionar a adoção no ecossistema Bitcoin mais vasto.

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