Escalar “on-chain” é muito complicado. Qual o próximo passo?

24 nov 2019, 16:00 - atualizado em 31 maio 2020, 12:05

Escalabilidade é a capacidade de um sistema ou rede se ampliar e fazer a gestão da crescente demanda (Imagem: Pixabay)

Escalar em blockchain com redes de segunda camada melhora a produtividade, estende a capacidade do blockchain e fornece novos casos de uso.

O objetivo da tecnologia de blockchain é dar liberdade e verdadeira descentralização às pessoas. Entretanto, quando você começa a se aprofundar na tecnologia, você pode descobrir que tudo tem um custo.

No blockchain, você pode ter descentralização e resistência à censura, mas sempre ao custo de escalabilidade e velocidade.

Esse fenômeno tem uma prova formal, conhecido como trilema ou teorema DCS (descentralização, consenso ou escala), que afirma que só se pode atingir duas das três propriedades em um sistema distribuído.

Soluções de segunda camada estão dando atenção a esse problema de uma forma elegante e nativa. A partir de um trecho da pesquisa intitulada “Blockchain scaling with layer 2: theory and practice”, analisaremos algumas das soluções existentes e como elas estão ajudando a levar o poder do blockchain para bilhões de usuários.

Historicamente, sidechains foram as primeiras propostas para como podemos atingir quase escala ilimitada e boa privacidade, preservando a segurança do protocolo de camada base.

Eles permitem que os usuários prendam algumas moedas no “chain” principal e, em troca, ganham moedas no “chain” paralelo com suas próprias regras, consensos e com muito mais flexibilidade de como o protocolo é administrado. Alguns dos principais sidechains incluem:

Plasma

Plasma é uma implementação de sidechain para a Ethereum que é apenas um contrato inteligente de “mainnet” que toma conta de todas as regras e validação/governança on-chain.

A validação do bloco no sidechain ou é feita por um operador único ou pelo consenso de um conjunto muito menor de validadores do que da camada base. Apenas isso permite a rapidez da frequência de bloco e o número máximo de transações possíveis em cada bloco.

Além disso, isso vai evitar o problema de propagação e latência de bloco, que é sempre o caso de blockchains de camada base, onde o bloco deve ser aprovado por dezenas de milhares de nós ao redor do mundo.

A desvantagem principal e o problema dessa abordagem é que sidechains sempre apresentam certo grau de centralização.

Os desenvolvedores da Plasma e da RSK tentam preservar o máximo de falta de confirmação, mas isso nem sempre é possível. A porta de entrada que transfere ethers ou bitcoins é sempre controlada por uma única parte e pode estar vulnerável a ataques.

Apesar de a federação de validadores da RSK ou um operador de chain da Plasma não conseguir necessariamente roubar os fundos de usuários por conta das regras de protocolo, eles ainda podem adquirir dados de transação, desanonimizar usuários e reter algumas informações.

Lightning Network

Construída para o bitcoin e blockchains parecidos com a do bitcoin (como decred e litecoin), a Lightning Network (LN) é provavelmente a rede de pagamentos de segunda camada mais conhecida.

O conceito principal da LN é o canal de pagamento que pode ser aberto entre quaisquer dois usuários ao incluir uma transação de investimento especial no blockchain subjacente.

Tal transação é completada na forma de assinaturas múltiplas 2 por 2, ou seja, nenhuma parte pode fazer o saque do dinheiro sozinha.

Para ter certeza de que os fundos não estarão perdidos para sempre no canal, no caso de não cooperação ou se a chave privada for perdida, ambas as partes assinam as transações uma da outra.

Quando o canal é aberto e alimentado com alguns bitcoins, ambas as partes podem fazer transações rapidamente, de acordo com a velocidade de sua conexão peer-to-peer e não pagar taxas.

As transações pela LN são completadas na forma de compromissos criptografados. Isso permite pagamentos completamente sem confirmação: qualquer parte pode fechar o canal e configurar o saldo de negociação no blockchain de bitcoin a qualquer momento.

O caso de uso prático da LN não significa que cada usuário vai transmitir uma transação on-chain a qualquer hora que precisar para fazer um pagamento, senão vai funcionar como uma verdadeira rede.

Se Alice não tem um canal direto aberto com o Bob, ela pode sempre criar uma transação “multipulos” que vai usar diversos canais para chegar a seu destino — praticamente a maneira que o roteamento de internet ou GSM funciona hoje em dia.

Outro benefício da LN é não ser controlada por nenhuma empresa em particular ou até mesmo por um grupo de desenvolvedores.

O desenvolvimento começou com a escrita de uma documentação chamada BOLT (Basis of the Lightning Technology). Essas BOLTs descrevem minuciosamente cada aspecto do protocolo usando pseudocódigos e linguagem simples.

Depois, muitas equipes ao redor do mundo trabalharam na implementação, usando diferentes linguagens e plataformas de programação, mas, já que todas colaboram na mesma especificação de referência, o software resultante é interoperável.

GEO Protocol

GEO Protocol é uma solução de escalabilidade off-chain que pode ser construída em blockchains públicos existentes e conectá-los em uma única rede de “chains” cruzados. Não existe um registro comum que requer nós computacionalmente caros nem poder para assegurar.

Em vez disso, é um protocolo off-chain que alavanca uma rede distribuída de canais formais e trustlines (“linhas de confiança”) que os conectam. A vantagem é que, diferente do Bitcoin, Ethereum ou Plasma, um nó de GEO pode acelerar em um dispositivo relativamente lento e barato, como um smartphone ou um computador Raspberry Pi.

GEO está alavancando o conceito de trustlines, criado por Ryan Fugger da Ripple. A ideia é bem similar aos canais bidirecionais na LN ou Raiden, apesar de não ser baseada na liquidez presa de assinaturas múltiplas, mas sim em um acordo bilateral entre dois usuários específicos.

Esse acordo consiste em duas linhas de crédito, além do saldo, que indica se e quanto uma parte deve à outra. Pagamentos entre estranhos são implementados ao propagar atualizações de saldo por uma rede de trustlines até o pagamento chegar ao destinatário.

Trustlines consistem de canais de IOU (abreviatura de “I Owe You”, um pedido de empréstimo) onde usuários podem emitir seus próprios ativos ou moedas e a rede facilita a negociação livre e ilimitada desse ativo.

Isso permite a troca de valor em blockchains cruzados diretamente entre os detentores, sem precisarem lidar com corretoras centralizadas.

Outro conceito criado pelo GEO Protocol são os canais opostos, que são uma combinação de trustlines com ativos emitidos por usuários e um canal formal de ativos, em que criptoativos são trancados em uma carteira de assinaturas múltiplas on-chain. Isso combina quase a escalabilidade infinita com a falta de confirmação no blockchain de primeira camada ou em vários blockchains.

No fim do dia, o usuário pode realizar não apenas transações de criptoativos, como também de moedas fiduciárias tokenizadas, bens “no mundo real” e outros ativos. Um exemplo tangível dessa tecnologia seria uma corretora descentralizada (DEX) em “chains” cruzados permitida pelo protocolo desde o início.

Celer Network

Celer Network é um protocolo agnóstico e horizontavelmente escalável de blockchain que aumenta a escalabilidade dos blockchains via escalamento off-chain. Faz uso de uma arquitetura de tecnologia de camadas, com várias inovações técnicas centrais, incluindo:

1. um conjunto de construção de canais com canais sidechain e suporte flexível para transições generalizadas de estado de dapps (aplicações descentralizadas) off-chain;

2. algoritmo de roteamento de estado otimizado, com taxa de transferência 15x maior do que as soluções modernas já existentes;

3. sistema operacional off-chain que simplifica o desenvolvimento e uso de aplicações off-chain em várias plataformas.

Deve-se destacar que existem outras soluções que tomaram uma abordagem parecida com a da Lightning Network, Raiden, Trinity e Plasma. Celer Network se diferencia porque vai ser compatível com todos os outros projetos lutando por escalabilidade on-chain.

Raiden Network

Assim como a Lightning Network para bitcoin, Raiden cria uma sequência de canais de pagamento fora do próprio blockchain para realizar transações rapidamente. Uma das primeiras implementações da Raiden Network se chama µRaiden, que foi criada especificamente para micropagamentos.

A diferença é que µRaiden só usa canais de pagamento unidirecionais enquanto a Lightning Network está alavancando canais de pagamento bidirecionais.

O que o futuro aguarda?

As dinâmicas e o desenvolvimento de blockchains públicos indica a inevitabilidade de maior expansão e crescimento de redes de segunda camada.

O experimento da Bitcoin Cash provou que a escalabilidade on-chain é um beco sem saída e, até mesmo se conseguir solucionar o problema de escalabilidade, sempre terá que fazê-lo ao custo da descentralização, que, por outro lado, vai destruir completamente o propósito para o qual os blockchains foram criados em primeiro lugar.

Além da escalamento e privacidade, redes de segunda camada vão ampliar a capacidade de tecnologia de blockchain e casos de uso abertos que, por sua vez, vão trazer Ethereum, Bitcoin e outras tecnologias até as mãos do próximo bilhão de pessoas.