O que são camadas no blockchain?

As camadas no contexto da tecnologia blockchain são níveis de infraestrutura que permitem a construção de uma arquitetura escalável e eficiente. Estas camadas são criadas com o objetivo de distribuir diferentes tipos de operações e funcionalidades, permitindo assim maior flexibilidade e eficiência no processamento de transações e na execução de contratos inteligentes, entre outros aspectos.

Assim, fica claro que o objetivo principal das camadas no blockchain é resolver problemas relacionados à escalabilidade, velocidade de transação e interoperabilidade entre diferentes blockchains ou sistemas.  Isso é possível separando as funções em diferentes níveis, facilitando a especialização de cada camada em um aspecto específico, o que melhora o desempenho geral do sistema.

Classificação de Camadas ou Camadas

As camadas ou camadas no blockchain podem ser classificadas principalmente em três categorias:

• Camada 1: a camada base, onde o blockchain original é construído. Os exemplos incluem Bitcoin, Ethereum e outros blockchains importantes. Ele se concentra na melhoria da infraestrutura central por meio de consenso ou melhorias na estrutura de dados.
• Camada 2: soluções de escalabilidade construídas na camada 1 que permitem um maior número de transações por segundo, sem necessidade de alteração da camada base. Os exemplos incluem a Lightning Network para Bitcoin e várias soluções para Ethereum, como Optimism e Arbitrum, que usam tecnologia rollup.
• Camada 3: Concentra-se na aplicação e na interoperabilidade, permitindo que diferentes blockchains e sistemas se comuniquem e trabalhem juntos de forma mais eficiente.

Por que essas camadas foram criadas?

Como discutimos, as camadas no blockchain foram criadas como uma solução para vários desafios importantes enfrentados pelas tecnologias blockchain de primeira geração, como Bitcoin e Ethereum. Assim, podemos citar as seguintes razões pelas quais essas camadas foram desenvolvidas:

Escalabilidade

Um dos problemas mais significativos das blockchains de primeira geração é a sua capacidade limitada de processar transações de forma rápida e eficiente. Por exemplo, o Bitcoin pode processar cerca de 7 transações por segundo (TPS), e o Ethereum pode processar entre 15 a 30 TPS. Estes números são insuficientes para satisfazer a procura global, especialmente quando comparados com sistemas de pagamento tradicionais como o Visa, que podem lidar com milhares de TPS.

É aqui que entram em jogo as camadas superiores, como as soluções da Camada 2, que foram criadas para resolver este problema, permitindo maiores volumes de transações sem comprometer a segurança da rede base (Camada1). Afinal, essas soluções processam transações off-chain ou através de sidechains, adicionando periodicamente um resumo dessas transações à cadeia principal, reduzindo significativamente o congestionamento e os tempos de processamento.

Eficiência no processamento de transações

Relacionado à questão da escalabilidade está o custo de processamento de transações, comumente conhecido como “gás” no contexto do Ethereum. Durante períodos de grande procura, o custo do gás pode aumentar significativamente, tornando as transacções muito caras para os utilizadores. As camadas superiores permitem que as transações sejam processadas de forma mais eficiente, reduzindo os custos associados e tornando o blockchain mais acessível aos usuários e desenvolvedores.

Interoperabilidade

Interoperabilidade refere-se à capacidade de diferentes blockchains se comunicarem e interagirem entre si de maneira integrada. As blockchains de primeira geração operam em grande parte como sistemas fechados, limitando sua capacidade de aproveitar os pontos fortes de outras cadeias. O desenvolvimento de camadas que facilitam a interoperabilidade, como certas soluções da Camada 3, procura criar um ecossistema blockchain mais conectado, onde ativos e informações possam ser transferidos sem problemas de uma cadeia para outra.

adaptabilidade

Finalmente, as camadas do blockchain permitem maior adaptabilidade a uma ampla gama de aplicações. Ao separar as funções em diferentes camadas, os desenvolvedores podem criar soluções específicas para vários setores e casos de uso, desde finanças descentralizadas (DeFi) e jogos até votação e gerenciamento de identidade, sem sobrecarregar a cadeia básica. Isto não só melhora o desempenho, mas também incentiva a inovação e a experimentação no ecossistema blockchain.

Impacto das camadas na segurança do blockchain

Outro ponto importante na implementação de camadas na tecnologia blockchain pode ser visto nas implicações significativas para a segurança do sistema. O impacto destas camadas na segurança é complexo e multifacetado, oferecendo melhorias potenciais e novos desafios. A seguir exploramos como as camadas afetam a segurança no ecossistema blockchain:

Aprimoramentos de segurança

Especialização e otimização

Ao separar as funcionalidades em diferentes camadas, cada uma pode se especializar no tratamento de determinados tipos de operações ou dados, permitindo maior otimização da segurança. Por exemplo, uma camada projetada especificamente para transações financeiras pode implementar protocolos de segurança avançados adequados para esses tipos de operações, enquanto outra camada focada em contratos inteligentes pode otimizar a segurança nesse contexto.

Descongestionamento da rede principal

As soluções de Camada 2 e Camada 3 permitem que as transações sejam processadas fora da cadeia, reduzindo o congestionamento e limitando as oportunidades para certos tipos de ataques, como ataques distribuídos de negação de serviço (DDoS), que podem ser mais eficazes em redes sobrecarregadas.

Desafios e riscos de segurança

Maior complexidade

Adicionar camadas aumenta a complexidade do sistema blockchain. A cada camada adicional, são introduzidos novos protocolos e pontos de interação, o que pode aumentar o risco de vulnerabilidades de segurança não detectadas. O gerenciamento da segurança se torna mais complexo e podem surgir problemas de compatibilidade entre camadas.

Dependência de soluções de terceiros

Muitas soluções de Camada 2 e Camada 3 são desenvolvidas e mantidas por terceiros. Isto introduz uma dependência na segurança e fiabilidade destas entidades externas. Se uma solução da Camada 2 sofrer uma violação de segurança, poderá comprometer fundos ou dados geridos através dela, mesmo que a camada base permaneça segura.

Interoperabilidade e pontes

A interoperabilidade entre diferentes blockchains e camadas pode introduzir vetores de ataque únicos, especialmente através de pontes de blockchain que facilitam a transferência de ativos entre cadeias. Estas pontes são pontos críticos que, se comprometidos, podem permitir ataques que afetem vários sistemas simultaneamente.

Riscos de segurança fora da cadeia

As transações e dados processados ​​fora da cadeia (por exemplo, em soluções de Camada 2) podem não beneficiar da mesma segurança inerente à blockchain. Esta separação pode introduzir vulnerabilidades se as medidas de segurança implementadas nestas camadas não forem tão robustas como as da cadeia base.

Exemplos concretos

• Rede Bitcoin e Lightning: Bitcoin é um exemplo claro de Camada 1, enquanto a Lightning Network é uma implementação de Camada 2 projetada para permitir transações quase instantâneas e de custo muito baixo.
• Soluções Ethereum e Camada 2: Ethereum, assim como a Camada 1, viu o desenvolvimento de múltiplas soluções da Camada 2 para melhorar sua escalabilidade. Um exemplo de Camada 2 no Ethereum são Optimism e Arbitrum, dois exemplos de implementações que usam rollups para processar transações de forma mais eficiente.
• Polkadot e Cosmos: Embora não estejam estritamente em conformidade com a nomenclatura das camadas, Polkadot e Cosmos são exemplos de projetos que buscam resolver problemas de interoperabilidade (um aspecto do que seria uma Camada 3), permitindo que diferentes blockchains interajam entre si.

Em resumo, as camadas em blockchain são essenciais para superar as limitações das primeiras gerações desta tecnologia, permitindo maior escalabilidade, eficiência e interoperabilidade. À medida que a tecnologia blockchain evolui, é provável que vejamos mais soluções desenvolvidas em cada uma dessas camadas.