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Blockchain Ultra Escalável
Blockchains modulares são as melhores soluções de escalabilidade em crypto.
A ideia de uma "blockchain modular" está se tornando uma narrativa que define uma nova categoria em relação à escalabilidade e infraestrutura de blockchain. A tese é simples: ao desagregar os componentes principais de uma blockchain de Camada 1, podemos obter melhorias de 100 vezes em camadas individuais, resultando em um sistema mais escalável, componível e descentralizado. Antes de discutirmos as blockchains modulares em detalhes, precisamos entender a arquitetura de uma blockchain existente e as limitações que as blockchains enfrentam com sua implementação atual.
O desenvolvimento da Ethereum está em um novo nível de maturidade, está cada vez mais claro que a Ethereum está desenvolvendo uma arquitetura modular. As propriedades que tornam uma blockchain "uma blockchain" estão sendo diferenciadas e fragmentadas para permitir que cada uma delas seja maximizada individualmente.
O que compõe uma blockchain?
Os blocos em uma blockchain consistem em dois componentes: o cabeçalho do bloco e os dados de transação associados a esse cabeçalho. Os blocos são validados por meio de "nodes completos" (full nodes), que analisam e calculam todos os dados do bloco para garantir que as transações sejam válidas e que os usuários não estejam enviando mais ether do que o saldo de sua conta, por exemplo.
Vamos entender as camadas de uma blockchain:
- Execução ( Execution)
As transações e as mudanças de estado são inicialmente processadas aqui. Os usuários também normalmente interagem com a blockchain por meio desta camada, assinando transações, implantando contratos inteligentes e transferindo ativos.
- Settlement
A camada de “Settlement” é onde a execução de rollups é verificada e as disputas são resolvidas. Esta camada não existe em blockchain monolíticas e é uma parte opcional do stack modular.
- Consenso (Consensus)
A camada de consenso das blockchains fornece ordenação e finalidade por meio de uma rede de nodes completos que baixam e executam o conteúdo dos blocos, e chegam a um consenso sobre a validade das transições de estado.
- Disponibilidade de Dados
Os dados necessários para verificar que uma transição de estado é válida devem ser publicados e armazenados nesta camada. Isso deve ser facilmente verificável no caso de ataques onde produtores de blocos mal-intencionados retêm dados de transação.
Uma blockchain é um experimento social e tecnológico que busca identificar a melhor maneira de coordenar grandes grupos de indivíduos autônomos (representados por computadores) para alcançar um consenso rápido em decisões sobre a natureza da verdade no mundo digital.
O principal desafio associado a esse experimento de coordenação é chamado de trilema das Blockchains.
A arquitetura de blockchain geralmente faz concessões em relação à descentralização, segurança ou escalabilidade, a fim de fornecer garantias sólidas para os outros dois aspectos.
A segurança se refere à capacidade da rede de funcionar sob ataque. Esse princípio é fundamental para as blockchains e nunca deve ser comprometido, portanto, o verdadeiro trade-off geralmente ocorre entre escalabilidade e descentralização.
Vamos definir descentralização no contexto de sistemas de blockchain: para que uma blockchain seja descentralizada, os requisitos de hardware não devem ser uma limitação para a participação, e os requisitos de recursos para verificar a rede devem ser baixos.
A escalabilidade se refere à capacidade de uma blockchain lidar com um aumento no número de transações, mantendo baixos os requisitos de recursos para verificação. Existem duas maneiras principais de aumentar a capacidade. Uma das opções é aumentar o tamanho do bloco e, portanto, a capacidade de transações que podem ser incluídas em um bloco. No entanto, tamanhos de bloco maiores resultam em centralização da rede, pois os requisitos de hardware para executar nodes completos aumentam em resposta à necessidade de maior poder computacional. As blockchains monolíticas, em particular, enfrentam esse problema, pois um aumento na capacidade está correlacionado com um aumento no custo de verificação da chain, resultando em menos descentralização. Em segundo lugar, você pode mover a execução off-chain, transferindo o ônus da computação para fora da rede principal, enquanto utiliza provas que permitem a verificação da computação on-chain.
Com uma arquitetura modular, é possível para as blockchains começarem a resolver o trilema de escalabilidade ao aplicar o princípio da separação de preocupações. Por meio de uma camada modular de execução e disponibilidade de dados, as blockchains podem aumentar a capacidade de transações enquanto mantêm propriedades que tornam a rede confiável e descentralizada, quebrando a correlação entre a computação e o custo de verificação.
O que é Blockchain monolítica?
"Monolítica" significa "formada a partir de uma única peça", o que explica seu uso ao descrever blockchains que adotam um modelo de estrutura unificada. Uma blockchain monolítica é aquela em que todas as tarefas, como consenso, disponibilidade de dados e execução, são realizadas em uma única camada. No caso do Bitcoin, por exemplo, os nodes verificam transações, os mineradores constroem blocos e os outros nodes validam e adicionam os blocos à chain. Essa abordagem centralizada pode limitar a escalabilidade e descentralização da rede.
As blockchains monolíticas têm a vantagem de poderem impor sua própria segurança. Os nodes podem ver as transações executadas on-chain e verificar sua validade antes de alcançar o consenso. Além disso, é trivial resolver o problema de disponibilidade de dados, uma vez que os dados da blockchain são armazenados de forma redundante em vários nodes.
Os exemplos de plataformas de blockchain monolíticas incluem Bitcoin, Ethereum e Solana. O Bitcoin é a chain monolítica original, enfatizando a descentralização e a segurança, mas tem limitações em termos de escalabilidade.O Ethereum, sem o uso de sharding e rollups, existe como uma chain monolítica. Isso explica suas velocidades de transação lentas (15 a 20 transações por segundo) e uma maior ênfase na descentralização e segurança.
Por outro lado, Solana é uma chain monolítica otimizada para escalabilidade, alcançando altas velocidades de transação, mas com um custo maior em termos de descentralização e segurança devido aos requisitos de hardware exigidos para os nodes validadores.
O que é arquitetura modular?
A estrutura por trás das blockchains modulares está fundamentada no princípio do design modular. Um design é modular quando divide um sistema em partes menores que podem ser trocadas ou substituídas.
A ideia de uma blockchain modular é que ela possa se especializar em algumas funções em vez de tentar fazer tudo. Um sistema mais escalável e personalizável pode ser criado combinando várias blockchains especializadas.
As funções em que as blockchains modulares podem se especializar são:
Execução: Processar transações.
Settlement: Resolução de disputas e ponte (opcional).
Consenso: Ordenar transações.
Disponibilidade de dados: Garantir que os dados estejam disponíveis.
Por exemplo, rollups são um tipo de blockchain modular que se especializam em execução. Isso lhes permite transferir trabalho para outras blockchains modulares especializadas. Uma blockchain modular pode reduzir significativamente o custo de execução de nodes.
- Vantagens das blockchains modulares:
Soberania: Apesar de utilizar outras camadas, novas blockchains modulares podem ter soberania semelhante à Camada 1. Isso permite que a blockchain responda a ataques de hackers e implemente atualizações sem depender de permissões subjacentes.
Escalabilidade aprimorada: A modularização permite escalar sem comprometer a segurança ou a descentralização.
Modularizando⛓️
A ideia de blockchain modular é discutida a bastante tempo, e alguns projetos iniciaram com essa arquitetura. A Cosmos é um dos exemplos mais populares de arquitetura de blockchain modular. Ela hospeda cerca de 262 Dapps e blockchains, incluindo a Binance Smart Chain e a Osmosis.
Cosmos é uma rede escalável e interoperável de blockchains, chamada de 'internet das blockchains'. Usando o Cosmos SDK, os desenvolvedores podem lançar suas próprias blockchains PoS, chamadas de 'Zones'.
As “Zones” da Cosmos são conectadas por uma rede central de blockchain chamada Hub. Os Hubs recebem uma sequência de blocos enviados pelas Zones, permitindo que eles acompanhem o estado de cada Zone.
Usando um mecanismo chamado protocolo de Comunicação Inter-Blockchain (IBC), as Zones podem se comunicar e transferir valor entre si usando o HUB como um ponto de verificação central e intermediário.
A Polkadot é uma blockchain que une uma rede inteira de blockchains especializadas conhecidas como "parachains".
As parachains são conectadas e garantidas pela Polkadot Relay Chain. Elas também podem se conectar a redes externas por meio de pontes.
Além disso, a Polkadot oferece um modelo de segurança compartilhada entre as parachains, o que significa que os validadores da Relay Chain são responsáveis por validar as transações de todas as parachains na rede e garantir sua segurança por meio de seus tokens $DOT em staking.
Esse modelo de segurança compartilhada significa que os desenvolvedores das parachains não precisam se preocupar em atrair mineradores ou validadores suficientes para garantir suas próprias chains.
Sob o modelo de segurança compartilhada, as parachains funcionam como uma L2, dependendo de uma chain principal (a Relay Chain) para a liquidação final das transações e segurança.
Outros exemplos de projetos que visam a modularização:
- ZK porter
Na zkSync 2.0, o estado da L2 será dividido em dois aspectos: zkRollup com disponibilidade de dados on-chain e zkPorter com disponibilidade de dados off-chain. A disponibilidade de dados off-chain da zkPorter será mantida pelos Guardiões (detentores de tokens zkSync) e incluirá um mecanismo de penalidade. Confiar nos Guardiões para manter a disponibilidade dos dados é uma abordagem mais centralizada.
- StarkEx DAC
StarkEx DAC é a solução de disponibilidade de dados off-chain da StarkEx. A disponibilidade dos dados é mantida pelo Comitê de Disponibilidade de Dados (DAC) e a manutenção do DAC é mais centralizada do que a do zkPorter. A StarkEx também possui a solução Volition, na qual a disponibilidade de dados pode ser colocada on-chain ou off-chain opcionalmente.
Starkex é um mecanismo de "execução" desenvolvido para chains específicas de aplicativos. Ele pode usar o Ethereum como acessibilidade de dados ou usar o comitê para acessibilidade de dados, fornecendo à Starkex uma grande flexibilidade.
- Arbitrum Anytrust
A Arbitrum NOVA é baseada na tecnologia Anytrust, que é a solução de disponibilidade de dados off-chain da Arbitrum. A disponibilidade de dados off-chain no Anytrust também é mantida por um comitê de disponibilidade de dados (DAC), tornando-o relativamente centralizado.
A lista de projetos é extensa porém com alguns outros destaques:
Desvantagens das blockchains modulares
Como sempre, nem tudo são flores, as arquiteturas de blockchain modulares apresentam as seguintes desvantagens: segurança, complexidade e valor do token.
Segurança:
Diferente das chains monolíticas, uma chain modular não pode garantir suas próprias qualidades de segurança. Se a camada de segurança (que normalmente lida com consenso e disponibilidade de dados) não for eficaz, a chain modular corre o risco de falha.
Complexidade:
A implementação de arquiteturas de blockchain modulares introduz nova complexidade. Por exemplo, o plano de fragmentação de dados da Ethereum depende de amostragem de disponibilidade de dados para garantir que os nodes em um fragmento não retenham dados. Da mesma forma, camadas de execução devem exigir certos mecanismos complexos, como provas de fraude e provas de validade, que permitem que a camada de segurança faça cumprir a validade das transições de estado off-chain.
Valor do token:
Algumas chains modulares podem ter dificuldade em atrair valor para seus tokens nativos devido às suas aplicações limitadas. Por exemplo, uma camada focada exclusivamente em consenso e disponibilidade de dados provavelmente verá menos utilidade para seu token em comparação com uma camada de execução. Também pode ser mais difícil atrair participantes para tais redes.
Conclusão
As chains monolíticas e as chains modulares têm benefícios e desvantagens. A escolha entre as opções requer entender as necessidades do seu projeto e os trade-offs aceitáveis. Uma aplicação DeFi de alto valor pode optar pelas garantias de segurança de uma chain monolítica, enquanto projetos que necessitam de operações mais baratas e rápidas (por exemplo, games) podem se adequar melhor a uma chain modular otimizada para execução. É nítido que a maioria dos projetos e blockchains estão se encaminhando para esse modelo modular, mas ao mesmo tempo, temos projetos que estão construindo tudo na mesma camada.
Ainda é muito cedo para definir qual desses modelos terá a maior adoção no mercado, como sempre dizemos, são cenas para os próximos capítulos.
Antes de terminar, gostaríamos de lembrar que o conteúdo discutido aqui é estritamente informativo e destinado a fomentar a discussão geral. Não deve ser interpretado como recomendação financeira, fiscal ou conselho de vida para qualquer indivíduo. Encorajamos fortemente que você faça sua própria pesquisa e consulte profissionais qualificados.