Soluções de escalabilidade de Blockchains: camada 1 vs. camada 2

A popularidade da criptomoeda e a ampliação do mundo web3, que vem crescendo exponencialmente, revertem em um aumento do número de usuários que eles atraem regularmente – o que representa um problema para a tecnologia blockchain da qual eles dependem tanto. A maioria das redes blockchain simplesmente não foram projetadas para atingir a escalabilidade necessária para a demanda atual.

Felizmente, agora temos o que o setor chama de soluções de dimensionamento de camada 1 e camada 2, que podem ser adicionadas à arquitetura principal de uma blockchain para ajudá-la a lidar com uma demanda maior e aprimorar sua funcionalidade ou conjunto de recursos. Neste guia da AAG Academy, veremos as diferenças entre as soluções da camada 1 e da camada 2, seus prós e contras e muito mais.

O que é blockchain de camada 1 vs. camada 2?

AAG Academy tem um guia detalhado sobre o que é uma blockchain e como ela funciona no nível iniciante para aqueles que não estão familiarizados ou querem aprender mais – e recomendamos a sua leitura antes de mergulhar nas soluções de dimensionamento. Agora, se você já tiver um bom entendimento do básico, compreender as diferenças entre a camada 1 e a camada 2 não será difícil.

A camada 1 de uma blockchain é sua infraestrutura básica ou “mainnet” e serve como base para todo o projeto. Uma camada 2 é, como o próprio nome sugere, uma camada ou rede secundária que pode ser construída sobre essa base para fornecer melhor escalabilidade ou novos recursos. Por exemplo, Bitcoin é um protocolo de camada 1, enquanto o Bitcoin Lightning Network é um protocolo de camada 2.

Quando foi lançado em 2009, poucos poderiam prever que o Bitcoin seria tão popular quanto é hoje e, portanto, sua blockchain principal não foi projetada para lidar com o grande volume de usuários que agora dependem dela para processar transações. À medida que sua popularidade aumentou, a rede tornou-se mais lenta e mais cara de usar devido à sua demanda regular.

Esse é um grande problema para uma criptomoeda da magnitude do Bitcoin – não por causa de sua popularidade, mas também pelo que representa para a indústria de criptomoedas – então uma solução era extremamente necessária. A Lightning Network foi criada como uma maneira mais rápida e acessível de lidar com transações de Bitcoin, para que a cadeia principal não tivesse que lidar com toda a pressão sozinha.

Ambas as camadas são críticas para a indústria hoje. Sem os protocolos da camada 1, a criptomoeda, os NFTs, o metaverso e muitas outras facetas da web3 como a conhecemos simplesmente não existiriam. E sem os protocolos da camada 2, muitas blockchains da camada 1 teriam dificuldades para atender às demandas de seus usuários à medida que expandissem e seriam essencialmente esmagadas por seu próprio sucesso.

Como funciona a blockchain de camada 1?

Uma solução de dimensionamento de camada 1 envolve fazer alterações ou aprimoramentos na camada base de uma blockchain. Uma das razões pelas quais muitas blockchains não são muito escaláveis é que elas dependem do mecanismo de consenso de prova de trabalho (PoW) para verificar transações e criar novos blocos. Isso requer que cada nó de mineração na rede analise a transação e decida se ela é válida.

Esse processo requer muito poder computacional e, embora possa funcionar bem para projetos menores, que não ficam sobrecarregados com a demanda, provou ser um problema significativo para criptomoedas maiores e mais populares que precisam processar e validar um grande número de transações a cada dia. Esta é considerada uma das maiores desvantagens do modelo descentralizado.

Para colocar isso em perspectiva, vamos comparar um sistema descentralizado com um centralizado. Visa, a maior rede de pagamentos do mundo, é capaz de processar mais de 65.000 transações por segundo. O Bitcoin, devido à sua dependência do mecanismo de consenso PoW, pode processar apenas sete transações por segundo.

A implementação de soluções de camada 1 geralmente significam fazer alterações no design original da rede ou em seu mecanismo de consenso para acelerar as coisas. Isso pode incluir aumentar o tamanho do bloco para que mais transações possam ser agrupadas ou usar um processo chamado “sharding” para dividir as operações de uma blockchain e compartilhá-las em grupos menores de nós.

Alternativamente, pode significar a transição para um mecanismo de consenso completamente diferente. Em 2022, o Ethereum se tornou a maior criptomoeda a abandonar o sistema PoW, no qual contava desde o seu lançamento, em favor do mecanismo de prova de participação (PoS), que é mais escalável e mais eficiente, pois em vez de exigir poder computacional, ele usa staking de criptomoedas.

Quais são os prós e contras da blockchain de camada 1?

Uma vez que uma rede blockchain está em operação, fazer quaisquer ajustes, alterações ou melhorias em suas fundações é uma perspectiva assustadora – especialmente se for usada por um grande número de pessoas. Sempre há uma chance, como acontece com qualquer software, de que um erro ou bug inadvertido seja introduzido e possa causar consequências indesejadas ou derrubar toda a rede.

Portanto, embora os prós das soluções de dimensionamento da camada 1 possam significar maior velocidade e taxa de transferência, melhor segurança e transações sem interrupções, os desenvolvedores geralmente relutam em se arriscar e fazer alterações na cadeia primária por medo de quebrar algo que possa causar falha total.

Como funciona a blockchain de camada 2?

Uma camada 2 de blockchain, como a Lightning Network do Bitcoin, é essencialmente uma rede secundária que funciona ao lado de uma camada 1 de blockchain, como Bitcoin ou Ethereum. Você pode pensar nisso como uma estrada paralela a uma rodovia; o tráfego pode se mover para ela quando a rodovia estiver mais movimentada, aliviando parte do congestionamento.

A camada 2 é uma rede em si, portanto pode descarregar parte do trabalho computacional da blockchain principal. Isso geralmente consiste em processar transações off-chain (aquelas que não são tratadas pela rede principal) de forma independente usando um sistema diferente, como estabelecer canais diretos entre duas partes para processamento de transações quase instantâneas.

Como observamos anteriormente, o próprio Bitcoin pode lidar com apenas sete transações por segundo, enquanto o Visa pode lidar com até 65.000. No entanto, a Lightning Network do Bitcoin pode processar até 1 milhão de transações por segundo, tornando-a a solução de processamento de pagamentos mais rápida do planeta. E porque é incrivelmente rápida, também é significativamente mais acessível de usar.

Há vários tipos diferentes de solução de escalonamento de camada 2 em uso atualmente, sendo os mais comuns:

Canais de Estado (State Channels)
Os canais de estado, como a Lightning Network, criam um canal bidirecional entre duas partes para que as transações diretas possam ocorrer quase instantaneamente. Isso nega a necessidade de um terceiro, como um minerador, para confirmar as transações. Somente depois que um canal é fechado, seu “estado” final é retransmitido para a blockchain principal para que os saldos da carteira possam ser finalizados.

Rollups zero-knowledge (ZK)
Rollups zero-knowledge, também conhecidos como ZK rollups, consolidam um pacote de transações que ocorrem fora da cadeia e as enviam como uma transação, que é chamada de prova criptográfica ou prova de validade, para a rede principal. Isso significa efetivamente que a blockchain primária só precisa se preocupar com uma transação em vez de um grande número delas.

Rollups otimistas
Rollups otimistas são um pouco semelhantes as rollups ZK, exceto que, em vez de usar provas de validade, eles contam com provas de fraude. Os agregadores de transações enviam o mínimo de informações possível para a blockchain principal e assumem que os dados estão corretos. Se ocorrer uma transação fraudulenta, é realizada uma prova de fraude e o remetente é penalizado.

Quais são os prós e os contras da blockchain de camada 2?

Ao contrário dos protocolos da camada 1, que são desenvolvidos e implementados pela própria equipe de desenvolvimento de uma blockchain, os protocolos da camada 2 geralmente são criados por terceiros. Isso significa que os protocolos da camada 2 podem levar mais tempo para serem implementados, além de trazerem mudanças ou melhorias mais substanciais, que a própria equipe de desenvolvimento de um projeto pode relutar em fazer.

Uma das maiores vantagens dos protocolos da camada 2 é que eles não requerem alterações em uma camada 1 existente. Eles podem trazer melhorias significativas, novos recursos e muito mais para uma rede principal estabelecida sem medo de que bugs e outras vulnerabilidades possam ser introduzidos acidentalmente. Além disso, os protocolos da camada 2 podem ser projetados em torno de um recurso ou função específica.

Outra grande vantagem dos protocolos da camada 2 é que você pode construir vários deles em um blockchain existente, cada um com suas próprias habilidades, enquanto você só pode ter uma camada 1. No entanto, também existem desvantagens, geralmente, eles exigem que você coloque fundos no protocolo da camada 2 enquanto o estiver usando ou mova fundos da blockchain principal.

Isso traz riscos aos quais os usuários devem estar cientes antes de usar os protocolos da camada 2. Por exemplo, os fundos vinculados a um protocolo de camada 2 ficam temporariamente indisponíveis se ele passar por um período de inatividade ou outros problemas. Também devemos estar cientes de que alguns protocolos da camada 2 podem ser maliciosos e projetados especificamente para roubar quaisquer ativos que sejam transferidos para eles.

Qual poderia ser a solução para o futuro?

Apesar dos riscos potenciais que acompanham os protocolos da camada 2, eles são de longe a solução de dimensionamento mais comum em uso atualmente – especialmente no Ethereum. Seus muitos pontos fortes atualmente superam suas fraquezas e, do jeito que as coisas estão, não há alternativa que concorra em termos de flexibilidade, compatibilidade e segurança.

É difícil prever se uma alternativa aos protocolos da camada 2 estará disponível no futuro, mas, dada a natureza de rápida evolução da indústria de criptomoedas, é certamente plausível.

Referências:

• What are layer 2 scaling solutions
• Blockchain layer 1 vs layer 2 scaling solutions
• What is a layer 1 blockchain
• What are layer 2s and why are they important