A expansão do uso das redes blockchain trouxe à tona o desafio da escalabilidade. Nas matérias anteriores, abordamos a arquitetura de DeFi, a tokenização de ativos e a interoperabilidade entre redes. Contudo, quando o volume de transações cresce, as infraestruturas básicas enfrentam congestionamento. Consequentemente, isso gera lentidão e eleva o custo das taxas de rede.

Para resolver essa limitação sem comprometer a segurança, o setor desenvolveu soluções em camadas. A seguir, explicamos o papel da camada de base (Layer 1), o funcionamento das redes de segunda camada (Layer 2) e o impacto dos rollups na eficiência do ecossistema digital.

O trilema da blockchain e a necessidade de escalabilidade

O trilema da blockchain descreve o desafio de equilibrar descentralização, segurança e escalabilidade. Em determinadas arquiteturas, ampliar a capacidade de processamento pode exigir concessões em outros aspectos, como os requisitos de hardware para participar da validação. No entanto, os efeitos dessas escolhas dependem do desenho técnico de cada rede.

A escalabilidade refere-se à capacidade de uma rede processar um volume crescente de transações de forma rápida e acessível. Aumentar a capacidade diretamente na camada principal exige requisitos de hardware mais pesados para os validadores. Em contrapartida, essa exigência pode centralizar a validação da rede. Por isso, as soluções em camadas se tornaram uma das principais abordagens para ampliar a capacidade das redes.

Layer 1: a camada de base e a liquidação final

A Layer 1 (Camada 1) representa a própria infraestrutura primária da blockchain. Em termos práticos, é onde residem os mecanismos de consenso, a validação de blocos, o histórico de transações e a segurança fundamental do sistema.

Redes de Layer 1 operam como a fonte da verdade e o ambiente de liquidação final. Quando um usuário realiza uma transação diretamente na Layer 1, a operação é processada e registrada na cadeia principal. Sua finalidade depende dos mecanismos de consenso da rede e dos critérios utilizados para considerar a transação suficientemente confirmada ou definitiva. No entanto, devido à limitação de espaço em cada bloco, a concorrência por processamento encarece as taxas de transação em períodos de alta demanda.

Layer 2 e rollups: processamento fora da cadeia principal

Para aliviar a carga da camada principal, surgiram as soluções de Layer 2 (Camada 2). As soluções de Layer 2 operam sobre uma blockchain de base, buscando ampliar a capacidade de processamento e reduzir custos. No caso dos rollups, as transações são executadas fora da cadeia principal, enquanto dados ou provas são publicados na Layer 1 para permitir a verificação das operações e viabilizar sua liquidação. O grau de segurança herdado da rede principal depende da arquitetura e dos mecanismos de cada solução.

Os rollups processam transações fora da cadeia principal e agrupam os resultados para publicação na Layer 1. Conforme o modelo utilizado, a rede publica dados das operações e apresenta mecanismos específicos para permitir sua verificação. Os dois modelos mais conhecidos diferem principalmente na forma como a validade das transações é estabelecida:

• Optimistic Rollups: Consideram válidos os resultados publicados enquanto não houver uma contestação aceita pelo protocolo. Durante um período definido, participantes habilitados podem contestar operações suspeitas e apresentar provas de fraude (fraud proofs), conforme as regras de verificação da solução.

• Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups): Utilizam provas criptográficas de validade (validity proofs) para permitir que a Layer 1 verifique se as transições de estado do lote seguem as regras do protocolo. Algumas dessas provas utilizam técnicas de conhecimento zero, que podem demonstrar a validade de uma operação sem revelar determinadas informações utilizadas na comprovação.

Dessa forma, os rollups podem aumentar a capacidade de processamento e reduzir o custo médio por transação, ao distribuir os custos de publicação de dados entre várias operações. Os resultados dependem das condições da rede, da arquitetura adotada e dos custos de utilização da Layer 1. Além disso, a segurança da solução está relacionada aos mecanismos de verificação, à disponibilidade dos dados e às demais garantias implementadas pelo protocolo.

Desafios operacionais, fragmentação e segurança

Embora as redes de Layer 2 melhorem a eficiência, a adoção dessas arquiteturas traz complexidades técnicas específicas:

• Fragmentação de Liquidez: A dispersão de usuários e capitais por diversas redes de Layer 2 pode dividir a liquidez de aplicações financeiras.

• Experiência do Usuário: A necessidade de utilizar bridges e alternar entre diferentes redes pode criar barreiras de usabilidade.

• Riscos de governança e sequenciadores: Algumas soluções de Layer 2 dependem de sequenciadores centralizados para ordenar transações e organizar sua publicação. Essa concentração pode gerar riscos de censura, indisponibilidade e dependência operacional, embora as consequências variem conforme os mecanismos de segurança e recuperação de cada protocolo.

As perspectivas para a infraestrutura modular

A evolução da arquitetura em camadas reflete a transição da tecnologia blockchain para um modelo modular. Em vez de exigir que uma única rede execute todas as funções, a divisão de tarefas permite otimizar cada camada para sua finalidade específica.

O amadurecimento dos rollups e das tecnologias de provas criptográficas pode ampliar o uso de arquiteturas que distribuem o processamento entre diferentes camadas. Nesse modelo, a Layer 1 pode atuar como base de segurança e liquidação, enquanto as soluções de Layer 2 ampliam a capacidade de execução. A adoção dessas tecnologias dependerá de fatores como custos, experiência do usuário, segurança e maturidade dos protocolos.

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