- Tópico
67k Popularidade
26k Popularidade
7k Popularidade
4k Popularidade
4k Popularidade
30k Popularidade
16k Popularidade
22k Popularidade
12k Popularidade
3k Popularidade
- Pino
67k Popularidade
26k Popularidade
7k Popularidade
4k Popularidade
4k Popularidade
30k Popularidade
16k Popularidade
22k Popularidade
12k Popularidade
3k Popularidade
blockchain modular: arquitetura em camadas quebra gargalos de desempenho e melhora a escalabilidade
blockchain modular: solução plugável para o gargalo de desempenho da Blockchain
A tecnologia Blockchain tem enfrentado desafios de escalabilidade desde o seu surgimento. O blockchain monolítico é conhecido por sua abrangência, assumindo de forma independente todos os aspectos da rede, desde o armazenamento de dados até a validação de transações, entre outros. No entanto, esse design também trouxe gargalos de desempenho. O blockchain modular oferece um melhor suporte de desempenho e experiência do usuário em funções específicas, separando as diferentes funcionalidades do blockchain em módulos independentes, resolvendo, em certa medida, o problema do "triângulo impossível".
O Ethereum, como a primeira plataforma de blockchain a suportar contratos inteligentes, forneceu um solo fértil para o design modular. Com o desenvolvimento da tecnologia, o ecossistema Bitcoin também começou a explorar a possibilidade de modularidade, adicionando novos módulos para alcançar funcionalidades mais avançadas, como proteção de privacidade melhorada, processamento de transações mais eficiente ou funcionalidades de contratos inteligentes aprimoradas.
A tecnologia modular representa uma abordagem de produto "flexível" e plugável. No futuro, podem surgir soluções de blockchain mais flexíveis e personalizáveis, com diversos serviços e funcionalidades que podem ser facilmente inseridos e removidos como peças de LEGO. Essa flexibilidade permite que os desenvolvedores construam e implantem rapidamente soluções de blockchain, de acordo com as necessidades de cenários de aplicação específicos.
Blockchain monolítico e blockchain modular
Quando exploramos blockchain modular, devemos primeiro entender o conceito de blockchain monolítico. Cadeias monolíticas, como Bitcoin e Ethereum, são conhecidas por sua abrangência, assumindo independentemente todos os aspectos da rede, desde o armazenamento de dados até a validação de transações e a execução de contratos inteligentes. Nesse processo, as cadeias monolíticas desempenham um papel multifacetado, envolvendo-se em todas as etapas.
Tomando o Ethereum como exemplo, uma blockchain monolítica madura pode ser geralmente dividida em quatro arquiteturas:
blockchain modular é uma nova arquitetura que decompõe o sistema Blockchain em vários componentes ou camadas especializadas, cada um responsável por lidar com tarefas específicas, como consenso, disponibilidade de dados, execução e liquidação.
blockchain modular como um grupo de especialistas, focando na exploração profunda e na inovação técnica em seus respectivos campos. Esse foco permite que o blockchain modular ofereça desempenho e experiência do usuário excepcionais em funcionalidades específicas, por exemplo, eles conseguem oferecer velocidades de processamento de transações mais rápidas a um custo mais baixo.
Em termos de arquitetura de nós, a cadeia monolítica depende de nós completos, que devem baixar e processar uma cópia completa dos dados da Blockchain. Isso não apenas impõe requisitos mais altos em termos de recursos de armazenamento e computação, mas também limita a velocidade de expansão da rede. Em contraste, a blockchain modular adota um design de nós leves, que precisam apenas processar informações de cabeçalho de bloco, melhorando assim significativamente a velocidade das transações e a eficiência da rede.
Uma vantagem significativa da blockchain modular é a sua flexibilidade e colaboração. Elas conseguem terceirizar funções não essenciais para outros especialistas, formando um efeito de sinergia que resulta em um aumento significativo do desempenho geral. Esta filosofia de design é semelhante aos blocos Lego, permitindo que os desenvolvedores combinem livremente diferentes módulos de acordo com as necessidades do projeto, criando soluções diversificadas.
Apesar de as blockchains monolíticas terem vantagens em termos de controle global, segurança e estabilidade, elas também enfrentam desafios de escalabilidade, dificuldade de atualização e adaptação a novas necessidades. As blockchains modulares destacam-se pela sua alta flexibilidade e personalização, simplificando o processo de criação e otimização de novas blockchains.
No entanto, a blockchain modular também enfrenta desafios próprios. A sua arquitetura complexa aumenta a carga de trabalho dos desenvolvedores no que diz respeito ao design, desenvolvimento e manutenção. Como uma tecnologia emergente, a blockchain modular ainda não passou por testes de segurança abrangentes e pela prova das flutuações do mercado, e a sua estabilidade e segurança a longo prazo ainda precisam de mais validação.
blockchain modular resolve "triângulo impossível"
O "triângulo impossível" da Blockchain refere-se à dificuldade de uma rede de blockchain em atingir um estado ótimo em segurança, descentralização e escalabilidade ao mesmo tempo.
A escalabilidade foca na capacidade da rede de processar um grande número de transações e sua capacidade de operar de forma eficiente e a baixo custo à medida que o número de usuários e transações aumenta. Normalmente é medida através do TPS (transações por segundo) e da latência (tempo necessário para a confirmação da transação).
A segurança envolve o custo e a dificuldade de proteger a rede Blockchain contra ataques. Por exemplo, o mecanismo POW do Bitcoin exige que o atacante controle mais de 51% da potência de cálculo da rede, enquanto o mecanismo POS do Ethereum requer que mais de ⅓ dos nós conspiram.
A descentralização descreve o funcionamento da rede que não depende de um único nó central, mas está distribuído em vários nós; quanto mais nós houver e quanto mais ampla for a distribuição geográfica, maior será o grau de descentralização da rede.
O ponto central do "triângulo impossível" é que é difícil para um sistema de blockchain otimizar essas três características ao mesmo tempo. Por exemplo, entre várias blockchains públicas, o Bitcoin e o Ethereum se destacam em descentralização e segurança devido à sua ampla distribuição de nós e ao número suficiente de nós.
No entanto, sacrificaram uma determinada escalabilidade, resultando em velocidades de transação mais lentas e taxas de transação mais altas: o tempo de bloco do Bitcoin é de cerca de 10 minutos, o TPS do Ethereum é de aproximadamente 13, e quando o volume de transações aumenta, as taxas de transação do Ethereum podem chegar a centenas de dólares.
É nesse contexto que a tecnologia blockchain modular surge, resolvendo os desafios de escalabilidade e custos de transação das blockchains tradicionais, através da atribuição de diferentes funcionalidades a módulos especializados. Por exemplo, a Lightning Network do Bitcoin e a tecnologia Rollup do Ethereum são manifestações da ideia modular.
A vantagem do blockchain modular reside na sua arquitetura em camadas, permitindo que cada camada seja otimizada para necessidades específicas. A camada de dados pode se concentrar no armazenamento e validação de dados, enquanto a camada de execução pode lidar com a lógica dos contratos inteligentes. Essa separação não apenas melhora o desempenho e a eficiência, mas também promove a interoperabilidade entre diferentes blockchains, fornecendo uma base para construir um ecossistema aberto e interconectado.
Em suma, a tecnologia blockchain modular oferece uma nova abordagem para resolver as limitações das blockchains públicas tradicionais. Mantendo a descentralização e a segurança, ela alcança maior escalabilidade e menores custos de transação, tendo um significado profundo para a ampla aplicação e o desenvolvimento a longo prazo da tecnologia Blockchain.
blockchain modular de tipos
A blockchain modular, de acordo com suas características de arquitetura, pode ser dividida em diferentes tipos. Dentre esses tipos, a camada de disponibilidade de dados e a camada de consenso, devido à sua estreita interdependência, são frequentemente projetadas como um todo unificado. Isso ocorre porque, quando os nós recebem os dados da transação, geralmente também determinam a ordem da transação, que é o núcleo da segurança e imutabilidade da blockchain.
Com base nesses princípios de design, podemos entender os diferentes projetos de blockchain modular a partir de três aspectos: camada de execução, camada de disponibilidade de dados e camada de consenso, camada de liquidação.
Camada de execução: Tecnologia Layer 2
A tecnologia Layer 2, como extensão da camada de execução na arquitetura da Blockchain, é uma manifestação do conceito de blockchain modular. Ela se dedica a melhorar a escalabilidade da cadeia principal, construindo redes, sistemas ou tecnologias off-chain sobre a Blockchain subjacente.
As soluções de Layer 2 permitem um processamento de transações mais rápido e com melhor relação custo-benefício, mantendo ao mesmo tempo a segurança e a descentralização da blockchain subjacente. De acordo com o painel de dados, pode-se ver que a proporção de gas consumido nas validações e liquidações de Layer 2 no ecossistema Ethereum é, em média, inferior a 10%, o que economiza significativamente os custos de transação dos usuários.
A tecnologia Rollup é atualmente a solução mais popular de Layer 2, e seu conceito central é "execução off-chain, verificação on-chain", onde a computação e outras tarefas são realizadas fora da cadeia e, em seguida, os dados de calldata são enviados de volta para a mainnet.
Execução fora da cadeia
No modelo Rollup, as transações são executadas fora da cadeia, enquanto a blockchain subjacente é responsável apenas por validar as provas de transação nos contratos inteligentes e armazenar os dados de transação originais. Este design alivia significativamente a carga computacional da cadeia principal, reduzindo as necessidades de armazenamento, permitindo assim um processamento de transações mais eficiente.
Para reduzir ainda mais os custos, o Rollup adotou a tecnologia de empacotamento de transações. Pode-se compará-lo ao agrupamento de mercadorias na logística, onde o envio de cada item individualmente gera altos custos de frete. A tecnologia Rollup, ao agrupar várias transações, requer apenas um "transporte", reduzindo assim significativamente o custo de cada transação.
Verificação na Blockchain
A verificação em cadeia é a chave para a segurança das redes Layer 2. As redes Layer 2 devem fornecer provas criptográficas para resolver potenciais divergências na blockchain subjacente. Atualmente, os dois mecanismos de prova mais populares são a prova de erro e a prova de validade, que sustentam, respetivamente, os Optimistic Rollups e os ZK Rollups.
Prova de erro dos Optimistic Rollups
Os Optimistic Rollups adotam uma suposição otimista, ou seja, todas as transações são consideradas válidas, a menos que haja provas claras de que existe um erro. Este modelo depende da prova de erro durante o período de contestação (prova de fraude), onde qualquer participante da rede pode apresentar provas para contestar o estado do contrato inteligente, garantindo a justiça e a transparência da rede.
Atualmente, existem 16 Layer 2 que utilizam o mecanismo Optimistic Rollups, como: Arbitrum, OP, Base, Blast, entre outros.
Prova de validade dos ZK Rollups
Ao contrário dos Optimistic Rollups, os ZK Rollups adotam uma abordagem mais cautelosa, exigindo que todas as transações passem por uma prova de validade antes de serem aceitas. Este mecanismo de prova é semelhante a um processo de verificação, garantindo que cada transação e cálculo na rede Layer 2 sejam precisos.
Em resumo, a prova de validade é a pedra angular dos ZK-Rollups, exigindo que cada lote de transações venha acompanhado da prova correspondente, garantindo que os contratos inteligentes na blockchain subjacente possam validar e aprovar as mudanças de estado. Para os nós de validação, os ZK Rollups fornecem um mecanismo de liquidação sem erros, uma vez que cada transação deve passar por uma validação de validade rigorosa.
Atualmente, existem 11 Layer 2 que utilizam o mecanismo ZK Rollups, como: Linea, Starknet, zkSync, entre outros.
Camada de disponibilidade de dados e camada de consenso
Celestia
Celestia, como pioneira no campo da blockchain modular, é essencialmente uma camada de disponibilidade de dados que fornece uma base sólida para o desenvolvimento de dApps e Rollups. Ao implantar sobre a camada de disponibilidade de dados e a camada de consenso da Celestia, os desenvolvedores de aplicações podem se concentrar na otimização da lógica de execução, enquanto a complexidade da disponibilidade de dados e do mecanismo de consenso é deixada a cargo da Celestia.
O design da arquitetura da Celestia oferece soluções diversificadas para a expansão modular, e sua arquitetura consiste principalmente em três tipos principais: