O que são blockchains de layer 2 e como elas funcionam

Uma blockchain de layer 2 (camada 2, ou L2) é uma solução de escalabilidade projetada para aprimorar o desempenho das blockchains de primeira camada, como o Bitcoin e Ethereum. Elas foram concebidas para enfrentar os desafios de escalabilidade, latência e custos associados às blockchains de primeira camada.

As blockchains de primeira camada, como o Bitcoin e o Ethereum, têm várias limitações. Elas sofrem com escalabilidade limitada, o que significa que não conseguem processar um grande número de transações por segundo.

Além disso, as taxas de transação podem ser caras e a latência pode ser alta. Essas limitações tornam essas redes inadequadas para uso em larga escala, como para pagamentos do dia a dia. Para enfrentar esses desafios, as soluções de Layer 2 foram propostas.

A ideia de usar Layer 2 para melhorar o desempenho das blockchains de primeira camada surgiu em meados da década de 2010. A Lightning Network, por exemplo, foi sugerida em 2015 por Joseph Poon e Thaddeus Dryja em seu artigo intitulado “The Bitcoin Lightning Network.”

A Lightning Network propôs a criação de canais de pagamento off-chain (fora da cadeia) que permitiriam que as transações fossem realizadas instantaneamente e com custos mínimos. Essa solução resolveu o problema da escalabilidade do Bitcoin, que tem uma capacidade de processamento de transações limitada.

As soluções de Layer 2 no Ethereum foram propostas por um grupo de desenvolvedores como Joseph Poon, que é mais conhecido por seu trabalho em soluções de Layer 2 tanto para o Bitcoin quanto para o Ethereum. Ele é co-autor do conceito de Lightning Network, que se inspirou na ideia de canais de pagamento off-chain para acelerar e baratear as transações.

Além disso, Poon também desempenhou um papel crucial no desenvolvimento do Plasma, uma estrutura de escalabilidade que permite a criação de blockchains secundárias (sidechains) ancoradas ao Ethereum.

Outro nome é o de Vitalik Buterin, co-fundador do Ethereum. Ele foi um defensor ativo da necessidade de soluções de Layer 2 para enfrentar os problemas de escalabilidade da rede. Vitalik desempenhou um papel fundamental na promoção dessas soluções, bem como na exploração de protocolos como os Rollups (zkRollups e Optimistic Rollups) para aprimorar o desempenho do Ethereum.

Além disso, a comunidade Ethereum em geral, composta por desenvolvedores, pesquisadores e entusiastas, também contribuiu de maneira significativa para a proposta e desenvolvimento de soluções de Layer 2.

Layer 2

As blokchains de layer 2 possibilitam que transações sejam processadas de forma mais rápida e econômica, sem a necessidade de registrar todas as informações na blockchain principal.

Off-Chain Transactions: Uma característica fundamental das blockchains de Layer 2 é a capacidade de realizar transações “off-chain” (fora da cadeia principal). Isso significa que, em vez de registrar cada transação na blockchain principal, as transações são realizadas em canais de pagamento ou sidechains, dependendo do protocolo usado.

Canais de Pagamento (Lightning Network): No caso de soluções como o Lightning Network (para o Bitcoin), os usuários podem abrir canais de pagamento bidirecionais entre si. Esses canais permitem que uma série de transações ocorra sem ser registrada na blockchain principal. Somente o saldo final dessas transações é registrado na blockchain principal quando o canal é fechado. Isso reduz a carga na rede principal, acelera as transações e minimiza os custos.

Sidechains (Plasma, Rollups): Outra abordagem é o uso de sidechains, como no caso do Plasma ou dos zkRollups e Optimistic Rollups (para o Ethereum). As sidechains são blockchains independentes que operam paralelamente à blockchain principal. As transações ocorrem nessas sidechains, e os resultados são posteriormente registrados na blockchain principal em intervalos regulares, em um processo conhecido como ancoragem. Isso permite uma ampla gama de casos de uso e alivia a carga na blockchain principal.

Segurança e Finalidade: A segurança e a finalidade das transações são mantidas por meio de mecanismos de consenso específicos para cada protocolo. Por exemplo, no Lightning Network, os canais de pagamento são garantidos por contratos inteligentes e fundos de garantia. Nas soluções de Rollup, a segurança é mantida através de mecanismos de segurança da blockchain principal.

Interoperabilidade: As blockchains de Layer 2 são projetadas para serem interoperáveis com a blockchain principal. Isso significa que os ativos podem ser transferidos de volta e para a blockchain principal, garantindo que os saldos sejam atualizados com precisão.

Protocolos de Layer 2

Lightning Network (Rede Lightning): O Lightning Network é um protocolo de pagamento off-chain projetado principalmente para o Bitcoin, embora também possa ser usado em outras blockchains. Ele permite que os usuários criem canais de pagamento bidirecionais, nos quais várias transações podem ocorrer antes que o saldo final seja registrado na blockchain principal. Isso reduz a latência, os custos e aumenta a escalabilidade, tornando as microtransações rápidas e acessíveis.

Raiden Network (2015-2017): O Raiden Network foi um dos primeiros projetos de Layer 2 propostos para o Ethereum. Inspirado pelo sucesso da Lightning Network no Bitcoin, o Raiden Network se concentrou em criar canais de pagamento off-chain para transações rápidas e econômicas.

A equipe por trás do Raiden trabalhou incansavelmente para desenvolver essa solução, mas enfrentou desafios técnicos e atrasos significativos. Embora ainda não esteja amplamente adotado, o Raiden Network desempenhou um papel importante na evolução das soluções de Layer 2 no Ethereum.

Plasma (2017): Plasma foi proposto por Joseph Poon e Vitalik Buterin em 2017 como um protocolo de escalabilidade que permitiria a criação de blockchains secundárias (sidechains) ancoradas à blockchain principal do Ethereum. Essas sidechains tinham sua própria lógica e regras, permitindo um amplo escopo de casos de uso. A ideia era aliviar a carga na blockchain principal, permitindo que aplicativos descentralizados e contratos inteligentes operassem de forma mais eficiente.

zkRollups (2019-em diante): Zero-knowledge rollups (zkRollups) são uma classe de soluções de Layer 2 que ganharam destaque no Ethereum. Eles utilizam a tecnologia de prova de conhecimento zero para compactar um grande número de transações em uma única transação de resumo, que é então confirmada na blockchain principal.

Isso reduz significativamente os custos e aumenta a escalabilidade. A integração de zkRollups no Ethereum tem ganhado impulso constante, e várias aplicações, como exchanges descentralizadas (DEXs) e serviços de finanças descentralizadas (DeFi), começaram a adotar essa tecnologia.

Optimistic Rollups (2020-em diante): Os Optimistic Rollups são outra abordagem de Layer 2 que visa melhorar a escalabilidade do Ethereum. Eles funcionam criando sidechains onde as transações são processadas e, em seguida, ancoram os resultados na blockchain principal.

Essas soluções são “otimistas” porque confiam no fato de que a maioria das transações será honesta e, portanto, não precisam de verificações constantes. Essa abordagem é vista como uma solução promissora para melhorar a escalabilidade e reduzir os custos no Ethereum.

Optimism e Arbitrum

Optimism e Arbitrum são duas soluções de escalabilidade conhecidas para o Ethereum, ambas baseadas em Rollups. Essas soluções têm como objetivo aprimorar o desempenho da blockchain Ethereum, tornando as transações mais rápidas e econômicas.

1. Optimism:
   • Otimista por natureza: A solução Optimism é chamada de “otimista” porque opera com base na premissa de que a maioria das transações é honesta. Isso significa que em vez de verificar cada transação detalhadamente, o Optimism assume que as transações são válidas, o que acelera o processo.
   • EVM Compatibility: O Optimism é totalmente compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), o que facilita a migração de aplicativos e contratos inteligentes existentes para sua rede. Isso torna a transição mais suave para desenvolvedores e usuários.
   • Funcionamento do Rollup: O Optimism funciona como uma solução de Rollup, onde as transações são processadas em uma sidechain, e os resultados são registrados na blockchain principal em intervalos regulares. Isso reduz a carga na blockchain Ethereum e acelera as transações, mantendo a segurança por meio de desafios e soluções otimistas.
2. Arbitrum:
   • Maior abstração e facilidade de uso: O Arbitrum é uma solução de escalabilidade que se concentra em fornecer uma camada de abstração para desenvolvedores, tornando mais fácil a migração de aplicativos e contratos inteligentes existentes para a sua rede.
   • EVM Compatibility: Assim como o Optimism, o Arbitrum é compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), facilitando a compatibilidade com os aplicativos e contratos inteligentes existentes.
   • Funcionamento do Rollup: O Arbitrum também opera como uma solução de Rollup, com transações processadas em uma sidechain e os resultados ancorados na blockchain principal. Isso reduz a carga na blockchain principal e melhora o desempenho.

Ambas as soluções, Optimism e Arbitrum, são projetadas para abordar os problemas de escalabilidade na rede Ethereum, tornando as transações mais rápidas e acessíveis. Eles compartilham a característica de serem compatíveis com a EVM e de utilizar a abordagem de Rollup para otimizar o desempenho.

A escolha entre essas soluções muitas vezes depende das necessidades específicas de desenvolvedores e usuários, bem como da interoperabilidade com aplicativos e contratos existentes. Ambas contribuem para melhorar a experiência do usuário e permitir um maior crescimento do ecossistema Ethereum.

Fonte: Cointelegraph