Análise de Blockchain: O que é uma Camada 2?

Intro

A criptomoeda está crescendo a cada dia. Em junho de 2024, havia impressionantes 617 milhões de proprietários de criptomoedas e o valor de mercado total estava em torno de 2,24 trilhões de dólares. Mas, mesmo com esse crescimento maciço, a tecnologia blockchain ainda enfrenta um grande obstáculo: a escalabilidade. Enquanto a mainnet do Ethereum tem uma capacidade de cerca de 15-30 transações por segundo (TPS), esse número não é fixo. Ele pode variar ligeiramente com base no tamanho dos blocos e na atividade da rede. Também é importante mencionar a transição do Ethereum para o Proof of Stake (PoS) com o Ethereum 2.0, que visa melhorar a escalabilidade, especialmente quando combinado com sharding.

Pense nas soluções Layer 2 (L2) como um turbo para a blockchain. São tecnologias off-chain construídas em cima da blockchain principal, Layer 1 (L1), para tornar as transações mais rápidas, baratas e eficientes. Algumas L2s, como Arbitrum, Polygon, Optimism, etc., podem processar impressionantes 4.000 transações por segundo. Isso não significa que elas fazem isso diariamente, mas podem, quando necessário, o que é uma grande melhoria em relação à velocidade usual. Essa capacidade de processamento significa que podemos ter aplicativos mais complexos, como DeFi, jogos e gerenciamento de cadeias de suprimento, funcionando de forma mais fluida na blockchain.

Em resumo, enquanto o Layer 1 está ocupado com grandes mudanças, como o aumento do tamanho dos blocos, o Layer 2 usa truques inteligentes, como rollups e sidechains, para acelerar as coisas sem sacrificar a segurança. Neste artigo, vamos explorar o Layer 2 e ver como ele está prestes a revolucionar o mundo da blockchain.

O que é uma solução Layer 2?

As soluções Layer 2 são como o segredo para levar a tecnologia blockchain para o próximo nível, resolvendo os principais problemas que as blockchains tradicionais Layer 1, como o Bitcoin e o Ethereum, nem sempre conseguem lidar. Claro, as blockchains Layer 1 fazem o trabalho pesado—elas processam transações e mantêm as coisas seguras com métodos de consenso como Proof of Work (PoW) ou Proof of Stake (PoS). Mas elas frequentemente enfrentam problemas quando se trata de escalabilidade. Esse problema faz parte do "trilema da blockchain", que diz que é difícil equilibrar escalabilidade, segurança e descentralização ao mesmo tempo. Por causa disso, as redes Layer 1 podem ficar lentas, levando a tempos de espera mais longos e taxas mais altas, especialmente quando as coisas ficam movimentadas. As soluções Layer 2 entram em cena para manter tudo funcionando de forma suave, mesmo quando a rede está sobrecarregada.

Por exemplo, a Lightning Network é uma das várias soluções Layer 2 para o Bitcoin, não a única, que torna as transações mais rápidas e baratas ao movê-las para fora da blockchain principal por um tempo. Imagine que você e um amigo abrem um canal de pagamento privado, que é como um livro de registro digital só entre os dois. E ainda que as transações aconteçam off-chain na Lightning Network, elas ainda são respaldadas pelo modelo de segurança Layer 1 do Bitcoin por meio de contratos hash timelock (HTLCs), que garantem que os fundos sejam finalmente registrados na blockchain principal em caso de disputa. A parte legal é que você só precisa atualizar a blockchain duas vezes: uma quando abrir o canal e outra quando fechá-lo. Assim, a blockchain não fica sobrecarregada com cada transação, tornando todo o processo mais rápido e barato. Os rollups do Ethereum—Optimistic Rollups e Zero-Knowledge (ZK) Rollups—funcionam de maneira um pouco diferente, mas com o mesmo objetivo de reduzir a carga na blockchain principal. Então, quais soluções de escalabilidade existem por aí?

Escalabilidade Layer 2 do Ethereum

Rollups

Os rollups são protocolos de software que funcionam em cima da blockchain principal, otimizando as transações e reduzindo a congestão.

Os Optimistic Rollups, como Base, Arbitrum, Optimism, Boba Network, agrupam várias transações em um lote e enviam esse lote comprimido como dados de chamada para a blockchain principal do Ethereum. Aqui é onde fica interessante: esses rollups assumem que as transações são válidas e enviam os dados da transação para a blockchain principal sem realizar o processamento na cadeia. Se surgir uma disputa, as transações podem ser verificadas por meio de um mecanismo de contestação que garante sua validade. No entanto, se alguém suspeitar de um erro ou de uma transação fraudulenta, pode iniciar uma prova de fraude durante a janela de contestação. Se a prova for bem-sucedida, o lote é revertido, e o remetente pode perder um depósito. As provas de fraude nos Optimistic Rollups funcionam ao contestar transições de estado potencialmente inválidas, o que então aciona a verificação on-chain. Esse sistema reduz a quantidade de processamento que a blockchain principal precisa fazer, tornando as coisas mais rápidas e baratas, mas ainda é seguro devido a esse mecanismo de contestação.

ZK Rollups, por outro lado, adotam uma abordagem diferente. Em vez de assumir que tudo está bem até que se prove o contrário, os ZK Rollups utilizam provas criptográficas, especificamente zero-knowledge succinct non-interactive arguments of knowledge (zk-SNARKs) ou zk-STARKs, para validar um lote de transações fora da cadeia. Eles geram o que é chamado de 'prova sucinta' (geralmente um SNARK ou STARK) para cada lote de transações. Essa prova é uma forma super eficiente de provar que todas as transações no lote são válidas, sem precisar verificar cada uma individualmente na blockchain principal do Ethereum. A blockchain principal apenas verifica essa prova, o que é muito rápido, e depois pode aceitar todo o lote de transações com confiança. Esse método é super seguro e eficiente, embora seja um pouco mais complexo tecnicamente.

Sidechains

Outro tipo de solução de escalabilidade, as sidechains são quase como universos paralelos, operando como blockchains separadas ao lado da blockchain principal.

Binance Smart Chain (agora conhecida como BNB Smart Chain) e Avalanche são blockchains Layer 1 com seus próprios modelos de consenso, não sendo exatamente sidechains Layer 2 para o Ethereum. O Polygon opera como uma sidechain Proof of Stake e um agregador de soluções Layer 2, com seus próprios validadores e mecanismos de consenso, o que significa que podem lidar com transações de forma independente, sem depender da blockchain principal para tudo. O mais interessante é que as sidechains normalmente dependem de pontes (por exemplo, pontes Plasma ou contratos inteligentes) para facilitar transferências de ativos, que nem sempre funcionam como uma verdadeira ponte bidirecional, como na rede Liquid do Bitcoin. Isso permite que você transfira ativos entre a blockchain principal e a sidechain, o que é especialmente popular para usuários que desejam aproveitar as características exclusivas de diferentes redes ou taxas de transação mais baixas. As sidechains frequentemente utilizam pontes para fazer isso, permitindo uma comunicação suave e transferências de ativos entre as duas blockchains, mesmo que seus mecanismos de consenso possam ser totalmente diferentes.

Canais de Estado

Mais um produto de escalabilidade são os canais de estado. Canais de estado são mecanismos off-chain que permitem que os usuários realizem várias transações de forma privada, sem a necessidade de transmitir cada transação para a blockchain. Apenas as transações de abertura e fechamento são registradas na cadeia, o que reduz a congestão e acelera as interações. Os canais de estado permitem que os participantes realizem transações diretamente entre si, sem precisar registrar cada interação na cadeia principal. Apenas o estado final é liquidado na blockchain.

Imagine como você e seus amigos podem conversar em particular. Em vez de gritar cada mensagem para o mundo inteiro, você apenas acompanha sua conversa e só conta para todos o resultado final. É assim que os canais de estado funcionam. Os canais de estado exigem que a configuração inicial do canal e a liquidação final ocorram na blockchain, usando uma carteira multi-assinatura para garantir que as transações off-chain sejam mutuamente acordadas pelos participantes. Além disso, observe que os canais de estado são principalmente úteis para transações repetidas de baixo valor (micropagamentos) e não para interações complexas de contratos inteligentes. Isso é muito eficiente para coisas como jogos ou pequenos pagamentos.

Plasma

O Plasma é completamente diferente, pois é uma estrutura que hospeda uma família de blockchains menores conectados à blockchain principal. Esses blockchains menores, frequentemente chamados de "child chains", operam sob suas próprias regras e validadores, mas dependem de compromissos periódicos com a cadeia principal para segurança. Embora o Plasma forneça benefícios de escalabilidade, ele enfrenta desafios, como a lentidão na finalização e possíveis problemas de disponibilidade de dados.

O Plasma viu uma adoção reduzida devido às suas limitações em segurança e finalização, já que os usuários precisam esperar longos períodos de saída (geralmente de 7 a 14 dias) para retirar fundos de volta para o Ethereum. É essencial apontar que o Plasma foi, em certa medida, superado pelos rollups, que são mais eficientes e seguros, e uma das implementações mais antigas e conhecidas do Plasma é a OMG Network.

Periodicamente, os estados finais das transações são enviados de volta para o Ethereum para validação, garantindo segurança e finalização. As chains Plasma lidam com um alto volume de transações off-chain, mas são limitadas no suporte a contratos inteligentes complexos e tiveram uma adoção reduzida devido aos seus tempos de retirada lentos. Seus casos de uso principais inicialmente eram voltados para aplicativos que exigem transferências simples, embora soluções mais recentes tenham superado o Plasma.

Ao reduzir a carga na mainnet do Ethereum, o Plasma reduz as taxas e acelera as transações. No entanto, retirar fundos das chains Plasma para o Ethereum pode levar até 7 dias, pois esse período é necessário para permitir a detecção de possíveis disputas ou fraudes antes que os fundos fiquem totalmente disponíveis na blockchain principal.

Exemplos de Soluções Layer 2

Diversas soluções Layer 2 foram implementadas com sucesso em várias redes blockchain. Aqui estão alguns exemplos notáveis:
 

1. Optimism
    

• Tipo: Rollup Optimista
   
• Descrição: Optimism é uma solução Layer 2 para o Ethereum que utiliza Rollups Otimistas para aumentar a capacidade de transações. Ele assume que as transações são válidas e realiza uma verificação computacional apenas se um desafio for levantado. Optimism reduz a computação necessária na blockchain principal através do uso de provas de fraude, enquanto ainda submete dados de transações mínimos (compactados) para a Layer 1, reduzindo significativamente as taxas de gás e aumentando a velocidade das transações.
   
• Casos de uso: DApps, protocolos DeFi e qualquer projeto baseado no Ethereum que precise de escalabilidade.
   

2. Arbitrum
    

• Tipo: Rollup Optimista
   
• Descrição: Arbitrum é outra solução Layer 2 baseada na tecnologia de Rollups Otimistas. Ela melhora a escalabilidade do Ethereum movendo a maior parte do processamento de transações para fora da cadeia, mantendo a segurança da mainnet do Ethereum. Arbitrum é conhecida por sua compatibilidade com contratos inteligentes existentes no Ethereum, facilitando para os desenvolvedores a migração de suas aplicações.
   
• Casos de uso: DeFi, jogos e outras aplicações de alta transação.
  
   

3. Polygon (anteriormente Matic)
    

• Tipo: Side Chain e Plasma
   
• Descrição: Polygon é uma solução multi-chain Layer 2 que fornece uma estrutura para construir redes blockchain interconectadas. Ela combina side chains Proof-of-Stake (PoS) e tecnologia Plasma para oferecer uma solução escalável com processamento rápido de transações e taxas baixas. A cadeia PoS do Polygon funciona paralelamente ao Ethereum e suporta uma ampla gama de aplicações descentralizadas.
   
• Casos de uso: NFTs, DeFi, jogos e vários DApps.
  
   

4. zkSync
    

• Tipo: Rollup de Zero-Knowledge (zk-Rollup)
   
• Descrição: zkSync é uma solução Layer 2 que utiliza Rollups de Zero-Knowledge, que usam provas criptográficas para validar transações. Isso permite um processamento altamente eficiente e seguro de transações fora da cadeia, com a validade dessas transações provada na cadeia principal através de provas criptográficas sucintas. zk-Rollups herdam a segurança total da Layer 1, ao contrário dos Rollups Otimistas que dependem do mecanismo de desafio para segurança.
   

• Casos de uso: Sistemas de pagamento, aplicações DeFi e transferências de tokens.

   

5. Loopring
    

• Tipo: Rollup de Zero-Knowledge (zk-Rollup)
   
• Descrição: Loopring é um protocolo de exchange descentralizada (DEX) que utiliza Rollups de Zero-Knowledge para facilitar transações de alta capacidade e baixo custo no Ethereum. Ao agrupar transações fora da cadeia e validá-las com zk-proofs, o Loopring permite que os usuários negociem ativos com taxas mínimas e execução rápida.
   
• Casos de uso: Exchanges descentralizadas, soluções de pagamento e DeFi.
  
   

6. Immutable X
    

• Tipo: Rollup de Zero-Knowledge (zk-Rollup)
   
• Descrição: Immutable X é uma solução Layer 2 especificamente projetada para NFTs no Ethereum. Ela usa zk-Rollups para permitir a criação, compra e venda de NFTs de forma rápida e sem taxas de gás. Immutable X busca a neutralidade de carbono através da escalabilidade da Layer 2, reduzindo o consumo de energia em comparação com as transações da Layer 1 do Ethereum, tornando-se uma opção ecológica para plataformas de NFTs.
   
• Casos de uso: Marketplaces de NFTs, plataformas de jogos e arte digital.
  
   

7. StarkNet
    

• Tipo: Rollup de Zero-Knowledge (zk-Rollup)
   
• Descrição: StarkNet é um zk-Rollup descentralizado que permite que qualquer aplicação descentralizada (DApp) atinja escalabilidade ilimitada sem comprometer a composibilidade e segurança do Ethereum. Ele utiliza STARKs (Argumentos Transparentes Escaláveis de Conhecimento) para garantir a validade das transações fora da cadeia, tornando-o altamente seguro e escalável.
   

• Casos de uso: DApps complexos, DeFi, jogos e além.

   

Benefícios do Layer 2

As soluções Layer 2 ajudam as blockchains a enfrentarem alguns dos maiores desafios, especialmente no que diz respeito a escalabilidade, custo, velocidade e privacidade. Ao lidar com transações fora da cadeia principal (Layer 1), as soluções Layer 2 tornam as redes blockchain muito mais capazes, permitindo que atendam mais usuários e processem mais transações sem comprometer a segurança ou a descentralização. Isso não apenas reduz os custos das transações, tornando a blockchain mais acessível para todos, mas também acelera os processos, o que é crucial para aplicações em tempo real, como jogos e finanças. Além disso, algumas soluções Layer 2 oferecem melhor privacidade, mantendo mais detalhes das transações fora da cadeia pública.

Escalabilidade

Como um policial no trânsito, as soluções Layer 2 eliminam a congestão e permitem que redes como Ethereum e Bitcoin lidem com muito mais transações. Sem elas, seria como tentar dirigir em uma estrada durante o horário de pico—lento e frustrante! As soluções Layer 2 aumentam a capacidade da blockchain, permitindo maior throughput e redução da latência, o que é essencial para suportar aplicações com grandes volumes de transações.

Redução de Custos

Os protocolos Layer 2 também tornam as transações muito mais baratas, retirando parte da carga da rede principal. Isso é um grande benefício para áreas movimentadas como DeFi e jogos, onde altas taxas podem ser um grande problema.

Transações Mais Rápidas

A velocidade é essencial no mundo das blockchains, e as soluções Layer 2 brilham ao oferecer confirmações de transações quase instantâneas. Ao lidar com as transações fora da cadeia e registrar apenas o estado final na cadeia principal, as redes Layer 2 evitam os atrasos que vêm com as confirmações de blocos na Layer 1.

Privacidade Melhorada

A privacidade está se tornando cada vez mais importante, e algumas soluções Layer 2, como os Rollups de Zero-Knowledge (ZK), oferecem recursos aprimorados de privacidade. Ao processar transações fora da cadeia, essas soluções mantêm a maior parte dos detalhes das transações fora da blockchain pública, protegendo as identidades dos usuários e informações sensíveis.

Futuro do Layer 2 na Blockchain

À medida que a tecnologia blockchain cresce, a necessidade de produtos escaláveis, eficientes e amigáveis ao usuário só vai aumentar. Os desenvolvimentos futuros se concentrarão na integração sem costura com as blockchains Layer 1, expandindo os casos de uso em diferentes indústrias e melhorando a interoperabilidade entre diferentes redes Layer 2. Esses avanços ajudarão os sistemas blockchain a escalar globalmente sem sacrificar segurança ou descentralização, tornando o Layer 2 um ator fundamental no futuro da tecnologia blockchain. Veja como será.

Integração com Layer 1

Um grande objetivo para as soluções Layer 2 é fazer com que funcionem de maneira suave com as blockchains Layer 1. À medida que essas tecnologias evoluem, a conexão entre a cadeia principal e suas extensões Layer 2 precisará se tornar mais integrada e fácil de usar. Imagine mudar entre diferentes camadas sem complicação—isso significa que sua experiência será muito mais fluida, e você não precisará lidar com processos complexos. Podemos ver novas ferramentas e recursos que automaticamente movem as transações para Layer 2 quando a Layer 1 ficar congestionada ou que facilitem o uso dessas tecnologias sem precisar entender todos os detalhes técnicos. Melhorar essa integração tornará as redes blockchain mais estáveis e seguras, ajudando-as a lidar com mais tráfego sem desacelerar.

Expansão de Casos de Uso

As soluções Layer 2 são bastante versáteis, e seu potencial vai muito além de apenas escalabilidade e redução de custos em áreas como DeFi e jogos. No futuro, podemos vê-las sendo usadas em várias indústrias. Por exemplo, na gestão de cadeias de suprimentos, elas poderiam ajudar a rastrear mercadorias através de fronteiras de forma eficiente, lidando com grandes volumes de dados com facilidade. Até mesmo indústrias não relacionadas à blockchain, como saúde e telecomunicações, podem começar a usar soluções Layer 2 para gerenciar informações sensíveis de forma segura. A velocidade, a economia de custos e a escalabilidade que o Layer 2 oferece fazem dele uma excelente opção para qualquer campo que precise de gerenciamento descentralizado de dados de alto desempenho. À medida que a tecnologia avança, espere ver o Layer 2 sendo usado de maneiras novas e inovadoras para resolver desafios em diversas indústrias.

Conclusão

As soluções Layer 2 estão se tornando peças essenciais no mundo da blockchain, resolvendo grandes questões como escalabilidade, custo e usabilidade, que impediram a adoção em larga escala das redes descentralizadas. À medida que essas tecnologias evoluem, elas serão fundamentais para melhorar o funcionamento das plataformas blockchain, ajudando-as a lidar com mais usuários e transações globalmente, sem comprometer segurança ou descentralização. O futuro parece promissor para o Layer 2, com desenvolvimentos empolgantes no horizonte. Podemos esperar melhor integração com as blockchains Layer 1, novas aplicações em diversas áreas e uma interoperabilidade aprimorada entre redes. Esses avanços não apenas tornarão os sistemas blockchain atuais mais eficientes, mas também abrirão novas oportunidades para aplicativos descentralizados em diferentes indústrias, moldando significativamente o futuro da tecnologia blockchain.