Layer-1: O que é e como funciona na tecnologia blockchain

Blockchains da camada 1, como Bitcoin, BNB Chain ou Ethereum, servem como redes fundamentais que suportam todo o ecossistema blockchain. Estas redes base, juntamente com a sua infra-estrutura central, são concebidas para validar e finalizar transacções de forma independente, sem a necessidade de apoio de redes externas. No entanto, melhorar a escalabilidade destas redes da Camada 1 apresenta desafios significativos, como exemplificado pelas dificuldades encontradas com o Bitcoin.

Em resposta a esses problemas de escalabilidade, os desenvolvedores introduziram protocolos de Camada 2. Esses protocolos são construídos sobre a rede Layer-1, aproveitando seus mecanismos de segurança e consenso para operar. Um exemplo notável de tal solução de Camada 2 é a Lightning Network do Bitcoin , que permite aos usuários realizar transações fora da cadeia antes de consolidá-las no blockchain principal.

A tecnologia Blockchain tem sido transformadora, introduzindo um novo paradigma para armazenamento de dados seguro e descentralizado. Facilitou o surgimento de transações peer-to-peer sem confiança que desafiam as normas estabelecidas dos sistemas financeiros e de governação. A tecnologia é sustentada por um livro-razão distribuído, mantido através de uma rede de nós (computadores), cada um responsável por verificar e registrar novas transações. Esta arquitetura multicamadas da tecnologia blockchain aprimora sua funcionalidade, com cada camada introduzindo recursos e capacidades adicionais. No centro desta arquitetura está a Camada 1, a camada fundamental que estabelece as regras e protocolos básicos que regem o blockchain, estabelecendo assim as bases para o potencial inovador da tecnologia.

O que é a camada 1?

As redes de camada 1 são blockchains fundamentais que servem como base para o ecossistema blockchain mais amplo, incluindo plataformas bem conhecidas como Bitcoin (BTC), Ethereum (ETH), BNB Smart Chain (BNB) e Solana . Estas redes são cruciais porque processam e finalizam transações dentro da sua própria infraestrutura, utilizando os seus tokens nativos para facilitar as taxas de transação. Eles são chamados de “camada 1” porque formam a estrutura primária dentro de seus respectivos ecossistemas, distinguindo-os de soluções suplementares, como protocolos fora da cadeia e da camada 2, projetados para aprimorar as capacidades das cadeias principais.

Blockchains de camada 1, como Bitcoin e Ethereum, não apenas fornecem a infraestrutura essencial para o processamento de transações, mas também estabelecem um ambiente seguro para o desenvolvimento de redes e aplicativos de blockchain secundários. Esta camada fundamental aborda o trilema blockchain , um conceito introduzido pelo cofundador da Ethereum, Vitalik Buterin , que equilibra segurança, escalabilidade e descentralização por meio de mecanismos de consenso exclusivos, como prova de trabalho (PoW) e prova de participação (PoS) . No entanto, devido aos desafios de escalabilidade inerentes a estas redes primárias, surgiram soluções de camada 2, como o Optimism on Ethereum. Esses protocolos de camada 2 aproveitam a segurança e a disponibilidade de dados de suas redes subjacentes de camada 1 para oferecer funcionalidade expandida sem comprometer a descentralização ou a segurança.

Em sua essência, os blockchains da camada 1 atuam como um livro-razão público imutável, registrando transações por meio de pares de chaves assimétricas vinculados às carteiras de criptomoedas dos usuários. Este processamento de transações é regido pelo mecanismo de consenso distinto de cada plataforma, que verifica e finaliza negociações ou vendas. Apesar da segurança e infraestrutura robustas fornecidas pelos blockchains da camada 1, problemas de escalabilidade levaram ao desenvolvimento de protocolos da camada 2. Esses protocolos, construídos sobre a base da camada 1, visam estender a funcionalidade da rede principal, oferecendo soluções para os desafios de escalabilidade e ao mesmo tempo contando com a rede da camada 1 para segurança e consenso fundamentais.

Em resumo, os blockchains da camada 1 são a pedra angular da rede blockchain, oferecendo uma plataforma segura e descentralizada para processamento de transações e servindo como base para futuras inovações no espaço blockchain. Seu papel é fundamental na manutenção do registro distribuído e na segurança da rede, com soluções de camada 2 construídas sobre essa base para aprimorar a escalabilidade e a funcionalidade.

Principais recursos do Blockchain da Camada 1

A maioria dos blockchains conhecidos, incluindo Bitcoin, Ethereum, Avalanche e Cardano, são categorizados como cadeias de camada 1 (L1) devido a características específicas compartilhadas. Essas cadeias são fundamentais na criação da estrutura e das regras que definem o ecossistema blockchain.

Produção de Blocos : Os blocos, as unidades fundamentais de uma blockchain, são produzidos por mineradores ou validadores. Esses blocos são estruturas de dados vinculadas a blocos anteriores e incluem detalhes de inúmeras novas transações, formando um livro-razão público conhecido como blockchain. Este sistema garante que cada transação seja registrada e verificável.

Finalidade da transação : Uma característica fundamental dos blockchains L1 é a finalidade da transação, que garante que, uma vez registrada, uma transação não pode ser alterada ou revertida. Esta finalidade ocorre exclusivamente na cadeia L1, garantindo que as transações sejam registradas permanentemente em um estado irrevogável, embora o tempo necessário para atingir a finalidade possa variar entre blockchains.

Ativos nativos : blockchains L1 usam criptomoedas nativas, como BTC, ETH, ADA e DOGE, para facilitar taxas de transação e recompensar os participantes da rede. Estas moedas são essenciais para o funcionamento da cadeia L1. Em contraste, tokens como UNI, DAI, LINK e SAND alimentam aplicativos e redes descentralizadas construídas sobre o blockchain L1.

Mecanismo de Segurança e Consenso : A segurança é fundamental em blockchains L1, definida pelo mecanismo de consenso empregado - como Prova de Trabalho (PoW), Prova de Participação (PoS) ou Prova de Participação Delegada (DPoS) - e as regras que regem as interações do validador . Esses mecanismos garantem o acordo entre os participantes da rede e mantêm a segurança da rede, tornando os blockchains L1 a autoridade máxima em segurança do ecossistema.

Soluções de escalabilidade : apesar de seu papel fundamental, os blockchains L1 enfrentam desafios de escalabilidade. Para resolver isso, várias estratégias como sharding, sidechains e canais de estado foram implementadas para aumentar o rendimento das transações sem sacrificar a eficiência.
Contratos Inteligentes : Muitos blockchains L1 também suportam contratos inteligentes – contratos autoexecutáveis com os termos do acordo incorporados no código. Estes contratos automatizam e fazem cumprir os acordos, reduzindo a dependência de intermediários e aumentando a transparência.

Concluindo, os blockchains L1 são a espinha dorsal do ecossistema blockchain, fornecendo a infraestrutura necessária para processamento de transações, segurança e aplicações descentralizadas. Eles são a camada principal que suporta uma ampla gama de funcionalidades, desde a finalidade da transação e ativos nativos até contratos inteligentes e soluções de escalabilidade, preparando o terreno para um futuro descentralizado seguro e eficiente.

Qual é a principal limitação da camada 1?

Os blockchains da Camada 1 (L1) são projetados para fornecer as principais funcionalidades inerentes à tecnologia blockchain, com o objetivo geral de alcançar um equilíbrio ideal entre descentralização, segurança e escalabilidade. Este desafio, conhecido como trilema blockchain , destaca a dificuldade em maximizar todos os três aspectos simultaneamente.

Historicamente, as cadeias L1 pioneiras, como Bitcoin e Ethereum, concentraram-se em garantir a descentralização e uma segurança robusta, muitas vezes à custa da escalabilidade. Essa limitação se torna mais pronunciada à medida que cresce a adoção da rede, levando a congestionamentos e tempos de transação mais lentos. Em resposta, os desenvolvedores exploraram várias estratégias para melhorar a escalabilidade sem comprometer significativamente a descentralização ou a segurança.

Uma abordagem envolve aumentar o tamanho do bloco , o que permite que mais transações sejam incluídas em cada bloco, melhorando assim o rendimento da rede. No entanto, esta solução exige que os nós atualizem o seu hardware para gerir os blocos maiores, levando potencialmente à centralização, uma vez que apenas aqueles com recursos suficientes podem participar.

Outra estratégia é a adoção de mecanismos de consenso alternativos, como o Proof of Stake (PoS), que pode oferecer velocidades de transação mais rápidas e redução no consumo de recursos em comparação ao modelo tradicional de Proof of Work (PoW). Os críticos, no entanto, argumentam que o PoS pode levar à redução da segurança e ao aumento dos riscos de centralização, uma vez que o controlo pode ficar concentrado entre um grupo menor de partes interessadas.

A fragmentação apresenta uma terceira solução, onde a blockchain divide seus dados em vários segmentos menores e gerenciáveis, ou fragmentos, para facilitar o processamento mais rápido e reduzir o congestionamento da rede. Embora o sharding possa melhorar significativamente a escalabilidade, ele introduz complexidade no gerenciamento da comunicação entre os shards, o que poderia enfraquecer potencialmente a segurança geral do blockchain.

Em resumo, os blockchains L1 são plataformas fundamentais que buscam conciliar as demandas de descentralização, segurança e escalabilidade. Através de inovações como o aumento do tamanho dos blocos, mecanismos de consenso alternativos e sharding, os desenvolvedores estão continuamente experimentando e refinando as arquiteturas blockchain para melhor atender às crescentes bases de usuários, mantendo a integridade e a falta de confiança que são marcas registradas da tecnologia blockchain.

Exemplos de Blockchain da Camada 1

Os blockchains da camada 1 formam a espinha dorsal da web descentralizada, oferecendo uma variedade de soluções para o trilema do blockchain de alcançar descentralização, segurança e escalabilidade. Esta síntese explora blockchains proeminentes da camada 1, destacando seus atributos e contribuições exclusivos para o ecossistema.

Bitcoin (BTC) : A criptomoeda pioneira, Bitcoin, é reverenciada por sua segurança e natureza descentralizada, operando em um mecanismo de consenso de prova de trabalho (PoW). Apesar de sua segurança robusta, a arquitetura do Bitcoin significa que as transações podem levar de 10 minutos a uma hora para serem processadas, uma prova de sua posição como uma camada fundamental para transferência de valor, mas com desafios de escalabilidade.

Ethereum (ETH) : Ethereum revolucionou o blockchain com sua capacidade de contratos inteligentes, criando uma plataforma dinâmica que vai além de meras transações de criptomoeda. Fazendo a transição de PoW para um consenso de prova de participação (PoS) por meio de uma atualização significativa conhecida como Merge, a Ethereum pretende reduzir drasticamente seu consumo de energia em cerca de 99,95%, demonstrando seu compromisso com a sustentabilidade e, ao mesmo tempo, melhorando a escalabilidade.

Algorand e Cardano : Ambas as redes oferecem alternativas à plataforma de contrato inteligente da Ethereum. Algorand utiliza um mecanismo puro de prova de aposta (PPoS) para garantir descentralização e escalabilidade, enquanto Cardano , conhecido por sua acessibilidade e eficiência, implementa PoS para facilitar mais de 250 transações por segundo, ultrapassando significativamente a capacidade anterior do Ethereum.

Polkadot (DOT) : Polkadot aborda o desafio da interoperabilidade, permitindo que diferentes blockchains se comuniquem e transfiram dados perfeitamente por meio de seu consenso Nominated Proof of Stake (NPoS), enfatizando um modelo de segurança compartilhado.

Solana : Um blockchain de terceira geração, Solana, introduz a prova de história (PoH) para atingir velocidades de transação sem precedentes de até 65.000 por segundo, com o objetivo de resolver problemas de escalabilidade que há muito atormentavam os blockchains anteriores.

Tezos (XTZ) : Tezos se destaca por seu blockchain auto-corrigível que pode ser atualizado sem a necessidade de fork, um recurso que melhora significativamente seu modelo de governança e segurança. Utilizando um mecanismo de consenso de prova de participação (PoS), o Tezos concentra-se na verificação formal de contratos inteligentes para garantir sua correção e confiabilidade, tornando-o uma plataforma atraente para aplicações de alto risco em finanças e outros setores.

Avalanche (AVAX) : Avalanche introduz um novo mecanismo de consenso que atinge o consenso rapidamente, permitindo alto rendimento e baixa latência nas transações. Ele foi projetado para suportar um grande número de sub-redes, criando uma rede altamente escalável e personalizável. A arquitetura única do Avalanche permite que ele funcione tanto como uma plataforma para aplicações descentralizadas quanto como uma estrutura interoperável para vários blockchains.

Cosmos (ATOM) : Cosmos é marcado como a “Internet dos Blockchains”, com o objetivo de resolver o problema de interoperabilidade entre blockchains. Através do seu protocolo Inter-Blockchain Communication (IBC), o Cosmos permite que diferentes blockchains transfiram tokens e outros dados entre si com facilidade, promovendo um ecossistema blockchain mais interconectado e escalável.

Near Protocol (NEAR) : O Near Protocol foi projetado para oferecer uma plataforma amigável ao desenvolvedor com altas velocidades e baixos custos. Ele emprega tecnologia de sharding, chamada Nightshade, para alcançar escalabilidade sem comprometer a segurança. O foco da Near na usabilidade se estende tanto aos desenvolvedores, com seus recursos de contrato inteligente simples e acessíveis, quanto aos usuários, por meio de gerenciamento de contas e processos de transação simples.

Binance Smart Chain (BSC) : Lançado pela bolsa de criptomoedas Binance, o BSC opera junto com a Binance Chain para oferecer uma rede de alto desempenho para contratos inteligentes e aplicações descentralizadas. Ele utiliza um modelo de consenso conhecido como prova de autoridade apostada (PoSA), que combina elementos de PoS e autoridade delegada para alcançar um equilíbrio entre velocidade, descentralização e segurança. O BSC ganhou popularidade rapidamente devido às suas baixas taxas de transação e alto rendimento.

Zilliqa (ZIL) : Zilliqa é uma plataforma blockchain pioneira que introduziu a tecnologia de sharding para resolver problemas de escalabilidade. Ao dividir a rede em grupos menores e mais gerenciáveis (shards), o Zilliqa pode processar transações em paralelo, aumentando significativamente seu rendimento. A arquitetura da Zilliqa permite atingir altas velocidades de transação sem comprometer a segurança ou a descentralização.

Fantom (FTM) : Fantom é uma plataforma de contrato inteligente de alto desempenho, escalonável e segura, projetada para superar as limitações dos blockchains da geração anterior. Ele utiliza um algoritmo de consenso personalizado chamado Lachesis, que permite a finalização da transação quase instantânea. Isso torna o Fantom uma plataforma ideal para aplicações financeiras descentralizadas (DeFi) e usos no mundo real onde velocidade e confiabilidade são cruciais.

Hedera Hashgraph (HBAR) : Ao contrário dos blockchains tradicionais, o Hedera Hashgraph usa uma nova abordagem de consenso baseada no algoritmo hashgraph, que permite transações rápidas, justas e seguras com baixo consumo de largura de banda. A Hedera pretende oferecer suporte a uma ampla gama de aplicações, desde criptomoedas até armazenamento de arquivos e contratos inteligentes, com seu modelo de governança garantindo estabilidade e inovação contínua.

Flow (FLOW) : Desenvolvido pela equipe por trás do CryptoKitties , Flow é um blockchain rápido, descentralizado e amigável ao desenvolvedor, projetado para uma nova geração de ativos digitais, jogos e aplicativos. A arquitetura multifuncional exclusiva e o modelo de programação orientado a recursos do Flow atendem a altos níveis de escalabilidade e usabilidade, abrindo caminho para a adoção do blockchain convencional.

Terra (LUNA) : Terra é um protocolo blockchain que alimenta sistemas de pagamento globais com preços estáveis por meio de suas stablecoins algorítmicas. Ao focar na estabilidade e usabilidade, o Terra pretende impulsionar a adoção do blockchain entre os usuários convencionais. O seu mecanismo de consenso combina a segurança do PoS com a estabilidade económica proporcionada pelas suas stablecoins, apoiando um ecossistema próspero de aplicações financeiras.

Stellar (XLM) : Stellar se concentra em facilitar transações transfronteiriças e trocas de ativos digitais, tornando os serviços financeiros mais acessíveis e baratos. O seu protocolo de consenso permite uma liquidação rápida e eficiente, atendendo a uma ampla gama de aplicações e serviços financeiros destinados a conectar diferentes sistemas monetários em todo o mundo.

Algorand (ALGO) : O mecanismo de consenso puro de prova de participação (PPoS) da Algorand oferece total participação, proteção e velocidade dentro de uma rede verdadeiramente descentralizada. Seu objetivo é resolver o trilema do blockchain, fornecendo escalabilidade, segurança e descentralização, tornando-o adequado tanto para transações simples quanto para contratos inteligentes complexos.

EOSIO (EOS) : Projetado com foco na escalabilidade e facilidade de uso, o EOSIO oferece suporte a milhares de transações por segundo com taxas mínimas. Ele oferece uma plataforma robusta para aplicativos descentralizados por meio do uso de consenso de prova de participação delegada (DPoS), com o objetivo de agilizar a adoção de blockchain para empresas e indivíduos.

Tron (TRX) : Tron pretende descentralizar a web através de seu blockchain de alto rendimento, alta escalabilidade e alta disponibilidade, apoiando um vasto ecossistema de dApps, particularmente no setor de entretenimento. Seu mecanismo de consenso de prova de aposta delegada (DPoS) facilita o processamento de transações rápido e eficiente.

Polygon (MATIC) : Embora conhecido principalmente como uma solução de escalonamento de camada 2 para Ethereum, o Polygon também fornece uma estrutura para construir e conectar redes blockchain compatíveis com Ethereum. Ele combina o melhor do Ethereum e dos blockchains soberanos em um sistema multicadeia completo, melhorando a escalabilidade e a interoperabilidade.

VeChain (VET) : VeChain é especializada em gerenciamento de cadeia de suprimentos e processos de negócios baseados em blockchain, com o objetivo de aumentar a transparência, rastreabilidade e eficiência. Ele emprega um mecanismo de consenso de prova de autoridade (PoA), equilibrando alto desempenho com respeito ao meio ambiente.

Ripple (XRP) : Ripple e sua criptomoeda associada, XRP, concentram-se em facilitar sistemas de pagamento transfronteiriços em tempo real. A Ripple visa agilizar as transações financeiras globais, tornando-as mais rápidas, mais confiáveis e menos dispendiosas em comparação com os sistemas bancários tradicionais. Seu livro-razão de consenso, que não é um blockchain no sentido tradicional, utiliza um processo de consenso único entre servidores de validação, oferecendo rendimento e eficiência de transações que se destacam no setor financeiro. A rede da Ripple foi projetada para permitir liquidação instantânea, taxas de câmbio mais baixas e uso mais eficiente do capital de giro, tornando-a uma escolha popular entre bancos e instituições financeiras para transações internacionais.

Celo (CELO) : Celo é um ecossistema blockchain focado em aumentar a adoção de criptomoedas entre usuários de smartphones. Ao utilizar números de telefone como chaves públicas, a Celo pretende apresentar um conjunto de produtos e serviços financeiros acessíveis e fáceis de usar. A rede suporta a criação e utilização de stablecoins, como cUSD (Celo Dollar) e cEUR (Celo Euro), para facilitar a troca estável de valores em sua plataforma. O mecanismo de consenso de prova de participação (PoS) da Celo garante escalabilidade e segurança, enquanto seu compromisso em reduzir as barreiras ao acesso financeiro está alinhado com sua missão de construir um sistema financeiro mais inclusivo. A abordagem da Celo à tecnologia blockchain enfatiza a usabilidade e o impacto social, visando aplicações do mundo real, como remessas e pagamentos, para impulsionar o empoderamento econômico global.

Cada blockchain traz sua própria abordagem para equilibrar descentralização, segurança e escalabilidade, desde as plataformas fundamentais de Bitcoin e Ethereum até as redes de alta velocidade de Solana e Elrond. Juntos, eles formam um cenário multifacetado que sustenta as aplicações descentralizadas que moldam o futuro da Internet.

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