O que são as camadas de blockchain?

À medida que exploramos a tecnologia blockchain com maior detalhe, surgem frequentemente referências aos protocolos de Camada 0, 1 e 2. Para compreender como funciona a tecnologia blockchain, também conhecida como Tecnologia de Registo Distribuído (DLT), podemos analisá-la mais detalhadamente para rever a arquitetura em camadas da blockchain. 

Em primeiro lugar, importa reconhecer que os principais objetivos da tecnologia blockchain são eliminar a dependência de terceiros ou intermediários, reduzir custos e aumentar a eficiência, transparência e segurança das transferências de dados ou de valor. Considerando que isto ocorre sem qualquer supervisão de terceiros, nomeadamente de uma autoridade centralizada, a DLT deve garantir permanentemente que a informação é verificada e encriptada pela rede de acordo com o protocolo de rede associado. Por exemplo, na rede Bitcoin, todas as transações de bitcoin são verificadas de acordo com o Protocolo Bitcoin.

A ausência de uma autoridade centralizada a supervisionar a atividade exige que as blockchains sejam extremamente seguras. Quando referimos segurança neste contexto, falamos da capacidade da blockchain de proteger os dados nela contidos contra qualquer tipo de ataque e de garantir que as tentativas de dupla despesa são bloqueadas.

Igualmente, a necessidade de as blockchains serem escaláveis e conseguirem lidar com um crescimento rápido de utilizadores, transações e outros dados é cada vez maior. Por esse motivo, foram estabelecidas camadas para responder às crescentes exigências de escalabilidade e ao nível de segurança desejado. 

Em termos simples, a escalabilidade blockchain refere-se à capacidade de uma rede blockchain, como Bitcoin ou Ethereum, de lidar com o número crescente de transações ou utilizadores sem comprometer a segurança, o desempenho ou a velocidade. Neste sentido, à medida que a rede blockchain se expande, a sua capacidade de responder ao aumento da procura é a sua escalabilidade. Uma blockchain que consiga escalar de forma eficaz é aquela que consegue acomodar a procura crescente, mantendo simultaneamente o nível de eficiência e eficácia. 

Para contextualizar a necessidade de escalabilidade, esta é fundamental quando consideramos que, para que as blockchains sejam amplamente adotadas, terão de processar volumes significativos de transações e dados, tudo com o mais elevado grau de segurança e eficiência possível.

Em resumo, numa definição clara, a escalabilidade de uma blockchain é a sua capacidade de processar um volume crescente de transações.

Exemplos notáveis incluem Cosmos (ATOM) e Polkadot (DOT).

Camada 0:

Os protocolos de Camada 0 formam a camada fundamental da pilha tecnológica de blockchain. Fornecem a infraestrutura essencial que permite a interoperabilidade e a comunicação entre diferentes redes blockchain. Ao contrário dos protocolos de camadas superiores, que se focam em aplicações específicas ou contratos inteligentes, os protocolos de Camada 0 estabelecem as bases para a criação e ligação de múltiplos ecossistemas blockchain. Esta camada é responsável pelo transporte de dados entre várias blockchains, garantindo interoperabilidade, escalabilidade e segurança sem interrupções. 

Os protocolos de Camada 0 abordam questões fundamentais como a comunicação entre cadeias, a transferência de dados e os mecanismos de consenso entre diferentes redes blockchain. Ao estabelecer uma estrutura unificada, estes protocolos facilitam o desenvolvimento e a integração de blockchains de Camada 1, tornando mais fácil para os programadores construir aplicações blockchain versáteis e interligadas.

Exemplos notáveis incluem Cosmos (ATOM) e Polkadot (DOT).

Camada 1:

A Camada 1, também denominada camada de implementação, é constituída pelos protocolos blockchain fundamentais que operam de forma independente e possuem os seus próprios tokens nativos. Por exemplo:

• Ethereum com o seu token nativo ETH
• Bitcoin e o seu token nativo BTC
• Cardano e o seu token nativo ADA
• Solana e o seu token nativo SOL

Pode pensar na Camada 1 como responsável pelo mecanismo de consenso e processos associados, a linguagem de programação, o tempo de bloco, as abordagens de resolução de litígios e os parâmetros pelos quais a rede blockchain é mantida. 

Camada 2:

As blockchains de Camada 2 são construídas sobre a Camada 1 existente, situando-se essencialmente sobre a camada base (Camada 1) e funcionando como protocolo secundário. O principal objetivo da Camada 2 é fornecer uma solução que melhore a escalabilidade, eficiência e funcionalidade da blockchain. Em termos funcionais, os protocolos originais utilizam a Camada 2 para melhorar a escalabilidade, removendo determinadas interações da Camada 1. Ou seja, os contratos inteligentes existentes no protocolo de Camada 1 focam-se nos depósitos e levantamentos e garantem que as transações fora da cadeia cumprem os requisitos regulatórios. 

Para comparar as Camadas 1 e 2 de forma mais clara, considere a Camada 1 como o ecossistema descentralizado e a Camada 2 como uma integração de terceiros que pode ser utilizada em conjunto com a Camada 1 para aumentar o débito do sistema. A Camada 2 visa melhorar as capacidades existentes da Camada 1, permitindo a escalabilidade sem comprometer a segurança.

Alguns exemplos de blockchains de Camada 2 são:

1. Lightning Network: A Camada 2 do Bitcoin, concebida para permitir transações instantâneas e de menor custo, através da criação de um canal de pagamento fora da cadeia para os utilizadores.
2. Raiden Network: A Camada 2 do Ethereum, concebida para suportar pagamentos instantâneos e escaláveis fora da cadeia, através da criação de canais de pagamento que suportam transferências de tokens entre pares. 
3. Optimism Rollup: A solução de Camada 2 do Ethereum que agrupa múltiplas transações numa única submissão à mainnet do Ethereum. 
4. Polygon: Polygon, anteriormente conhecido como Matic Network, é uma Camada 2 para Ethereum que oferece side chains, plasma chains e outras soluções de escalabilidade para melhorar a escalabilidade e usabilidade do Ethereum.
   

Camada 3:

As soluções de Camada 3, também conhecidas como camada de aplicação, servem de interface de utilizador que oculta os aspetos técnicos de back-end do canal de comunicação. É a Camada 3 que confere às blockchains a sua aplicabilidade no mundo real e permite que os utilizadores finais comuniquem com a rede blockchain. Exemplos de Camada 3 incluem interfaces de programação de aplicações (APIs), interfaces de utilizador e frameworks.

Tradicionalmente, as Camadas 3 estiveram fortemente acopladas à camada de aplicação da blockchain, proporcionando melhorias e funcionalidades especializadas. No entanto, abordagens emergentes estão a redefinir o papel das L3s, oferecendo soluções inovadoras que tiram partido das soluções de escalabilidade de Camada 2 como base.

Um exemplo notável é o Arbitrum Orbit, um projeto focado num novo paradigma na arquitetura blockchain. O Arbitrum Orbit introduz uma estrutura inovadora que permite aos programadores construir cadeias de Camada 3 utilizando o Arbitrum como camada base. Esta abordagem representa uma mudança de paradigma, desacoplando a funcionalidade da Camada 3 da camada de aplicação nativa da blockchain e integrando-a com a infraestrutura de Camada 2.

Ao utilizar o Arbitrum como base, as cadeias de Camada 3 construídas sobre o Arbitrum Orbit herdam os seus benefícios de escalabilidade e desempenho, incluindo custos de transação reduzidos e maior débito. Esta separação de responsabilidades entre a Camada 2 e a Camada 3 permite que os programadores se concentrem na criação de funcionalidades e aplicações especializadas, sem estarem condicionados pelas limitações da camada de aplicação da blockchain subjacente.

Em essência, projetos como o Arbitrum Orbit exemplificam a evolução das soluções de Camada 3, oferecendo uma estrutura flexível e escalável que expande as capacidades das redes blockchain, mantendo a interoperabilidade com as soluções de escalabilidade existentes.