O que são camadas 2 e por que elas são importantes?

Para começar, precisamos definir o que é uma camada 1: Uma rede de camada 1 é a camada base, ou a infraestrutura subjacente de umacadeia de blocos. Também conhecida como rede principal ou“rede principal,” ele não apenas define as regras CORE do ecossistema, mas também pode validar e finalizar transações, como visto em exemplos como Ethereum, Bitcoin e Solana.

Os blockchains de camada 1 geralmente começam com ênfase na descentralização e na segurança — ambos princípios CORE de qualquer rede sólida e (com algumas exceções) mantidos por uma rede global diversificada de desenvolvedores e participantes, como validadores.

Veja também:O que é a Tecnologia Blockchain?

Devido à falta de qualquer autoridade central ou supervisão, essas plataformas exigem que a Tecnologia em si tenha uma quantidade inata de segurança para proteger os usuários de golpes e ataques. E por causa dessa prioridade no design, sem mencionar os imensos recursos necessários para manter um ecossistema totalmente funcional, muitas vezes elas carecem de escalabilidade.

Enquanto alguns desenvolvedores acreditam que a incapacidade de atingir um estado de equilíbrio entre segurança, descentralização e escalabilidade é uma falha inexorável da Tecnologia (apelidada de Trilema do Blockchain), soluções de camada 2, como rollups emEthereum, e a rede lightning no Bitcoin são uma solução usada para resolver esses problemas.

Leia Mais: Como funciona a Tecnologia Blockchain?

O que são camadas 2?

A camada 2 se refere a um conjunto de soluções off-chain (blockchains separadas) construídas sobre as camadas 1 que reduzem gargalos com dimensionamento e dados. Pense nisso como uma cozinha de restaurante – se cada pedido tivesse que ser feito por uma única pessoa do começo ao fim antes que o pedido fosse confirmado e entregue, seria um processo muito lento que só poderia atender a alguns pedidos por hora. Mas as camadas 2 são como estações de preparação – há uma estação para limpar e cortar alimentos, uma estação para cozinhar, uma estação que monta os pratos – que é capaz de focar e fazer cada tarefa com muito mais eficiência. Quando chegar a hora certa, uma pessoa final pode combinar cada prato montado com o pedido e confirmá-lo antes que ele seja enviado ao destino final (o cliente).

Plataformas de pagamento como a Visa também usam um sistema similar. Em vez de gerenciar separadamente milhares de microtransações diárias de um fornecedor como a Starbucks, que congestionaria a rede em minutos, a Visa as agrupa em lotes para serem liquidadas no sistema bancário em intervalos regulares. Os bancos então armazenam e classificam as transações por meio de seu equivalente interno de uma camada de liquidação. Nesse caso, a Visa seria uma camada 2 e a rede mais ampla de instituições e governo que KEEP um registro de transações e define as regras do setor financeiro como uma camada 1.

O Ethereum também usa um método semelhante por meio de recursos como rollups otimistas e de conhecimento zero (ZK) que aliviam o fardo de gerenciar transações do rede principale, assim, permitir maior inclusão de transações e rendimento (maiores transações por segundo). Tudo isso contribui para uma experiência de usuário mais prática e integrada. Exemplos de camadas 2 no Ethereum incluem soluções como ARBITRUM,Optimism, Loopring e Sincronização zk.

Leia Mais: O que é Loopring?

Por que as camadas 2 são importantes?

Embora a descentralização e a segurança sejam um modus operandi da camada 1, ou mainnet, do Ethereum, a popularidade de mercado resultante ao longo dos anos fez com que a rede atingisse sua capacidade atual de pouco mais de 1,5 milhões de transações diárias. Além disso, como a rede principal só pode processarcerca de 15 transações por segundo, períodos de alta atividade de rede geralmente levam ao congestionamento de dados. Isso, por sua vez, causaGAS (taxas de transação)para aumentar e retardar o desempenho dos aplicativos, visto mais recentemente peloVenda de terreno virtual Yuga Labs Othersidee durante o mercado de alta de 2021.

Para combater esses problemas, a camada 2 estende o Ethereum como um blockchain separado acima da rede da camada 1. Conforme mencionado, ele se comunica e ajuda a descarregar o fardo pesado de transações da mainnet por meio de contratos inteligentes que integram e se beneficiam do robusto modelo de segurança descentralizado do Ethereum. Em essência, a Camada 1 lida com segurança, disponibilidade de dados e descentralização, enquanto as camadas 2 lidam com o dimensionamento relacionado às transações.

Na maioria dos casos, os blockchains da camada 1 têm:

• Uma rede de nós para proteger e validar a rede.
• Uma rede de produtores de blocos.
• Os principais dados de blockchain e transações.
• Um mecanismo de consenso associado.

A camada 2 se diferencia por oferecer:

• Taxas mais baixas: Layer 2s agrupam múltiplas transações off-chain em uma única transação layer 1, o que ajuda a reduzir a carga de dados. Elas também mantêm a segurança e a descentralização ao liquidar transações na mainnet.
• Mais utilidade: por meio das vantagens combinadas de maiores transações por segundo e taxas mais baixas, os projetos da camada 2 podem se concentrar em melhorar a experiência do usuário e expandir o escopo das aplicações.

Como mencionado, a maioria dos problemas de escalabilidade está relacionada à descentralização. Diferentemente dos bancos tradicionais que têm um método fechado e mais eficiente de regular pagamentos, as transações e o gerenciamento de dados com blockchains devem passar por uma série de etapas sistemáticas, como aceitação, verificação e distribuição em uma rede (com milhares de participantes), tudo isso mantendo a segurança e a transparência.

Como tal, redes como Ethereum precisam incluir um design em camadas e escalável que possa competir com (e eventualmente substituir) os canais mais simplificados, porém restritos, de sistemas como Visa e Mastercard. As camadas 1 e 2 são importantes porque trabalham juntas em direção ao objetivo de tornar a rede mais rápida e mais amigável ao usuário.

Veja também:Nós e clientes Ethereum , um guia completo

Como funciona a camada 2?

Os protocolos da camada 2 fornecem uma segunda estrutura onde as transações podem ocorrer separadamente da camada 1. Isso significa que uma quantidade razoável do trabalho que seria realizado pela cadeia principal pode ser movida para a segunda camada. Os aplicativos da camada 2 então postam os dados das transações na camada 1, onde são protegidos no livro-razão e no histórico do blockchain.

Assim como em qualquer outra plataforma aberta ou fechada, as camadas 2 também variam em acessibilidade. Algumas podem ser usadas por uma variedade de aplicativos, enquanto outras atendem apenas aos caprichos de um projeto específico. Dito isso, vários dos principais componentes que as camadas 2 alavancam incluem rollups ecadeias laterais.

Rollups de camada 2

Um rollup é uma solução específica da camada 2 que executa centenas de transações fora da camada 1, as agrupa em um único pedaço de dados compactados e, em seguida, publica os dados de volta na mainnet para qualquer um revisar e contestar se for considerado suspeito. Ao fazer isso, os rollups não apenas utilizam a segurança do Ethereum , mas também podem reduzir taxas de GAS em até 10-100x.

Embora todos os rollups ajudem com depósitos, retiradas e verificação de provas, há variações sutis na maneira como os rollups, como Optimism e ZK, publicam dados de volta na camada 1.

Rollups otimistas

Os rollups otimistas ficam em paralelo à cadeia principal do Ethereum , executam todas as transações e, em seguida, postam os dados de volta para a camada 1. Os usuários são incentivados a fazer transações nessas camadas 2 devido às taxas competitivamente baixas. Se houver suspeita de uma transação fraudulenta, ela pode ser contestada e avaliada por meio deprovas de fraude. Neste cenário, o rollup executará a computação da transação usando os dados de estado disponíveis. Comparado aos rollups ZK (explicados abaixo), isso significa que o tempo para sair do rollup e retirar fundos de volta para a camada 1 será um pouco maior. No entanto, "dentro" do rollup, os usuários ainda receberão uma confirmação rápida da transação.

Em geral, os rollups otimistas são Máquina Virtual Ethereum (EVM) e solidez compatível, o que significa que tudo o que é possível na camada 1 do Ethereum pode ser replicado na camada 2.

Vários exemplos de rollups otimistas incluemARBITRUM,Optimism e BOBA.

ZK rollups

Em contraste com os rollups otimistas, os rollups ZK geramcriptográficoprovas para validar a autenticidade das transações. Essas provas (postadas na camada 1) são chamadas de provas de validade ou SNARK (succinct non-interactive argument of knowledge), ou STARKs (scalable transparent argument of knowledge).

Os rollups ZK são mais eficientes porque mantêm o estado de todas as transferências na camada 2, que são atualizadas somente por meio de provas de validade. Como os rollups ZK T precisam de todos os dados da transação, é mais fácil validar blocos e transferir ether (ETH), o token principal do blockchain Ethereum , para a camada 1. A prova de validade (aceita pelo contrato de rollup ZK) já verificou a autenticidade das transações. Dito isso, elas não têm suporte total a EVM e são mais intensivas para executar computações para aplicativos com pouca atividade on-chain.

Vários exemplos de rollups ZK incluemDYDX,Loopring e Sincronização zk.

Cadeias laterais

Como visto através de projetos comoXDai e PoS de Polygon, uma sidechain é uma blockchain independente e compatível com EVM que roda em paralelo e interage com a rede principal por meio depontes. Como eles usam um mecanismo de consenso separado e não são protegidos pela camada 1, eles não são tecnicamente considerados camada 2. No entanto, a cadeia funciona da mesma forma que o Ethereum porque modela o EVM. Dito isso, há maiores níveis de riscos em torno dos operadores de sidechain porque os usuários confiam a eles fundos, em vez do protocolo Ethereum (ou uma camada 2 adequada).

Leia Mais: O que são pontes de blockchain e como elas funcionam?

Validades

Validades, como StarkWare, use provas de validade (semelhantes a rollups ZK), mas T armazene os dados na camada 1. Várias cadeias de validade podem ser executadas em paralelo umas com as outras e cada uma é capaz de processar aproximadamente 10.000 transações por segundo. No entanto, como linguagens mais especializadas são necessárias, há suporte limitado para contratos inteligentes gerais.

Tanto sidechains quanto validiums são blockchains que rodam em paralelo com Ethereum e interagem com ativos por meio de pontes que se conectam à mainnet. Eles não ganham segurança ou dados do próprio Ethereum e, portanto, T são considerados uma camada 2 adequada como Optimistic ou ZK rollups. Este é especialmente o caso, dadas as potenciais implicações de segurança e confiança. No entanto, ambos escalam de forma semelhante às camadas 2, oferecendo taxas de transação mais baixas e alto rendimento.

Por que existem tantas camadas 2?

Vários canais de camada 2 foram criados para evitar qualquer dependência excessiva ou o colapso potencial de uma única parte da rede. No entanto, como cobrimos as principais camadas 2 (rollups otimistas, rollups ZK e sidechains), o ecossistema está mudando constantemente, e algumas aplicações acabam abandonadas, como Plasma e State Channels.

Exemplos de camadas 2 comuns

No geral, como as camadas 2 se harmonizam e funcionam com todo o ecossistema Ethereum , as várias opções, que qualquer um pode construir, oferecem uma gama maior e mais equilibrada de opções para os usuários finais. O que falta em uma blockchain de camada 2 pode ser equilibrado com as vantagens de outra e vice-versa. A seguir está um resumo das camadas 2 mais comumente usadas:

Camadas gerais 2

Um projeto geral de camada 2 espelha o desempenho e a funcionalidade da mainnet do Ethereum, com taxas mais baratas (GAS). Alguns exemplos incluem:

Optimism

Embora ainda exista um novo sistema à prova de fraudessendo construído,Optimismé um sistema equivalente a EVM que usa rollups otimistas para tornar as transações rápidas, simples e seguras.

Risco e análise:<a href="https://l2beat.com/projects/optimism/">https://l2beat.com/projects/ Optimism/</a>

ARBITRUM Um

ARBITRUM é outro rollup otimista que reflete a dinâmica da rede principal Ethereum , mas com taxas de transação mais baratas.

Risco e análise:<a href="https://l2beat.com/projects/arbitrum/">ARBITRUM</a>

Boba Network

Bifurcado inicialmente do Optimism, BOBAé um rollup otimista que visa reduzir taxas, melhorar o rendimento das transações e fortalecer a capacidade dos contratos inteligentes.

Risco e análise:https://l2beat.com/projects/bobanetwork/

Camadas 2 específicas de aplicação

Em comparação, redes de camada 2 específicas de aplicação são mais especializadas e focam em melhorar o desempenho de um setor de nicho de mercado. Exemplos incluem:

Loopring

Loopringé um rollup ZK que visa fornecer a mesma segurança da rede principal do Ethereum com mais escalabilidade, como aumento de 1000x na taxa de transferência e redução de 0,1% nos custos de transação da camada 1.

zKSync

Usado por plataformas como Binance,Sincronização zké um rollup ZK da Matter Labs. Ele já está ativo na rede principal Ethereum e suporta pagamentos, trocas de tokens e cunhagem de tokens não fungíveis (NFT).

Camadas 2 abandonadas

Nem todo experimento ou ideia para uma camada 2 funciona. Aqui estão alguns exemplos de projetos que visavam resolver um problema, mas não conseguiram pegar.

Plasma

Conforme declarado emuma postagem de blog publicado em janeiro de 2020, a organização de pesquisa Ethereum Plasma Group anunciou que encerrou as operações em sua forma atual e doou os fundos restantes para Gitcoin. A decisão foi tomada para focar em Optimistic rollups.

Como visto através de projetos comoPolygon, OMG Network e Gluon, cadeias de plasma são blockchains separadas vinculadas à rede principal Ethereum . Elas usam provas de fraude como rollups otimistas para regular disputas e gerenciar a segurança. Como são cópias menores da rede principal Ethereum , também são conhecidas como "cadeias filhas". As árvores Merkel permitem uma pilha infinita dessas cadeias que podem funcionar para ajudar a descarregar a largura de banda de dados pesada das cadeias pai, incluindo a rede principal. No entanto, o plasma T é útil para contratos arbitrários, apenas para transferências. E, portanto, junto comquestões como custos elevados e dificuldades em sacar fundosde uma cadeia de plasma, foi abandonado em favor de rollups otimistas.

Canais estaduais

Canais de estado são caminhos abertos entre dois usuários que desejam se comunicar por meio de transações. Ao utilizar contratos multiassinatura (um tipo de contrato que requer assinaturas de várias partes para ser executado), eles permitem que os participantes transacionem livremente fora da cadeia e liquidem com a rede principal. Isso permite alto rendimento de transações e minimiza o congestionamento e as taxas. Dois tipos principais de canais são canais de estado e canais de pagamento. No entanto, devido à rigidez em precisar que os usuários bloqueiem fundos, juntamente com a falta de suporte para contratos inteligentes de uso geral e aplicativos DeFi em 2021, ele também foi abandonado em grande parte. De acordo comEthhub, as equipes que ainda estão trabalhando nisso incluemCelerX Rede Connext.Rede Raiden também pode estar NEAR ou em produção.

Outros recursos e considerações da camada 2

Devido à incipiência dessas plataformas de camada 2, ainda há riscos e vários graus de suposições de confiança defeituosas em comparação com transações na mainnet. Também vale a pena notar que, apesar de alavancar a segurança da camada 1, as camadas 2 só são realmente seguras se tiverem provas de fraude habilitadas, o que (no momento em que este artigo foi escrito) não tinha.

Pontes de blockchain(que as pessoas podem usar para transferir ativos para a camada 2) também estão nos estágios iniciais de desenvolvimento e carregam altos graus de risco. Com tudo isso em mente, a devida diligência completa por meio de recursos como L2BEAT é recomendada antes de se envolver com qualquer camada 2. L2BEAT é um abrangenteplataforma de risco e análisecomprometidos em educar os usuários sobre projetos que correspondem aos seus altos padrões e definições rigorosas do que significa ser uma camada 2.

Leitura adicional:Um roteiro Ethereum centrado em rollup e Um guia incompleto para rollupspor Vitalik Buterin