A questão do trilema da blockchain foi proposta pela primeira vez pelo fundador da Ethereum, Vitalik Buterin. O trilema da blockchain é a incapacidade da blockchain de ser rápida, segura e descentralizada ao mesmo tempo. Com as criptomoedas ganhando mais popularidade, há um aumento contínuo no número de usuários e transações que ocorrem na blockchain diariamente. Daí a necessidade de blockchains mais eficientes e escaláveis para acompanhar todo o processamento de transações e produtos construídos sobre elas.

As soluções de escalabilidade da Camada 2 têm ajudado muito a resolver este problema. As blockchains da Camada 1, como o Bitcoin e o Ethereum, são seguras e descentralizadas, mas muito lentas. Por exemplo, o Ethereum só consegue lidar com cerca de 30 transações por segundo (TPS). Com milhões de transações a ocorrer diariamente, há uma necessidade de uma solução mais rápida que não comprometa a segurança da blockchain. Vamos compreender mais sobre como alcançar isto com a ajuda das soluções de escalabilidade da Camada 2.

O que é a Camada 2?

A Camada 2 é um protocolo construído em cima de uma blockchain existente (camada 1) para aumentar o desempenho e a produção. A camada 1 partilha a sua carga transacional com esta camada adicional que, por sua vez, executa as transações e envia os resultados de volta para a camada base para registo permanente. O objetivo da solução de escalabilidade da camada 2 é reduzir a carga na blockchain base, melhorar a velocidade de processamento e, mais importante, resolver os problemas de escalabilidade enfrentados pelas blockchains. Com a interação entre a camada 1 e a camada 2, a blockchain pode alcançar escalabilidade sem comprometer a segurança.

A Camada 2 também pode ser referida como soluções fora da cadeia. Isto porque fornecem uma estrutura para o processamento de transações que é independente da blockchain base. Arbitrum, Polygon e Optimism são soluções de escalonamento da camada 2 da blockchain Ethereum. Processam transações Ethereum e enviam os dados transacionais de volta para a blockchain principal. As transações são mais baratas e rápidas na camada 2. Por exemplo, o tempo do bloco na rede Polygon é aproximadamente 2 segundos, enquanto na Ethereum é cerca de 10 segundos. O custo de uma transação usando Polygon varia de $0.0005 a $0.2, enquanto na Ethereum pode ser tão alto quanto $10 e até mais.

Porque são necessárias soluções de escalonamento da Camada 2?

A blockchain é desejada para ser rápida, segura e descentralizada. Mas com o problema do trilema da blockchain, apenas duas destas características podem ser alcançadas simultaneamente. São necessárias soluções de escalonamento para enfrentar este problema. Com o aumento do número de utilizadores e transações em blockchains de camada 1 como o Bitcoin e o Ethereum, há uma necessidade de aumento de throughput sem comprometer a segurança e a descentralização. Daí a necessidade de soluções de escalonamento de camada 2.

Como Funciona a Camada 2?

Camada 2 compreende todas as soluções de escalabilidade projetadas para trazer escalabilidade à blockchain base. Elas são projetadas para acelerar as transações na camada 1 sem comprometer a segurança e a descentralização. As transações na camada 1 são transferidas para a camada 2 para processamento. Dessa forma, a camada 2 alivia a camada base do fardo transacional.

Camada 2 depois de processar essas transações, devolve-as à camada base. Existe uma comunicação regular entre ambas as camadas, isso é para garantir que a descentralização e a segurança não sejam comprometidas na camada 2. Com o peso transacional fora da camada 1, a camada base torna-se menos congestionada e escalável.

Tipos de Soluções de Escalonamento de Camada 2

Vamos dar uma olhada em diferentes soluções de dimensionamento de camada 2 e como elas operam.

Rollups

Os rollups combinam um monte de transações em um único conjunto de dados transacionais e o enviam para a cadeia principal. Este protocolo economiza muito espaço na cadeia, além de tornar as transações mais rápidas e baratas. Existem dois tipos de rollups: Rollups de conhecimento zero e rollups otimistas.

Rollups de Conhecimento Zero

Também conhecidos como ZK-rollups, executam uma computação fora da cadeia e submetem o resultado à cadeia principal. Os resultados são conhecidos como prova de validade. Prova de validade significa que todas as transações foram verificadas e são seguras para serem submetidas à blockchain base. Os rollups de conhecimento zero são Prova de Trabalho (PoW) que ocorre fora da cadeia. Isso reduz a carga de trabalho na blockchain principal e, portanto, as transações são processadas mais rapidamente.

Rollups otimistas

Eles assumem que as transações são boas por padrão e as enviam para a cadeia principal. Quando o sistema enfrenta um desafio, o sistema é verificado e qualquer transação fraudulenta encontrada é revogada e o validador do bloco responsável é penalizado. A transação aqui é mais lenta em comparação com os ZK-rollups, mas os rollups otimistas oferecem mais segurança e descentralização.

Sidechains

São blockchains separados que funcionam ao lado do blockchain principal. Eles utilizam os recursos integrados neles para diminuir a carga de trabalho na cadeia principal. Eles usam informações da cadeia base juntamente com sua máquina virtual para executar contratos inteligentes ou validar transações e depois enviar o resultado final de volta para o blockchain principal. As sidechains são independentes da cadeia principal e têm seus validadores. As sidechains oferecem transações mais baratas e rápidas em comparação com seu blockchain pai. Um bom exemplo de uma sidechain é a rede Polygon, uma solução de escalabilidade para o blockchain Ethereum. As transações na Polygon são mais rápidas e mais baratas em comparação com a cadeia principal, Ethereum.

Canais de Estado

Como o nome indica, o canal serve como uma ligação entre duas partes transacionando. Os canais permitem que bloqueie os seus fundos e negoceie a forma virtual numa rede fora da cadeia mais rápida e mais barata. No final, as transações são encaminhadas para a blockchain principal. Esta solução é possível usando contratos inteligentes ou multiassinatura e é semelhante ao que acontece ao usar um cartão Visa. Envias e recebes uma representação numérica virtual do dinheiro real. Um bom exemplo desta solução de escalonamento é a rede lightning do Bitcoin. O seu BTC fica bloqueado com alguém ligado à blockchain principal. Pode então fazer as suas transações normais que serão mais baratas e rápidas em comparação com a rede Bitcoin, no final tudo é encaminhado para a cadeia principal. A rede lightning tem sido usada para escalonar o Bitcoin e também evitar custos elevados de transação.

Blockchain Aninhada

Esta é uma blockchain secundária que está acima da cadeia principal. A blockchain principal não participa no processamento de transações, mas sim delega o trabalho e as condições para a blockchain aninhada, que devolve os resultados após completar o trabalho. A cadeia principal tem a tarefa de garantir a segurança de toda a configuração. Isso reduz o peso na cadeia principal e melhora o funcionamento da blockchain.

Soluções de escalonamento da Camada 2 do Bitcoin

A Rede Lightning do Bitcoin

O Rede Lightningtem sido eficaz na escalabilidade da rede Bitcoin. Como outras soluções de escalabilidade, as transações são processadas fora da cadeia e são devolvidas à cadeia principal. Isso retira a carga transacional da cadeia base, tornando a rede escalável. O tempo médio de transação na rede Bitcoin é de cerca de 10 mas com a rede lightning, isso ocorre em questão de milissegundos. Os usuários podem experimentar baixos custos de transação e pagamentos mais rápidos.

Soluções de Escalonamento Ethereum Camada 2

Com a capacidade de implementar contratos inteligentes, muitos projetos consideram adequado construir sobre a blockchain Ethereum. Isso trouxe altas taxas de transação e transações mais lentas à medida que a rede fica mais congestionada, daí a necessidade de uma solução de escalonamento. Desde então, muitas soluções de escalonamento têm surgido. Existem 2 grandes grupos de Soluções de Escalonamento de Camada 2 na blockchain Ethereum, a saber: Soluções de Escalonamento de Camada 2 Generalizadas e Especiais de Aplicação.

As soluções de escalonamento generalizadas são semelhantes à cadeia principal, mas oferecem transações mais baratas e rápidas. Todas as funcionalidades disponíveis na Camada 1 também estão presentes nelas. As DApps podem ser implementadas nessas soluções de escalonamento, pois servem ao mesmo propósito que a cadeia principal. Exemplos de soluções de escalonamento generalizadas incluem Arbitrum One, Optimism, Boba Network, StarkNet, etc.

Soluções de escalabilidade específicas da aplicação são projetadas para aplicações específicas na rede. Elas são projetadas para otimização e melhor desempenho. Um bom exemplo é a exchange descentralizada, dydx, para negociação de ativos de criptomoeda. Outros exemplos incluem Loopring, zKSync, ZKSpace, Aztec, etc.

Conclusão

O trilema da blockchain tem sido o principal problema enfrentado com o crescimento e adoção de criptomoedas. As blockchains de Camada 1 são geralmente lentas no processamento de transações. Tentar acelerá-las irá alterar um dos fatores importantes, daí a necessidade de soluções de escalonamento de Camada 2. Esses protocolos impedem que as blockchains de Camada 1 se tornem muito pesadas e congestionadas, tornando as transações mais rápidas e baratas. Construir uma solução de Camada 2 não requer que a cadeia principal seja alterada, portanto, a segurança de toda a blockchain não é comprometida em todo o processo.