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

As soluções de escalonamento da Camada 2 têm ajudado muito a abordar esse problema. As blockchains da Camada 1, como Bitcoin e Ethereum, são seguras e descentralizadas, mas muito lentas. Por exemplo, o Ethereum só pode lidar com cerca de 30 transações por segundo (TPS). Com milhões de transações ocorrendo diariamente, há uma necessidade de uma solução mais rápida que não comprometerá a segurança da blockchain. Vamos entender mais sobre como alcançar isso com a ajuda das soluções de escalonamento da Camada 2.

O que é Camada 2?

Camada 2 é um protocolo construído em cima de uma blockchain existente (camada 1) para aumentar o desempenho e a produção. A camada 1 compartilha suas cargas transacionais com esta camada adicional que, por sua vez, executa as transações e envia os resultados de volta para a camada base para registro permanente. O objetivo da solução de escalonamento da camada 2 é reduzir a carga na blockchain base, melhorar a velocidade de processamento e, mais importante, abordar 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.

Camada 2 também pode ser referida como soluções off-chain. Isso ocorre porque elas fornecem uma estrutura para o processamento de transações que é independente do blockchain base. Arbitrum, Polygon e Optimism são soluções de escalonamento de camada 2 da blockchain Ethereum. Eles processam transações Ethereum e enviam os dados transacionais de volta para o blockchain principal. As transações são mais baratas e rápidas na camada 2. Por exemplo, o tempo de bloco na rede Polygon é aproximadamente 2 segundos, enquanto no Ethereum é cerca de 10 segundos. O custo de uma transação usando Polygon varia de $0.0005 a $0.2, enquanto no Ethereum pode chegar a $10 e até mais.

Por que são necessárias soluções de escalonamento da Camada 2?

O blockchain é desejado para ser rápido, seguro e descentralizado. Mas com o problema do trilema do blockchain, apenas dois desses recursos podem ser alcançados simultaneamente. Soluções de escalonamento são necessárias para lidar com esse problema. Com o aumento no número de usuários e transações em blockchains de camada 1 como Bitcoin e Ethereum, há uma necessidade de aumento na capacidade sem comprometer a segurança e descentralização. Daí a necessidade de soluções de escalonamento de camada 2.

Como Funciona a Camada 2?

Camada 2 engloba todas as soluções de escalabilidade projetadas para trazer escalabilidade à blockchain base. Elas são projetadas para acelerar transações na camada 1 sem comprometer segurança e descentralização. 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 após processar essas transações, as devolve para a camada base. Há uma comunicação regular entre ambas as camadas, isso é para garantir que a descentralização e segurança não sejam comprometidas na camada 2. Com o fardo transacional fora da camada 1, a camada base se torna menos congestionada e escalável.

Tipos de Soluções de Escalonamento da Camada 2

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

Rollups

Rollups combinam um monte de transações em um único dado transacional 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: Zero Knowledge e rollups otimistas.

Rollups de Conhecimento Zero

Também conhecidos como ZK-rollups, executam cálculos fora da cadeia e enviam o resultado para a cadeia principal. Os resultados são conhecidos como prova de validade. Prova de validade significa que todas as transações foram verificadas e estão seguras para serem enviadas à blockchain base. ZK-rollups são Prova de Trabalho (PoW) realizada 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 de bloco responsável é repreendido. A transação aqui é mais lenta em comparação com ZK-rollups, mas os rollups otimistas oferecem mais segurança e descentralização.

Sidechains

São blockchains separados que funcionam ao lado do blockchain principal. Eles usam os recursos incorporados neles para diminuir a carga de trabalho na cadeia principal. Eles utilizam informações da cadeia base juntamente com sua máquina virtual para executar contratos inteligentes ou validar transações e, em seguida, 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 sidechain é a rede Polygon, uma solução de escalonamento 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 sugere, o canal serve como um elo entre duas partes que estão transacionando. Os canais permitem que você bloqueie seus fundos e negocie a forma virtual em uma rede externa mais rápida e mais barata. No final, as transações são encaminhadas para o blockchain principal. Essa solução é possível usando contratos inteligentes ou multi-assinatura e é semelhante ao que acontece ao usar um cartão Visa. Você envia e recebe uma representação virtual de número do dinheiro real. Um bom exemplo dessa solução de escalabilidade é a rede relâmpago do Bitcoin. Seus BTC são bloqueados com alguém conectado ao blockchain principal. Você pode então realizar 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 relâmpago tem sido usada para escalar o Bitcoin e também evitar altos custos de transação.

Blockchain Aninhada

Esta é uma blockchain secundária que fica em cima da cadeia principal. A blockchain principal não participa do processamento de transações, mas sim deleGate.ios trabalho e condições para a blockchain aninhada que retorna os resultados após completar o trabalho. A cadeia principal é responsável por garantir a segurança de toda a configuração. Isso reduz o fardo na cadeia principal e melhora a operação da blockchain.

Soluções de Escala da Camada 2 do Bitcoin

A Rede Lightning do Bitcoin

O Rede Lightningfoi eficaz na escalabilidade da rede Bitcoin. Assim como outras soluções de escalabilidade, as transações são processadas fora da cadeia e retornam para a 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 resultou em 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.

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

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

Conclusão

O trilema do blockchain tem sido o principal problema enfrentado com o crescimento e a adoção de criptomoedas. Os blockchains de Camada 1 são geralmente lentos no processamento de transações. Tentar acelerá-los irá alterar um dos fatores importantes, daí a necessidade de soluções de escalonamento de Camada 2. Esses protocolos impedem que os blockchains de Camada 1 se tornem muito pesados e congestionados, 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 todo o blockchain não é comprometida em todo o processo.