Layer 1 e layer 2 são termos que nos ajudam a compreender a arquitetura de diferentes blockchains, projetos e ferramentas de desenvolvimento. Se você já se perguntou sobre a relação entre a Polygon e o Ethereum ou entre a Polkadot e suas parachains, aprender sobre as diferentes camadas blockchain será fundamental.
O que é a Layer 1?
Uma rede layer-1 é outro nome para uma blockchain base. BNB Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) e Solana são todos protocolos layer-1. Chamamos assim porque essas são as redes principais dentro de seus ecossistemas. Em contraste com a layer-1, temos off-chains e outras soluções layer-2 construídas sobre as blockchains principais.
Em outras palavras, um protocolo é layer 1 quando processa e finaliza transações em sua própria blockchain. Eles também têm sua própria moeda nativa, usada para pagar as taxas de transação.
Escalabilidade da Layer 1
Um problema comum das redes layer-1 é a sua incapacidade de escalar. Bitcoin e outras grandes blockchains têm lutado para processar transações em momentos de alta demanda. O Bitcoin utiliza o mecanismo de consenso Proof of Work (PoW), que requer muitos recursos computacionais.
Embora o PoW garanta a descentralização e a segurança, as redes PoW também tendem a ficar mais lentas quando o volume de transações é muito alto. Isso aumenta o tempo de confirmação das transações e torna as taxas mais caras.
Os desenvolvedores de blockchain têm trabalhado em soluções de escalabilidade há muitos anos, mas ainda há muita discussão sobre as melhores alternativas. Para a escalabilidade da layer-1, algumas opções incluem:
- Aumentar o tamanho do bloco, permitindo o processamento de mais transações em cada bloco.
- Alterar o mecanismo de consenso usado, como com a próxima atualização Ethereum 2.0.
- Implementar o sharding, uma forma de particionamento de banco de dados.
Melhorias na layer 1 exigem um trabalho significativo para serem implementadas. Em muitos casos, nem todos os usuários da rede concordarão com a mudança. Isso pode levar a divisões na comunidade ou até mesmo a um hard fork, como aconteceu com o Bitcoin e o Bitcoin Cash em 2017.
SegWit
Um exemplo de solução layer-1 para escalabilidade é o SegWit do Bitcoin (testemunha segregada). Isso aumentou a capacidade do Bitcoin ao alterar a maneira como os dados do bloco são organizados (as assinaturas digitais não fazem mais parte da entrada da transação).
A mudança liberou mais espaço para transações por bloco sem afetar a segurança da rede. O SegWit foi implementado por meio de um soft fork retrocompatível. Isso significa que até mesmo os nós do Bitcoin que ainda não foram atualizados para incluir o SegWit ainda podem processar transações.
O que é o sharding da Layer 1?
O sharding é uma solução popular de escalabilidade da layer-1 usada para aumentar a velocidade de transação. A técnica é uma forma de particionamento de banco de dados que pode ser aplicada aos registros distribuídos de blockchain. Uma rede e seus nós são divididos em diferentes fragmentos (shards) para distribuir a carga de trabalho e melhorar a velocidade das transações.
Cada fragmento gerencia um subconjunto da atividade da rede como um todo, o que significa que possui suas próprias transações, nós e blocos separados.
Com o sharding, não é necessário que cada nó mantenha uma cópia completa de toda a blockchain. Em vez disso, cada nó relata o trabalho concluído à blockchain principal para compartilhar o estado de seus dados locais, incluindo o saldo das contas e outras métricas-chave.
Layer 1 vs. Layer 2
Quando se trata de melhorias, nem tudo é solucionável na layer 1. Devido a limitações tecnológicas, algumas mudanças são difíceis ou quase impossíveis de serem feitas na rede principal da blockchain. O Ethereum, por exemplo, está migrando para o Proof of Stake (PoS), mas esse processo levou anos para ser desenvolvido.
Alguns casos de uso simplesmente não podem funcionar na layer 1 devido a problemas de escalabilidade. Um jogo de blockchain não poderia usar realisticamente a rede Bitcoin devido aos longos tempos de transação. No entanto, o jogo ainda pode desejar usar a segurança e a descentralização da layer 1. A melhor opção é construir em cima da rede com uma solução layer-2.
Lightning Network
Soluções layer-2 são construídas sobre a layer 1 e dependem dela para finalizar suas transações. Um exemplo famoso é a Lightning Network. A rede Bitcoin, sob grande tráfego, pode levar horas para processar transações. A Lightning Network permite que os usuários façam pagamentos rápidos com seus Bitcoins fora da blockchain principal, e o saldo final é relatado posteriormente à blockchain principal. Isso basicamente agrupa as transações de todos em um registro final, economizando tempo e recursos.
Exemplos de Blockchains da Layer 1
Agora que sabemos o que é a layer 1, vamos examinar alguns exemplos. Existem uma grande variedade de blockchains layer-1, e muitas suportam casos de uso únicos. Não se resume apenas ao Bitcoin e ao Ethereum, e cada rede tem soluções diferentes para a trilema da tecnologia blockchain: descentralização, segurança e escalabilidade.
Elrond
Elrond é uma rede layer-1 fundada em 2018 que utiliza o sharding para melhorar seu desempenho e escalabilidade. A blockchain Elrond pode processar mais de 100.000 transações por segundo (TPS). Suas duas características principais são o protocolo de consenso Secure Proof of Stake (SPoS) e o Adaptive State Sharding.
O Adaptive State Sharding acontece por meio de divisões e fusões de fragmentos à medida que a rede perde ou ganha usuários. Toda a arquitetura da rede é dividida em fragmentos, incluindo seu estado e transações. Validadores também se movem entre fragmentos, reduzindo a chance de uma tomada maliciosa de um fragmento.
A moeda nativa da Elrond, EGLD, é usada para taxas de transação, implantação de DApps e recompensa a usuários que participam do mecanismo de validação da rede. Além disso, a rede Elrond é certificada como Carbono Negativo, pois compensa mais CO2 do que seu mecanismo PoS é responsável.
Harmony
Harmony é uma rede layer-1 com suporte ao Effective Proof of Stake (EPoS) e ao sharding. A mainnet da blockchain tem quatro fragmentos, cada um criando e verificando novos blocos em paralelo. Um fragmento pode fazer isso em sua própria velocidade, o que significa que todos podem ter alturas de bloco diferentes.
Atualmente, a Harmony utiliza uma estratégia de “Finanças Cross-Chain” para atrair desenvolvedores e usuários. Pontes sem custódia para o Ethereum (ETH) e o Bitcoin desempenham um papel fundamental, permitindo que os usuários troquem seus tokens sem os riscos custodiais comuns nas pontes. A visão principal da Harmony para escalabilidade Web3 depende de Organizações Autônomas Descentralizadas (DAOs) e provas de conhecimento zero.
O futuro do DeFi (Finanças Descentralizadas) parece se basear em oportunidades multi-cadeias e cross-chain, tornando os serviços de ponte da Harmony atrativos para os usuários. A infraestrutura de NFT, as ferramentas de DAO e as pontes interprotocolo são as principais áreas de foco.
Sua moeda nativa, ONE, é usada para pagar taxas de transação na rede. Também pode ser apostada para participar do mecanismo de consenso e governança da Harmony. Isso oferece aos validadores bem-sucedidos recompensas em blocos e taxas de transação.
Celo
Celo é uma rede layer 1 bifurcada do Go Ethereum (Geth) em 2017. No entanto, fez algumas mudanças significativas, incluindo a implementação do PoS e um sistema de endereçamento único. O ecossistema Celo Web3 inclui DeFi, NFTs e soluções de pagamento, com mais de 100 milhões de transações confirmadas. No Celo, qualquer pessoa pode usar um número de telefone ou endereço de e-mail como chave pública. A blockchain pode ser facilmente executada em computadores padrão e não requer hardware especializado.
A moeda principal do Celo é o CELO, um token de utilidade padrão para transações, segurança e recompensas. A rede Celo também possui cUSD, cEUR e cREAL como stablecoins. Estas são geradas pelos usuários, e suas paridades são mantidas por um mecanismo semelhante ao DAI da MakerDAO. Além disso, transações feitas com stablecoins Celo podem ser pagas com qualquer outro ativo Celo.
O sistema de endereçamento do CELO e a stablecoin visam tornar a criptomoeda mais acessível e melhorar sua adoção. A volatilidade do mercado criptográfico e a dificuldade para os novos entrantes podem ser desestimulantes para muitos.
THORChain
THORChain é uma exchange descentralizada (DEX) permissionless cross-chain. É uma rede layer-1 construída usando o Cosmos SDK. Também utiliza o mecanismo de consenso Tendermint para validar transações. O objetivo principal do THORChain é permitir a liquidez descentralizada cross-chain sem a necessidade de vincular ou envolver ativos. Para investidores multi-chain, a vinculação e a entrega de ativos adicionam riscos adicionais ao processo.
Na prática, o THORChain atua como um gerenciador de cofres que monitora depósitos e saques. Isso ajuda a criar liquidez descentralizada e elimina intermediários centralizados. O RUNE é a moeda nativa do THORChain, usada para pagar taxas de transação e também em governança, segurança e validação.
O modelo de Automated Market Maker (AMM) do THORChain utiliza o RUNE como o par base, o que significa que você pode trocar RUNE por qualquer outro ativo suportado. De certa forma, o projeto funciona como uma Uniswap cross-chain, com o RUNE sendo um ativo de liquidação e segurança para pools de liquidez.
Kava
Kava é uma blockchain layer-1 que combina a velocidade e a interoperabilidade do Cosmos com o suporte de desenvolvedor do Ethereum. Usando uma arquitetura de “co-chain”, a Rede Kava apresenta uma blockchain distinta para os ambientes de desenvolvimento EVM e Cosmos SDK. Aliado ao suporte IBC no co-chain Cosmos, isso permite que desenvolvedores implantem aplicativos descentralizados que interoperam perfeitamente entre os ecossistemas Cosmos e Ethereum.
Kava utiliza o mecanismo de consenso Tendermint PoS, proporcionando escalabilidade poderosa para os aplicativos no co-chain EVM. Financiado pelo KavaDAO, a Rede Kava também apresenta incentivos on-chain para desenvolvedores abertos, projetados para recompensar os 100 principais projetos em cada co-chain com base no uso.
Kava possui um token de utilidade e governança nativo, KAVA, e uma stablecoin com paridade com o dólar, USDX. O KAVA é usado para pagar taxas de transação e é apostado por validadores para gerar consenso na rede. Os usuários podem delegar seu KAVA apostado a validadores para ganhar uma parte das emissões de KAVA. Stakeholders e validadores também podem votar em propostas de governança que ditam os parâmetros da rede.
IoTeX
IoTeX é uma rede layer-1 fundada em 2017 com foco em combinar blockchain com a Internet das Coisas. Isso dá aos usuários controle sobre os dados gerados por seus dispositivos, permitindo “DApps, ativos e serviços apoiados por máquinas”. Suas informações pessoais têm valor e gerenciá-las via blockchain garante a propriedade segura.
A combinação de hardware e software do IoTeX oferece uma nova solução para as pessoas controlarem sua privacidade e dados sem sacrificar a experiência do usuário. O sistema que permite que os usuários ganhem ativos digitais a partir de seus dados do mundo real é chamado de MachineFi.
O IoTeX lançou dois produtos de hardware notáveis conhecidos como Ucam e Pebble Tracker. Ucam é uma avançada câmera de segurança residencial que permite aos usuários monitorar suas casas de qualquer lugar e com total privacidade. O Pebble Tracker é um smart GPS com suporte 4G e capacidades de rastreamento e rastreamento. Ele não apenas rastreia dados de GPS, mas também dados ambientais em tempo real, incluindo temperatura, umidade e qualidade do ar.
Em termos de arquitetura blockchain, o IoTeX possui vários protocolos layer-2 construídos sobre ele. A blockchain fornece ferramentas para criar redes personalizadas que usam o IoTeX para finalização. Essas cadeias também podem interagir entre si e compartilhar informações por meio do IoTeX.
Os desenvolvedores podem então criar facilmente uma nova sub-cadeia para atender às necessidades específicas de seu dispositivo IoT. A moeda do IoTeX, IOTX, é usada para taxas de transação, aposta, governança e validação da rede.
Considerações Finais
O ecossistema blockchain atual possui várias redes layer-1 e protocolos layer-2. Pode ser fácil se confundir, mas assim que você compreender os conceitos básicos, ficará mais fácil entender a estrutura geral e a arquitetura. Esse conhecimento pode ser útil ao estudar novos projetos de blockchain, especialmente quando se concentram na interoperabilidade de rede e soluções cross-chain.
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