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Visão geral
A Ethereum, a blockchain mais popular, tem vindo a enfrentar problemas de escalabilidade há já bastante tempo. As elevadas taxas de gás, decorrentes do congestionamento, constituem o principal ponto fraco. Com o aumento do custo de utilização da rede, surgiram inúmeras soluções de escalabilidade. Hoje, neste guia, iremos abordar algumas soluções de escalabilidade da Ethereum e aprofundar o tema dos rollups.
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Soluções de escalabilidade do Ethereum
O principal objetivo de todas as soluções de escalabilidade da Ethereum é aumentar a velocidade das transações e a capacidade de processamento sem comprometer a natureza descentralizada da blockchain.
Existem duas vertentes principais em que estas soluções de escalabilidade estão a ser exploradas:
- Escalabilidade na cadeia.
- Escalabilidade fora da cadeia.
Escalabilidade na cadeia
As soluções de escalabilidade na cadeia ou de Camada 1 referem-se ao aumento da capacidade da camada central da blockchain, normalmente através do aumento do número de transações que podem caber num bloco. No caso da Ethereum, a escalabilidade na cadeia significaria alterar o protocolo da Mainnet da Ethereum. Aumentar a quantidade de dados/transações que cabem num bloco da Ethereum aumentaria também os requisitos de hardware necessários para operar um nó, o que suscitou algumas críticas em relação a esta solução de escalabilidade. Tal pode limitar o número de nós e afetar a descentralização. No entanto, com a Ethereum 2 surge o conceito de «sharding»; o sharding é o processo de divisão da infraestrutura/base de dados da Ethereum. Isto reduzirá a carga dos nós ao dividir o trabalho; trata-se de um conceito muito mais abrangente.
Escalabilidade fora da cadeia
As soluções de escalabilidade fora da cadeia destinam-se a escalar indiretamente a blockchain da camada principal, adicionando mais camadas para processar as transações sem recorrer à blockchain principal propriamente dita. A escalabilidade fora da cadeia utiliza a camada principal da blockchain como camada de confiança e arbitragem. A escalabilidade fora da cadeia é frequentemente designada por «escalabilidade de Camada 2», uma vez que adiciona outra camada por cima da camada principal da Ethereum.
A escalabilidade da Camada 2 é vista como uma solução imediata para a escalabilidade da Ethereum, uma vez que mantém a descentralização, que é o aspeto mais valioso para a comunidade Ethereum. As soluções da Camada 2 exigem ainda a criação de hardware adicional ou de software complexo, pelo que demora mais tempo até que as redes sintam os seus efeitos. As soluções da Camada 2 derivam a sua segurança da Ethereum e podem ser criadas ou executadas de forma personalizada por um indivíduo, uma organização ou uma comunidade, consoante os casos de utilização.
Seguem-se os tipos de soluções:
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Sidechains: As sidechains são blockchains compatíveis com a EVM, ligadas à Ethereum através de pontes. Possuem o seu próprio protocolo de consenso e parâmetros de bloco.
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Rollups: Os rollups executam as transações fora da blockchain principal da Ethereum e enviam os dados das transações de volta para a rede principal da Ethereum.
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Canais de estado: Os canais de estado utilizam canais multisig para liquidar transações fora da cadeia principal entre as partes e enviar o estado para a blockchain principal. São muito seguros, mas têm casos de utilização específicos.
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Plasma: O Plasma é uma estrutura na qual existem cadeias laterais ancoradas à blockchain principal da Ethereum, estando estas ligadas à blockchain da Ethereum através de um contrato raiz; este contrato regista o estado atual e define as regras para as cadeias secundárias.
Rollups
Por um lado, temos soluções de camada 2, como os canais, que são totalmente protegidos pela segurança da Ethereum, mas funcionam bem apenas para um conjunto específico de aplicações; as sidechains, por outro lado, são geralmente compatíveis com a EVM e podem escalar aplicações de uso geral, mas a principal desvantagem é que não dependem da Ethereum para a segurança, tendo, em vez disso, o seu próprio modelo de consenso.
Os rollups procuram reunir o melhor destes dois mundos, criando uma solução de uso geral sem abdicar da segurança da Ethereum. Os rollups liquidam as transações fora da rede principal da Ethereum, mas enviam os dados das transações de volta para a rede da Ethereum, continuando a basear a sua segurança no protocolo da Ethereum. Cada rollup tem os seus contratos específicos implementados na rede principal da Ethereum. Os rollups executam as transações fora da cadeia, principalmente numa cadeia específica do rollup, e, em seguida, agrupam os dados das transações, comprimem-nos e enviam-nos para a cadeia principal da Ethereum; isto reduz a carga sobre a rede principal da Ethereum no que diz respeito ao processamento efetivo dessas transações.
Isto contribui para reduzir as taxas e para a adoção da blockchain, ao aumentar a participação. Os rollups também permitem a reimplantação de todos os contratos inteligentes existentes da Ethereum num rollup, com poucas ou nenhumas alterações.
Tipos de rollups
Os rollups parecem ser uma solução promissora para o problema de escalabilidade da Ethereum, mas como podemos garantir que os dados das transações publicados na Ethereum pelos rollups são válidos? Os diferentes tipos de rollups lidam com esta questão de forma distinta. Com base nisso, existem dois tipos de rollups: os rollups otimistas e os rollups ZK.
Rollups otimistas:
Os rollups otimistas, tal como o nome sugere à primeira vista, partem do princípio de que os dados das transações enviados para a rede Ethereum estão corretos e são válidos. Sempre que existe uma transação inválida, tem lugar um processo de resolução de litígios. Uma das partes envia um lote de dados de transações para a Ethereum e, sempre que alguém deteta uma transação fraudulenta, pode apresentar uma prova de fraude contra essa transação. Neste caso, ambas as partes — tanto a que envia o lote de dados de transações como a que apresenta a prova de fraude — têm o seu ETH em staking. Isto significa que qualquer conduta indevida por parte de qualquer uma das partes resultaria na perda do seu ETH. Sempre que é apresentada uma prova de fraude, a transação suspeita é executada novamente, desta vez na rede principal da Ethereum. Para garantir que a transação é reproduzida exatamente no estado em que foi originalmente realizada na cadeia de rollup, é criado um contrato gestor que substitui certas chamadas de função por um estado proveniente do rollup.
ZK-rollups:
Os ZK-rollups, ou rollups de conhecimento zero, ao contrário dos rollups otimistas, não dispõem de qualquer mecanismo de resolução de litígios. Recorrem a uma técnica criptográfica engenhosa: as provas de conhecimento zero. Neste modelo, cada lote de transações submetido à Ethereum inclui uma prova criptográfica denominada SNARK (Argumento Sucinto e Não Interativo de Conhecimento), verificada por um contrato implementado na rede principal da Ethereum. Este contrato mantém o estado de todas as transferências na cadeia de rollups, e esse estado só pode ser atualizado mediante uma prova de validade. Isto significa que apenas a prova de validade precisa de ser armazenada na rede principal da Ethereum, em vez de dados de transações volumosos, tornando assim os zk-rollups comparativamente mais rápidos e mais baratos.
Exemplos: Loopring, STARKWARE, zkSync.
Conclusão
Se chegaste até aqui, já sabes um pouco mais sobre as soluções de escalabilidade da Ethereum e muito mais sobre os rollups.
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