Análise de Blockchain: O que é uma Camada 2?

Introdução

As criptomoedas estão a crescer a cada dia. Em junho de 2024, existiam 617 milhões de proprietários de criptomoedas e o valor total de mercado era de 2,24 triliões de dólares. Mas mesmo com este enorme crescimento, a tecnologia blockchain ainda tem um grande problema: a escalabilidade. A rede principal do Ethereum tem uma taxa de transferência de cerca de 15 a 30 transações por segundo (TPS), que não é fixa. Pode variar ligeiramente com base no tamanho do bloco e na atividade da rede. Além disso, a transição do Ethereum para o Proof of Stake (PoS) com o Ethereum 2.0 irá melhorar a escalabilidade, especialmente quando combinada com a fragmentação.

Pense nas soluções da Camada 2 (L2) como o turbo da blockchain. São tecnologias off-chain construídas sobre a blockchain principal, a Camada 1 (L1), para tornar as transações mais rápidas, baratas e eficientes. Alguns L2s como Arbitrum, Polygon, Optimism etc podem lidar com 4.000 transações por segundo. Não que o façam diariamente, mas podem fazê-lo quando necessário, o que é uma grande melhoria em relação à velocidade normal. Esta taxa de transferência significa que podemos ter aplicações mais complexas, como o DeFi, jogos e cadeia de abastecimento, a funcionar perfeitamente na blockchain.

Numa palavra, enquanto a Camada 1 está ocupada com grandes mudanças, como o aumento do tamanho dos blocos, a Camada 2 utiliza truques inteligentes, como rollups e sidechains, para acelerar as coisas sem sacrificar a segurança. Neste artigo, vamos aprofundar a Camada 2 e ver como esta vai mudar o mundo do blockchain.

O que é uma solução de camada 2?

As soluções da Camada 2 são como o molho secreto que leva a tecnologia blockchain ao próximo nível, abordando as principais dores de cabeça que os blockchains tradicionais da Camada 1, como o Bitcoin e o Ethereum, nem sempre conseguem resolver. É claro que os blockchains da Camada 1 fazem o trabalho pesado — processam transações e mantêm as coisas seguras com métodos de consenso como a Prova de Trabalho (PoW) ou a Prova de Participação (PoS). Mas enfrentam frequentemente problemas quando se trata de escala. Esta questão faz parte do "trilema blockchain", que diz que é difícil definir escalabilidade, segurança e descentralização ao mesmo tempo. Por este motivo, as redes da Camada 1 podem ficar lentas, o que resulta em tempos de espera mais longos e taxas mais elevadas, especialmente quando há muito tráfego. As soluções de Camada 2 intervêm para manter tudo a funcionar sem problemas, mesmo quando a rede está sob pressão.

Por exemplo, a Lightning Network é uma das várias soluções de Camada 2 para Bitcoin, não a única, tornando as transações mais rápidas e baratas ao tirá-las da blockchain principal por um tempo. Imagine que você e um amigo abrem um canal de pagamento privado, que é como um livro-razão digital só entre os dois. E, ainda assim, embora as transações aconteçam fora da cadeia na Lightning Network, ainda são apoiadas pelo modelo de segurança da Camada 1 do Bitcoin através de contratos de bloqueio de tempo de hash (HTLCs), que garantem que os fundos são liquidados em segurança na cadeia principal no caso de uma disputa. A parte interessante é que só precisa de atualizar o blockchain duas vezes: uma vez quando abre o canal e outra vez quando o fecha. Desta forma, o blockchain não fica atolado em cada transação, tornando todo o processo mais rápido e barato. Os rollups da Ethereum — Optimistic Rollups e Zero-Knowledge (ZK) Rollups — funcionam de forma ligeiramente diferente, mas com o mesmo objetivo de reduzir a carga na blockchain principal. Então, que soluções de dimensionamento existem por aí?

Escalonamento da Camada 2 do Ethereum

Rollups

Os rollups são protocolos de software que funcionam no topo da cadeia principal, simplificando as transações e reduzindo o congestionamento.Os Optimistic Rollups, como o Base, Arbitrum, Optimism, Boba Network, agrupam várias transações num lote e enviam esse lote comprimido como dados de chamada para a cadeia principal do Ethereum. É aqui que se torna interessante: estes rollups assumem que as transações são válidas e enviam os dados das transações para a cadeia principal sem realizar a computação na cadeia. Caso surja um litígio, as transações podem ser verificadas através de um mecanismo de contestação que garante a sua validade. No entanto, se alguém suspeitar de um erro ou de uma transação fraudulenta, pode iniciar uma prova de fraude durante o período de contestação. Se a prova for bem-sucedida, o lote será revertido e o remetente poderá perder um depósito. As provas de fraude em Optimistic Rollups funcionam contestando transições de estado potencialmente inválidas, que depois desencadeiam a verificação na cadeia. Este sistema reduz a quantidade de computação que a cadeia principal precisa de fazer, tornando as coisas mais rápidas e baratas, mas ainda é seguro por causa deste mecanismo de desafio.

Os ZK Rollups, por outro lado, adotam uma abordagem diferente. Em vez de assumir que tudo está bem até prova em contrário, os ZK Rollups utilizam provas criptográficas, especificamente argumentos sucintos não interativos de conhecimento zero (zk-SNARKs) ou zk-STARKs para validar um lote de transações fora da cadeia. Geram o que é chamado de "prova sucinta" (geralmente um SNARK ou STARK) para cada lote de transações. Esta prova é uma forma supereficiente de provar que todas as transações no lote são válidas sem ter de passar por cada uma individualmente na cadeia principal do Ethereum. A cadeia principal apenas verifica esta prova, o que é muito rápido, e depois pode aceitar com segurança todo o lote de transações. Este método é super seguro e eficiente, embora seja um pouco mais complexo tecnicamente.

Cadeias laterais

Outro tipo de solução de dimensionamento. As cadeias laterais são quase como universos paralelos, operando como blockchains separadas ao lado da cadeia principal. A Binance Smart Chain (agora conhecida como BNB Smart Chain) e a Avalanche são blockchains de Camada 1 com os seus próprios modelos de consenso, e não estritamente cadeias laterais de Camada 2 para Ethereum. O Polygon opera tanto como uma sidechain de Prova de Participação como um agregador de soluções de Camada 2, que têm o seu próprio conjunto de validadores e mecanismos de consenso, o que significa que podem lidar com as transações por conta própria, sem depender da cadeia principal para tudo. O mais interessante é que as sidechains dependem frequentemente de pontes (por exemplo, pontes Plasma ou contratos inteligentes) para facilitar as transferências de ativos, o que pode não funcionar sempre como uma verdadeira interligação bidirecional como na rede Liquid da Bitcoin. Isto permite transferir ativos entre a cadeia principal e a cadeia lateral, o que é especialmente popular entre os utilizadores que procuram tirar partido das características únicas de diferentes redes ou de taxas de transação mais baixas. As sidechains utilizam frequentemente pontes para fazer isto acontecer, permitindo uma comunicação tranquila e transferências de ativos entre as duas cadeias, mesmo que os seus mecanismos de consenso possam ser totalmente diferentes.

Canais Estaduais

Outro produto em expansão são os canais estatais. Os canais de estado são mecanismos off-chain que permitem aos utilizadores realizar múltiplas transações de forma privada sem transmitir cada transação para a blockchain. Apenas as transações de abertura e fecho são registadas na cadeia, reduzindo o congestionamento e acelerando as interações. Os canais de estado são mecanismos off-chain que permitem aos participantes realizar transações diretamente entre si sem terem de registar cada interação na cadeia principal. Apenas o estado final é definido na cadeia.

Imagine como você e os seus amigos podem conversar em privado. Em vez de gritar todas as mensagens para o mundo inteiro, limita-se a acompanhar a sua conversa e a dizer a todos apenas o resultado final. É assim que funcionam os canais estatais. Os canais estaduais exigem que a configuração inicial do canal e a liquidação final ocorram na cadeia, utilizando uma carteira multi-assinatura para garantir que as transações fora da cadeia são mutuamente acordadas pelos participantes. Note também que os canais estatais são úteis principalmente para transações repetidas de pequeno valor (micropagamentos) e não para interações complexas de contratos inteligentes. Isto é super eficiente para coisas como jogos ou pequenos pagamentos

Plasma

O Plasma é totalmente diferente, pois é uma estrutura que aloja uma família de blockchains mais pequenas ligadas à blockchain principal. Estas blockchains mais pequenas, geralmente chamadas de cadeias secundárias, operam sob as suas próprias regras e validadores, mas dependem de compromissos periódicos com a cadeia principal para segurança. Embora o Plasma ofereça benefícios de escala, enfrenta desafios como a lentidão na finalização e possíveis problemas de disponibilidade de dados. O Plasma teve uma adoção reduzida devido às suas limitações de segurança e finalidade, uma vez que os utilizadores devem esperar longos períodos de saída (geralmente 7 a 14 dias) para levantar fundos de volta para o Ethereum. É essencial salientar que o Plasma foi de certa forma ultrapassado pelos rollups, que são mais eficientes e seguros, e uma das primeiras e mais conhecidas implementações do Plasma é a OMG Network.

Ao enviar periodicamente os estados finais das transações de volta para o Ethereum para validação, garantindo a segurança e o propósito, as cadeias Plasma lidam com um elevado volume de transações off-chain, mas estão limitadas no suporte a contratos inteligentes complexos e têm tido uma adoção reduzida devido aos seus tempos de retirada lentos. Os seus principais casos de utilização estavam inicialmente direcionados para aplicações que exigiam transferências simples, embora soluções mais recentes tenham ultrapassado o Plasma.

Ao reduzir a carga na rede principal do Ethereum, o Plasma diminui as taxas e acelera as transações. No entanto, a retirada de fundos das cadeias Plasma para Ethereum pode demorar até 7 dias, uma vez que este período é necessário para permitir possíveis disputas ou deteção de fraudes antes que os fundos estejam totalmente disponíveis na cadeia principal.

Exemplos de soluções da camada 2

Várias soluções de Camada 2 foram implementadas com sucesso em várias redes blockchain. Aqui estão alguns exemplos notáveis:

1. Optimism

• Tipo: Rollup otimista
• Descrição: O Optimism é uma solução Ethereum Layer 2 que utiliza Optimistic Rollups para aumentar o rendimento das transações. Assume que as transações são válidas e só executa uma verificação computacional se for levantado um desafio. O Optimism reduz a computação necessária na cadeia através da utilização de provas de fraude, ao mesmo tempo que envia dados mínimos de transações (comprimidos) para a Camada 1, reduzindo significativamente as taxas de gás e aumentando a velocidade das transações.
• Casos de utilização: DApps, protocolos DeFi e quaisquer projetos baseados em Ethereum que necessitem de escalabilidade.

2. Arbitrum

• Tipo: Rollup otimista
• Descrição: O Arbitrum é outra solução de Camada 2 baseada na tecnologia Optimistic Rollup. Aumenta a escalabilidade do Ethereum ao mover a maior parte do processamento de transações para fora da cadeia, mantendo a segurança da rede principal do Ethereum. O Arbitrum é conhecido pela sua compatibilidade com os contratos inteligentes Ethereum existentes, facilitando a migração de aplicações por parte dos programadores.
• Casos de utilização: DeFi, jogos e outras aplicações de alta transação.

3. Polygon (formerly Matic)

• Descrição: O Polygon é uma solução multicadeia de Camada 2 que fornece uma estrutura para construir redes blockchain interligadas. Combina cadeias laterais de Prova de Participação (PoS) e tecnologia Plasma para oferecer uma solução escalável com um processamento rápido de transações e taxas baixas. A cadeia PoS da Polygon funciona paralelamente ao Ethereum e suporta uma vasta gama de aplicações descentralizadas.
• Casos de uso: NFTs, DeFi, jogos e várias DApps.

4. zkSync

• Tipo: Rollup de Conhecimento Zero (zk-Rollup)
• Descrição: O zkSync é uma solução de Camada 2 que utiliza Zero-Knowledge Rollups, que utilizam provas criptográficas para validar transações. Isto permite um processamento de transações altamente eficiente e seguro fora da cadeia, sendo a validade destas transações comprovada na cadeia através de provas criptográficas sucintas. Os zk-Rollups herdam a segurança completa da Camada 1, ao contrário dos Optimistic Rollups que dependem do mecanismo de desafio para a segurança
• Casos de utilização: sistemas de pagamento, aplicações DeFi e transferências de tokens.

5. Loopring

• Tipo: Rollup de Conhecimento Zero (zk-Rollup)
• Descrição: O Loopring é um protocolo de exchange descentralizada (DEX) que utiliza Zero-Knowledge Rollups para facilitar as negociações de alto rendimento e baixo custo no Ethereum. Ao agrupar transações off-chain e verificá-las com provas zk, o Loopring permite aos utilizadores negociar ativos com taxas mínimas e execução rápida.
• Casos de uso: exchanges descentralizadas, soluções de pagamento e DeFi.

6. Immutable X

• Tipo: Rollup de Conhecimento Zero (zk-Rollup)
• Descrição: O Immutable X é uma solução de Camada 2 concebida especificamente para NFTs no Ethereum. Utiliza zk-Rollups para permitir a cunhagem, compra e venda rápida e sem gás de NFTs. A Immutable X procura a neutralidade de carbono através do dimensionamento da Camada 2, reduzindo o consumo de energia em comparação com as transações da Camada 1 do Ethereum, tornando-se uma opção amiga do ambiente para as plataformas NFT.
• Casos de utilização: mercados NFT, plataformas de jogos e arte digital.

7. StarkNet

• Tipo: Rollup de Conhecimento Zero (zk-Rollup)
• Descrição: O StarkNet é um zk-Rollup descentralizado que permite que qualquer aplicação descentralizada (DApp) alcance uma escalabilidade ilimitada sem comprometer a componibilidade e a segurança do Ethereum. Utiliza STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge) para garantir a validade das transações off-chain, tornando-o altamente seguro e escalável.
• Casos de utilização: DApps complexos, DeFi, jogos e muito mais.

Benefícios da Camada 2

Os produtos da Camada 2 ajudam os blockchains a resolver alguns dos seus maiores problemas, especialmente o dimensionamento, o custo, a velocidade e a privacidade. Ao lidar com transações fora da cadeia principal, a Camada 1, tornam as redes blockchain muito mais capazes, para que possam servir mais utilizadores e processar mais transações sem comprometer a segurança ou a descentralização. Isto significa menores custos de transação, tornando o blockchain mais acessível a todos e mais rápido, o que é crucial para aplicações em tempo real, como jogos e finanças. E algumas L2 oferecem ainda mais privacidade ao manter mais detalhes das transações fora da cadeia pública.

Escalabilidade

Tal como um guarda de trânsito, as L2 limpam o congestionamento e permitem que redes como a Ethereum e a Bitcoin lidem com muito mais transações. Sem eles é como tentar conduzir numa autoestrada na hora de ponta: lento e frustrante! As soluções de camada 2 expandem a capacidade da blockchain, permitindo um maior rendimento e uma menor latência, o que é essencial para aplicações de elevado volume de transações.

Custos mais baixos

Os protocolos da Camada 2 também tornam as transações muito mais baratas ao aliviar parte da carga da rede principal. Isto é importante para áreas movimentadas como DeFi e jogos, onde as taxas elevadas são um grande problema.

Transações mais rápidas

A velocidade é fundamental na blockchain e as L2 oferecem confirmações de transações quase instantâneas. Ao lidar com transações fora da cadeia e ao registar apenas o estado final na cadeia principal, as redes da Camada 2 evitam os atrasos que acompanham as confirmações de bloco da Camada 1

Mais privacidade

A privacidade está a tornar-se mais importante a cada dia que passa e algumas L2, como os Rollups de Conhecimento Zero (ZK), oferecem mais recursos de privacidade. Ao processar transações fora da cadeia, estas soluções mantêm a maioria dos detalhes das transações fora da blockchain pública, ocultando as identidades dos utilizadores e as informações confidenciais.

Camada 2 no Futuro

À medida que o blockchain cresce, a necessidade de produtos escaláveis, eficientes e fáceis de utilizar só aumentará. Os desenvolvimentos futuros irão focar-se na integração perfeita com blockchains de Camada 1, na expansão dos casos de utilização em todos os setores e na interoperabilidade entre diferentes redes de Camada 2. Isto ajudará o blockchain a escalar globalmente sem sacrificar a segurança ou a descentralização, tornando a Camada 2 um ator fundamental no futuro do blockchain. Confira.

Integração da Camada 1

Um grande objetivo das L2s é fazê-las funcionar com blockchains de Camada 1. À medida que estas tecnologias evoluem, a ligação entre a cadeia principal e as suas extensões L2 terá de se tornar mais integrada e fácil de utilizar. Imagine alternar entre diferentes camadas sem complicações. Isto significa que a sua experiência será muito mais tranquila e não terá de lidar com processos complicados. Poderemos ver novas ferramentas e funcionalidades que transferem automaticamente as transações para a Camada 2 quando a Camada 1 fica lotada ou que facilitam a utilização destas tecnologias sem ter de compreender todos os detalhes. Isto tornará as redes blockchain mais estáveis ​​e seguras, capazes de lidar com mais tráfego sem lentidão.

Expansão de casos de uso

Os L2 são muito versáteis e a sua utilização vai muito além de apenas escalabilidade e redução de custos em DeFi e jogos. No futuro, poderemos vê-los a ser utilizados em muitos setores diferentes. Por exemplo, na gestão da cadeia de abastecimento, poderiam ajudar a rastrear mercadorias através das fronteiras de forma eficiente, lidando com muitos dados com facilidade. Até mesmo os setores não baseados em blockchain, como a saúde e as telecomunicações, podem começar a utilizar soluções de nível 2 para gerir informações confidenciais. A velocidade, a redução de custos e a escalabilidade do L2 tornam-no uma ótima opção para qualquer setor que necessite de uma gestão de dados descentralizada de alto desempenho. À medida que a tecnologia avança, veremos a L2 a ser utilizada de formas novas e inovadoras para resolver problemas da indústria.

Conclusão

As L2 serão a chave para o mundo da blockchain resolver os grandes problemas de escalabilidade, custo e usabilidade que têm impedido a adoção em massa de redes descentralizadas. À medida que estas tecnologias avançam, farão com que as plataformas blockchain funcionem melhor, lidem com mais utilizadores e transações a nível global e ainda sejam seguras e descentralizadas. O futuro parece bom para o L2, há muito para esperar. Veremos uma melhor integração com blockchains de Camada 1, novos casos de utilização em todos os setores e interoperabilidade entre redes. Isto não só tornará os sistemas blockchain atuais mais eficientes, como também abrirá novas oportunidades para aplicações descentralizadas em diferentes setores, moldando o futuro do blockchain.