Não é horrível quando a gente fica preso no trânsito, especialmente quando estamos com pressa? Em momentos assim, a gente começa a pensar quantas ruas existem para dar conta de milhares de carros e usuários de transporte todos os dias. O interessante é que esse dilema pode também ser levado de alguma forma para o mundo cripto, e ele é conhecido como o problema de escalabilidade.

Ele acontece quando uma rede de blockchain atinge certas limitações de capacidade. Pense nisso como um congestionamento causado por ruas lotadas. No caso das criptomoedas, o “engarrafamento” acontece quando muitas pessoas tentam realizar transações ao mesmo tempo. Para cuidar disso, tem uma coisa chamada segunda camada, que busca solucionar o problema da escalabilidade no espaço das criptomoedas. Mas o que é exatamente esse tal problema de escalabilidade e como redes de segunda camada como resolver? Vamos descobrir.

O problema de escalabilidade de blockchains em poucas palavras

Se você der uma olhada rápida na capitalização de mercado das criptomoedas hoje, vai se surpreender ao descobrir a quantidade de pessoas que podem já ter algumas dessas moedas, seja para o que for. No momento em que este artigo é escrito (25 de janeiro de 2022), o Bitcoin (BTC) já atingiu uma capitalização de mercado superior a 686,21 bilhões de dólares, e o Ethereum (ETH) superou a marca de 286,55 bilhões de dólares.

Esses números enormes só mostram que cada vez mais pessoas estão começando a explorar diferentes criptomoedas. E quanto mais transações são realizadas nas redes de blockchain, mas congestionadas elas se tornam. E aí que acontece o tal problema da escalabilidade.

Vejamos como exemplo a rede Ethereum. Na blockchain do Ethereum, demandas elevadas geram transações mais lentas e preços de gas em ETH quase insustentáveis. O mesmo vale para a blockchain do Bitcoin, que precisa dar conta do fluxo de várias transações simultâneas.

Para aumentar a eficiência operacional da rede e melhorar esses processos, foi desenvolvida uma solução de escalabilidade de segunda camada.

O que são camadas de blockchain e como elas funcionam?

Se o congestionamento de trânsito pode ser comparado com o problema de escalabilidade, a construção de mais ruas equivaleria à implementação da segunda camada. É assim que são chamadas as soluções desenvolvidas para aumentar a capacidade de transações de uma rede de blockchain.

Já mencionamos que a velocidade de transação e processos podem ser mais lentos e os custos de transação podem subir quando uma rede fica muito congestionada. A segunda camada tenta resolver exatamente esses problemas. Para entendermos como funciona a segunda camada, vejamos antes a primeira camada.

Primeira camada

No mundo cripto, a primeira camada ou a cadeia principal é a camada padrão ou de consenso base. É nela que quase todas as transações ocorrem e são registradas. São alguns exemplos as redes do Bitcoin, do Ethereum e de outras criptomoedas. Pense nelas como as estradas por onde passam praticamente todos os carros e outros veículos em uma direção específica.

Quando o volume de veículos aumenta, o tráfego começa a se congestionar. O mesmo vale para transações inseridas e concluídas na rede de blockchain, o que leva à necessidade de soluções que aumentem a escalabilidade.

Estão entre algumas soluções de primeira camada melhorias de protocolos de consenso, em que podemos encontrar os termos prova de trabalho (PoW) e prova de participação (PoS) com mais frequência. A outra é chamada de sharding, onde toda a rede de blockchain é segmentada em diferentes conjuntos de dados chamados “shards”.

Se uma rede receber uma quantidade maior de transações por segundo ou precisar baixar taxas — ou talvez as duas coisas —, soluções de segunda camada podem ser outra boa opção.

Segunda camada

A segunda camada é simplesmente outra camada implementada sobre a primeira. A vantagem é que sua implementação não exige nenhuma mudança na primeira camada; ou seja, a camada base não vai sofrer nenhuma interrupção ou alteração em seus sistemas e processos. O objetivo da segunda camada é aumentar a capacidade da primeira camada lidando com transações off-chain (ou fora da cadeia).

Isso quer dizer que a solução de segunda camada deve ser capaz de retirar o trabalho, reduzir o congestionamento geral e evitar pontos únicos de falha. Dessa forma, a velocidade de transações e a experiência do usuário não ficam comprometidas e se tornam ainda mais suaves e seguras.

Soluções de escalabilidade de segunda camada mais a fundo

O ideal é que uma rede de blockchain possa lidar com uma quantidade ilimitada de transações por segundo. Essa métrica é chamada de rendimento ou TPS. Mas se dermos uma olhada rápida em como estão as redes de criptomoedas hoje, a capacidade de processar transações infinitas está bem longe da realidade.

A cadeia principal do Bitcoin pode executar de 3 a 7 TPS, números muito distantes das aproximadas 20.000 TPS da rede de pagamentos da Visa. Por outro lado, a rede do Bitcoin é inegavelmente mais segura, pois é descentralizada e toda transação deve ser aprovada, minerada, distribuída e confirmada por vários nós, ou os protetores dos dados da infraestrutura de uma blockchain.

Para aumentar a velocidade e a eficiência da rede sem prejudicar sua segurança e integridade, foram desenvolvidas soluções de escalabilidade de segunda camada. São algumas delas:

  • State channels

State channels (ou canais de estado) usam contratos multiassinatura para agilizar transações off-chain e finalizá-las com a cadeia principal. Isso reduz congestionamento de rede, taxas de transação e atrasos de processamento.

  • Sidechains

Uma sidechain (ou cadeia paralela) é uma blockchain independente compatível com Ethereum Virtual Machine (EVM) e executada paralelamente à cadeia principal. Ela funciona com o Ethereum por pontes bidirecionais e opera segundo seus próprios parâmetros de consenso e bloco.

  • Rollups

Rollups (ou sintetizações) executam transações fora da cadeia principal e registram os dados na primeira camada quando é atingido o consenso. Há dois tipos de rollups: ZK-rollups e rollups otimistas.

Os zero-knowledge (ZK) rollups coletam ou sintetizam centenas de transações off-chain e criam um conhecimento de argumento não interativo sucinto (SNARK). Com ZK-rollups, é necessária apenas a prova de validade, sendo dispensados os dados de transação. Isso torna a validação de um bloco mais rápida e barata.

Já rollups otimistas não fazem muito trabalho de computação, mas propõem o novo estado para a cadeia principal ou “autenticam” a transação. Como a computação é a parte cara do uso do Ethereum, rollups otimistas são ideais para reduzir custos de gas.

  • Plasma

O plasma foi desenvolvido para rede do Ethereum e usa contratos inteligentes e árvores Merkle, uma forma de organizar um volume imenso de dados de maneira mais simples. O plasma permite o desenvolvimento de uma quantidade ilimitada de side chains, ou cópias menores da rede do Ethereum.

Exemplos de redes de segunda camada

Agora que você já entendeu o que são soluções de escalabilidade de segunda camada, vejamos seus exemplos no espaço das criptomoedas.

  • Bitcoin Lightning Network

A Bitcoin Lightning Network é um sistema descentralizado que permite aos usuários realizarem micropagamentos instantâneos de volume elevado a custos menores. Esse protocolo de pagamento está entre os canais mais usados para transações de Bitcoin mais rápidas e baratas.

  • Loopring

O Loopring usa contratos inteligentes de código aberto do Ethereum para desenvolver seus próprios projetos. Ele foi criado para superar os desafios enfrentados por exchanges centralizadas e descentralizadas ao permitir que investidores guardem seus investimentos em suas próprias carteiras ao realizarem negociações de forma centralizada.

  • Polygon

O Polygon oferece desenvolvimento na segurança da rede do Ethereum e também aos desenvolvedores. Ele apresenta ferramentas usadas por desenvolvedores para criar tecnologias otimizadas baseadas no Ethereum.

  • Optimism

O Optimism oferece melhorias na acessibilidade de transações de Ethereum. Além disso, o Optimism possibilita velocidade de transação para usuários do Ethereum.

Além da segunda camada

É inegável que a segunda camada de uma blockchain oferece grande benefícios à rede em que opera e a seus usuários. Como já comentamos, o desenvolvimento da segunda camada lida com a crescente carga em diferentes redes de criptomoedas, inclusive as redes do Bitcoin e do Ethereum.

Com mais caminhos abertos para transações com criptomoedas, cada vez mais pessoas vão tentar aproveitar o incrível potencial das moedas digitais. Não vai ser nenhuma surpresa se, em breve, virmos outras redes oferecendo transações mais acessíveis, rápidas e baratas com criptomoedas.