Blockchain é uma tecnologia revolucionária que permite a troca segura e transparente de dados. Ele utiliza uma série de camadas para armazenar e processar informações, chamadas de Camadas 0-3. Cada camada tem seu próprio propósito e função, permitindo um sistema abrangente que pode lidar com uma ampla variedade de transações.
Blockchain é definido como uma tecnologia de contabilidade distribuída (DLT) que facilita a troca segura e confiável de ativos digitais entre duas ou mais partes. É um sistema único que funciona como uma rede aberta e descentralizada para armazenar dados em vários computadores ao mesmo tempo.
Layer1
Para validar e finalizar transações, a Camada 1 é a blockchain base na qual várias outras camadas podem ser construídas. Eles podem trabalhar independentemente de outros blockchains.
A camada1 pode ser dividida em três segmentos:
- Data Layer- responsável por armazenar todos os dados relacionados às transações dentro da rede. Isso inclui coisas como histórico de transações, saldos, endereços, etc. Essa camada também ajuda a validar cada transação usando algoritmos criptográficos (hashing) para garantir precisão e segurança.
- Camada de rede - responsável por lidar com as comunicações entre os usuários na rede blockchain. É responsável por transmitir transações e outras mensagens pela rede, bem como verificar a exatidão e legitimidade dessas mensagens.
- Camada de Consenso - permite que o blockchain chegue a um acordo sobre um conjunto de regras que todos os usuários devem seguir ao realizar transações. Ele garante que todas as transações sejam válidas e atualizadas, utilizando algoritmos de consenso, como Proof of Work, Proof of Stake ou Byzantine Fault Tolerance.
- A Camada de Aplicativo/Contrato Inteligente é onde a maior parte da funcionalidade ocorre dentro de uma rede blockchain. Essa camada contém código (ou contratos inteligentes) que podem ser usados para construir aplicativos executados no ecossistema blockchain. Esses aplicativos são capazes de executar transações e armazenar dados de maneira segura e distribuída. Nem todos os protocolos da camada 1 possuem funcionalidade de contrato inteligente.
Exemplos de tais redes são Bitcoin, Solana, Ethereum e Cardano- todos os quais têm seu próprio token nativo. Esse token é usado no lugar das taxas de transação e serve como um incentivo para os participantes da rede ingressarem em uma rede.
Embora essas moedas tenham denominações diferentes com base no projeto subjacente, seu objetivo permanece inalterado: fornecer um mecanismo de suporte econômico para a funcionalidade do blockchain.
As redes da camada 1 têm problemas com o dimensionamento, pois o blockchain luta para processar o número de transações que a rede requer. Isso resulta em taxas de transação aumentando drasticamente.
O Blockchain Trilemma, um termo cunhado por Vitalik Buterin, é frequentemente invocado ao discutir possíveis soluções para este problema; essencialmente precisando equilibrar descentralização, segurança e escalabilidade.
Muitas dessas abordagens têm suas próprias compensações; como o financiamento de supernós – comprando assim supercomputadores e grandes servidores – para aumentar a escalabilidade, mas criando um blockchain inerentemente centralizado.
Abordagens para resolver o trilema da blockchain:
Aumentar o tamanho do bloco
Aumentar o tamanho do bloco de uma rede de Camada 1 pode efetivamente processar mais transações. No entanto, não é viável manter um bloco infinitamente grande, pois blocos maiores significam velocidades de transação mais lentas devido ao aumento dos requisitos de dados e à diminuição da descentralização. Isso age como um limite para a escalabilidade por meio de aumentos de tamanho de bloco, limitando os aumentos de desempenho com o custo potencial de diminuição da segurança.
Alterar mecanismo de consenso
Embora os mecanismos de proof-of-work (POW) ainda existam, eles são menos sustentáveis e escaláveis do que suas contrapartes proof-of-stake (POS). É por isso que o Ethereum fez a transição de POW para POS; a intenção é fornecer um algoritmo de consenso mais seguro e confiável que produza melhores resultados em termos de escalabilidade.
Sharding
Sharding é uma técnica de particionamento de banco de dados empregada para dimensionar o desempenho de bancos de dados distribuídos. Ao segmentar e distribuir um ledger blockchain em vários nós, o sharding oferece escalabilidade aprimorada que aumenta o rendimento da transação, pois vários shards podem processar transações em paralelo. Isso resulta em melhor desempenho e tempo de processamento significativamente reduzido quando comparado à abordagem serial tradicional.
Semelhante a comer um bolo dividido em fatias. Dessa forma, mesmo com um aumento no volume de dados ou qualquer congestionamento de rede, as redes fragmentadas são muito mais eficientes, pois todos os nós participantes trabalham juntos de forma síncrona no processamento de transações.
Layer2
Os protocolos da Camada 2 são construídos sobre o blockchain da Camada 1 para resolver seus problemas de escalabilidade sem sobrecarregar a camada base.
Isso é feito criando uma estrutura secundária, conhecida como “fora da cadeia”, que permite uma melhor taxa de transferência de comunicação e tempos de transação mais rápidos do que a Camada 1 pode suportar.
Usando protocolos de Camada 2, as velocidades de transação são melhoradas e o throughput de transações é aumentado, o que significa que mais transações podem ser processadas de uma só vez dentro de um período de tempo definido. Isso pode ser incrivelmente benéfico quando a rede principal fica congestionada e lenta, pois ajuda a reduzir os custos das taxas de transação e melhorar o desempenho geral.
Aqui estão várias maneiras pelas quais o Layer2s resolve o trilema de escalabilidade:
Canais
Os canais fornecem uma solução de camada 2 que permite aos usuários entrar em várias transações fora da cadeia antes de serem relatadas na camada base. Isso permite transações mais rápidas e eficientes. Existem dois tipos de canais: canais de pagamento e canais estatais. Os canais de pagamento permitem apenas pagamentos, enquanto os canais estatais permitem atividades muito mais amplas, como as que normalmente ocorreriam no blockchain, como lidar com contratos inteligentes.
A desvantagem é que os usuários participantes devem ser conhecidos da rede, portanto, a participação aberta está fora de questão. Além disso, todos os usuários terão que bloquear seus tokens em um contrato inteligente multi-sig antes de se envolver com o canal.
Plasma
Criado por Joseph Poon e Vitalik Buterin, o framework Plasma utiliza contratos inteligentes e árvores numéricas para criar “cadeias filhas”, que são cópias do blockchain original – também conhecido como “cadeia pai”.
Este método permite que as transações sejam transferidas da cadeia primária para a cadeia secundária, melhorando assim a velocidade da transação e reduzindo as taxas de transação, e funciona bem com casos específicos, como carteiras digitais.
Os desenvolvedores do Plasma o projetaram especificamente para garantir que nenhum usuário possa realizar uma transação antes que um determinado período de espera termine.
No entanto, esse sistema não pode ser usado para ajudar a dimensionar contratos inteligentes de uso geral.
Correntes laterais
Sidechains, que são blockchains operando em paralelo ao blockchain principal ou Camada 1, possuem vários recursos distintos que os diferenciam dos blockchains clássicos. Sidechains vêm com seus próprios blockchains independentes, muitas vezes usando diferentes mecanismos de consenso e tendo diferentes requisitos de tamanho de bloco da Camada 1.
No entanto, apesar do fato de as sidechains terem suas próprias chains independentes, elas ainda se conectam à Camada 1 usando uma máquina virtual compartilhada. Isso significa que quaisquer contratos ou transações que podem ser usados em redes de Camada 1 também estão disponíveis para uso em sidechains, criando uma ampla infraestrutura de interoperabilidade entre os dois tipos de cadeias.
Acumulações
Os rollups realizam o dimensionamento agrupando várias transações na sidechain em uma única transação na camada base e usando SNARKs (argumento sucinto e não interativo de conhecimento) como provas criptográficas.
Embora existam dois tipos de rollups – rollups ZK e rollups otimistas – as diferenças estão em sua capacidade de se mover entre as camadas.
Os rollups otimistas utilizam uma máquina virtual que permite uma migração mais fácil da camada 1 para a camada 2, enquanto os rollups ZK abrem mão desse recurso para maior eficiência e velocidade.
Layer0
Os protocolos da camada 0 desempenham um papel fundamental ao permitir a movimentação de ativos, aperfeiçoar a experiência do usuário e reduzir os obstáculos associados à interoperabilidade entre cadeias. Esses protocolos fornecem aos projetos de blockchain na Camada 1 uma solução eficiente para combater os principais problemas, como a dificuldade de se mover entre os ecossistemas da Camada 1.
Não há apenas um design para um conjunto de protocolos Layer0; mecanismos de consenso distintos e parâmetros de bloco podem ser adotados para fins de diferenciação. Alguns tokens Layer0 servem como um filtro anti-spam eficaz, pois os usuários devem apostar esses tokens antes de poderem acessar os ecossistemas associados.
Cosmos é um protocolo de camada 0, conhecido por seu conjunto de ferramentas de código aberto, composto por Tendermint, Cosmos SDK e IBC. Essas ofertas permitem que os desenvolvedores construam suas próprias soluções de blockchain em um ambiente interoperável; a arquitetura mutualística permite que os componentes interajam uns com os outros livremente. Essa visão colaborativa de um mundo virtual aconteceu no Cosmoshood, como foi carinhosamente cunhado por seus devotos adeptos - permitindo que as redes blockchain prosperem independentemente, mas existam coletivamente, incorporando a 'Internet of Blockchain'.
Outro exemplo comum é Polkadot.
Layer3
A camada 3 é o protocolo que alimenta as soluções baseadas em blockchain. Normalmente chamada de “camada de aplicação”, ela fornece instruções para os protocolos da Camada 1 processarem. Isso permite que dapps, jogos, armazenamento distribuído e outros aplicativos construídos sobre uma plataforma blockchain funcionem corretamente.
Sem esses aplicativos, os protocolos da Camada 1 sozinhos seriam bastante limitados em utilidade; A camada 3 é essencial para liberar seu poder.
Camada4?
Layer4 não existe, as camadas discutidas são referidas como as quatro camadas do blockchain, mas isso ocorre porque começamos a contar de 0 no mundo da programação.
Conclusão
A escalabilidade das redes blockchain é altamente dependente de sua arquitetura e da pilha de tecnologia que empregam. Cada camada de uma rede serve a um propósito importante ao permitir maior rendimento e interoperabilidade com outros blockchains. Os protocolos da camada 1 formam a camada base ou blockchain principal, enquanto os protocolos sidechains, rollups e camada 0 fornecem suporte adicional para dimensionamento.
Os protocolos da camada 3 fornecem instruções que permitem aos usuários acessar aplicativos construídos sobre todo o sistema. Juntos, todos esses elementos contribuem para a criação de uma poderosa infraestrutura confiável capaz de lidar com transações de grande escala com segurança.
Fonte: https://www.cryptopolitan.com/what-is-layer0-layer1-layer2-layer3-in-blockchain/