O crescimento de DeFi, NFTs e jogos congestionou a rede Ethereum (ETH), que agora está desenvolvendo soluções de escalonamento para atender à demanda sem comprometer a segurança. Neste artigo, exploramos os benefícios de layer 2 solutions como Sidechains, Plasma, State Channels, Validium, etc.

Mas antes disso, vamos entender o que são soluções de Camada 1 e Camada 2.

O que são soluções de escalonamento de Camada 2?

Enquanto a Camada 1 é a infraestrutura de rede base de toda blockchain, a Camada 2 é construída sobre a rede base para ajudar a escalar transações e dados.

Enquanto a rede principal valida e finaliza todas as transações on-chain sem depender de outras redes, a Camada 2 é uma extensão ou uma estrutura secundária das redes principais.

Toda rede base tem seu próprio mecanismo de nó, seja proof-of-work (PoW) ou proof-of-stake (PoS). Além disso, os protocolos de Camada 1 têm seus tokens nativos, que são frequentemente usados para taxas de gás ou taxas de transação.

Agora que a Ethereum fez a transição para PoS, diminui a pressão sobre a Camada 1 à medida que novas cadeias compartilham a carga e reduzem a congestão. No entanto, levaria anos para implementá-las completamente, e, enquanto isso, as soluções de Camada 2 estão escalando a blockchain.

Soluções de Camada 2 como sidechains, optimistic rollups, etc. oferecem certos benefícios para o escalonamento da Ethereum, que discutiremos aqui. Mas antes disso, vamos aprender como funciona a camada 2, que é processando transações em grandes pacotes antes de submeter a prova das transações para a camada base em um processo chamado "chamada off-chain", aliviando a carga da rede base.

Assim, enquanto L1 cuida da disponibilidade de dados, segurança e descentralização, L2 foca na escalabilidade.

Sidechains

Quando se trata de Sidechains de Camada 2, elas são blockchains independentes da Máquina Virtual Ethereum (EVM) que rodam em paralelo à cadeia principal. Elas têm nós validadores que confirmam e processam transações, adicionam blocos e mantêm suas próprias regras de consenso, como Proof-of-Stake ou Proof-of-authority para transações mais eficientes.

Embora as sidechains suportem transações mais complexas com sua compatibilidade EVM, elas não são tão descentralizadas e têm seu próprio mecanismo de consenso, não dependendo das soluções de Camada 1 ou Camada 2.

Projetos de criptomoedas como a cadeia xDai e a Rede POA oferecem sidechains.

State Channels e Payment Channels

Esta talvez seja a solução de camada 2 mais importante para o escalonamento da Ethereum, pois são contratos de múltiplas assinaturas que permitem aos participantes realizar transações rapidamente e frequentemente fora da cadeia, voltando à camada 1 para finalização conforme necessário.

Isso torna os State Channels capazes de lidar com interações mais complexas como jogos, enquanto os payment channels administram pagamentos feitos por dois participantes. O primeiro permite transações de alta taxa de transferência a baixo custo, ideal para micropagamentos.

Projetos como Raiden, Perun e Celer usam state channels na Ethereum.

Plasma

Cadeias Plasma, ou child chains, são cadeias menores que estão ancoradas à blockchain Ethereum para operar como cópias menores do ETH Mainnet. Elas usam verificação criptográfica combinada com contratos inteligentes para descarregar transações na rede principal.

Embora tenham seu próprio mecanismo de validação de blocos, elas reportam periodicamente à cadeia principal da Ethereum para resolver disputas usando sua segurança. Elas possibilitam transações de alta taxa de transferência e baixo custo, como snaps de tokens e transferências.

Vários projetos como LeapDAO, OMG Network, etc. oferecem implementações de Plasma para integração de dApps.

Optimistic Rollups

Essas soluções de Camada 2 são encontradas em paralelo à cadeia principal da Ethereum, pois permitem que transações ocorram em lotes escaláveis e baratos fora da Camada 1, enquanto ainda usam a segurança da camada base para submissão de transações.

Os Optimistic Rollups oferecem escalabilidade de 100x, pois não executam nenhuma computação, que é um elemento muito caro da blockchain Ethereum. Quando o sharding da Ethereum for introduzido, esse número de escalabilidade aumentará ainda mais.

Os Optimistic Rollups executam computações se as transações forem desafiadas via prova de fraude; caso contrário, assume-se que são válidas. Ele usa um sistema de garantia, e quando transações fraudulentas são provadas, a conta por trás delas perde a garantia. Enquanto algumas garantias são cortadas, outras são incentivadas para a parte correta.

Como suporta tanto contratos inteligentes quanto pagamentos simples, é adequado para aplicações DeFi. Assim, projetos como Cartesi, Arbitrum e Optimism usam essa solução de Camada 2.

ZK-Rollups

Os rollups de Conhecimento Zero são conhecidos por agrupar transações fora da cadeia para gerar uma prova criptográfica chamada SNARK. Este roll-up executa a computação fora da cadeia, e as provas de validade são submetidas à cadeia da Camada 1.

Os contratos inteligentes dos rollups de Conhecimento Zero mantêm todas as transações na Camada 2, que é atualizada com provas de validade. No entanto, validar um bloco é mais barato e rápido, pois só precisa da prova de validade, não dos dados da transação. Portanto, usa menos gás e dados.

Como os contratos inteligentes dos rollups de Conhecimento Zero verificam as transações, a transferência da Camada 2 para a Camada 1 não é atrasada. Isso resulta em oferecer tempos de finalização mais rápidos com segurança e descentralização. Mas alguns deles não têm suporte a EVM e podem ser inadequados para dApps devido à computação intensiva.

Isso é implementado por múltiplos projetos como ZKSwap e zkSync. Enquanto o primeiro é um DEX de camada 2 com alta taxa de transferência de transações e sem taxas de gás, zkSync é um protocolo sem confiança para pagamentos escaláveis e de baixo custo na Ethereum, que faz as carteiras DeFi escalarem como o PayPal.

Ambos esses rollups parecem ideais para escalonamento de camada 2 na Ethereum, mas o Harmony é melhor, pois oferece acesso mais amplo ao DeFi com seu recurso de ponte Horizen que conecta a Ethereum com a cadeia inteligente Binance.

Validium

Esta cadeia de usuário de prova de validade não armazena dados na Ethereum da Camada 1, permitindo 10.000 transações por segundo por cadeia Validium, rodando em paralelo com a cadeia principal em múltiplos.

Ao contrário de dApps de alto valor, ela não enfrenta ataques econômicos, pois só melhora a eficiência de capital e não possui atrasos de retirada. Mas essas cadeias têm capacidade limitada de contratos inteligentes.

Projetos como StarkWare e Loopring usam a cadeia Validium para o escalonamento de Camada 2 da Ethereum. Um exemplo é a primeira solução de escalonamento de camada 2 para NFTs, Immutable X, que tem tanto Validium quanto ZK-rollup para uma velocidade de transação de 9.000 por segundo sem taxas de gás.