Quais são as Soluções de Camada-2 do Bitcoin
Índice
- O que são Soluções de Camada Dois do Bitcoin?
- Principais Diferenças Entre Soluções de Camada Dois do Bitcoin e Ethereum
- Por que Soluções de Camada Dois do Bitcoin são Necessárias?
- Como Funcionam as Soluções de Camada Dois do Bitcoin
- Canais de Estado
- Sidechains
- Rollups
- Vantagens das Soluções de Camada Dois do Bitcoin
- Desafios das Soluções de Camada Dois do Bitcoin
- Principais Projetos de Camada Dois do Bitcoin
O que são Soluções de Camada Dois do Bitcoin?
As soluções de camada dois do Bitcoin (Bitcoin L2s) são protocolos secundários construídos sobre a blockchain principal do Bitcoin. Seu objetivo é resolver problemas de escalabilidade, melhorar a velocidade das transações e reduzir taxas. Algumas L2s também introduzem capacidades de contratos inteligentes, expandindo os casos de uso potenciais do Bitcoin. Ao criar uma camada de execução separada, essas soluções lidam com transações fora da cadeia e usam a blockchain principal apenas para a liquidação final.
Principais Diferenças Entre Soluções de Camada Dois do Bitcoin e Ethereum
Bitcoin e Ethereum, embora ambos utilizem soluções de camada dois, diferem fundamentalmente devido às suas arquiteturas subjacentes:
Herança de Segurança: As soluções L2 do Ethereum herdam segurança diretamente da mainnet do Ethereum através de validadores ativos. Em contraste, as L2s do Bitcoin dependem de seus próprios protocolos de segurança, pois não têm envolvimento direto dos validadores da rede principal do Bitcoin.
Verificação de Transações: As L2s do Ethereum utilizam métodos avançados de verificação, como provas de fraude e provas de conhecimento zero, que o Bitcoin atualmente não possui. Isso limita a complexidade das soluções L2 que podem ser construídas no Bitcoin em comparação com o Ethereum.
Funcionalidade de Contratos Inteligentes: O Ethereum foi projetado para suportar contratos inteligentes de forma nativa, enquanto o Bitcoin não foi. Assim, as L2s do Bitcoin frequentemente visam adicionar essa capacidade, ampliando sua funcionalidade além de simples transferências de valor.
Camadas de Liquidação: As L2s do Bitcoin liquidam transações na blockchain do Bitcoin, aproveitando seu consenso de prova de trabalho para segurança. As L2s do Ethereum, por outro lado, liquidam na mainnet do Ethereum, que usa um modelo de consenso de prova de participação.
Por que Soluções de Camada Dois do Bitcoin são Necessárias?
A necessidade de soluções de camada dois do Bitcoin surge das limitações da camada base do Bitcoin:
Escalabilidade e Largura de Banda: A camada base do Bitcoin pode lidar com apenas cerca de sete transações por segundo, levando à congestão e altas taxas durante os períodos de pico. As soluções L2 oferecem uma maneira de escalar sem comprometer a segurança do Bitcoin.
Altas Taxas: Altas taxas de transação, que chegaram a mais de $120 durante alguns períodos de pico de congestionamento, tornam transações pequenas impraticáveis. As soluções L2 ajudam a reduzir essas taxas.
Capacidades de Contratos Inteligentes: A camada base do Bitcoin carece de funcionalidades avançadas de contratos inteligentes, que são essenciais para aplicações descentralizadas (dApps) e finanças descentralizadas (DeFi) plataformas.
Desbloqueio de Capital: Uma quantidade significativa do capital do Bitcoin permanece subutilizada, já que é principalmente uma reserva de valor. As soluções L2 visam desbloquear esse capital, permitindo transações mais rápidas e aplicações inovadoras.
Como Funcionam as Soluções de Camada Dois do Bitcoin
Uma rede blockchain é composta por duas camadas: a camada de execução, que processa transações, e a camada de consenso, que valida e aprova essas transações. As L2s do Bitcoin desenvolvem uma camada de execução separada para lidar com transações fora da cadeia, que são então submetidas à camada de consenso do Bitcoin para liquidação final.
Abordagens comuns para soluções de Camada Dois do Bitcoin incluem:
Canais de Estado: Usados pela Lightning Network, os canais de estado permitem que duas partes conduzam inúmeras transações fora da cadeia. Apenas o estado final é registrado na blockchain, aumentando a velocidade e reduzindo custos.
Sidechains: Operando como blockchains separadas vinculadas ao Bitcoin, sidechains como a Liquid Network permitem transações mais rápidas e recursos adicionais, liquidando periodicamente na blockchain principal do Bitcoin.
Rollups: Estes agrupam várias transações fora da cadeia em uma única transação, criando uma prova criptográfica de validade submetida à blockchain do Bitcoin para liquidação.
Canais de Estado
Os canais de estado, como os usados na Lightning Network, permitem que duas partes façam um número ilimitado de transações de Bitcoin fora da cadeia, sem registrar cada transação na blockchain principal do Bitcoin. Essa abordagem melhora significativamente a velocidade das transações e reduz os custos.
Para abrir um canal, as duas partes bloqueiam uma certa quantidade de Bitcoin em um endereço multiassinatura (multisig) na blockchain do Bitcoin. Um endereço multisig no Bitcoin é um tipo de endereço que requer várias pessoas para autorizar e assinar uma transação, em vez de apenas uma. Eles concordam com a distribuição inicial de Bitcoin entre eles para este canal. Uma vez que o canal está aberto, as partes podem fazer um n úmero ilimitado de transações fora da cadeia, trocando dados de transações assinadas para atualizar seus respectivos saldos de Bitcoin no estado atual do canal. Essas transações não são transmitidas para a rede Bitcoin durante este processo.
Quando terminam de transacionar, as duas partes assinam e transmitem o estado final do canal para a blockchain do Bitcoin. Este estado final reflete a última distribuição acordada de Bitcoin entre as duas partes. As condições de multiassinatura são atendidas, permitindo que os fundos sejam redistribuídos de acordo com os saldos finais.
Sidechains
As sidechains do Bitcoin, como a Liquid Network, operam em blockchains separadas que são vinculadas ao Bitcoin. Essas sidechains utilizam seus próprios mecanismos de consenso, permitindo transações mais rápidas e recursos adicionais enquanto retransmitem e finalizam periodicamente transações na blockchain principal do Bitcoin. Aqui está como as sidechains do Bitcoin funcionam:
Peg Bidirecional: A tecnologia fundamental que permite a transferência de ativos entre a blockchain principal do Bitcoin e uma sidechain é chamada de “peg bidirecional”. Para mover ativos da blockchain principal do Bitcoin para uma sidechain, um usuário primeiro bloqueia seus bitcoins em um endereço de saída especial na blockchain do Bitcoin enviando uma transação. Essa ação imobiliza efetivamente os bitcoins na cadeia principal. A sidechain então detecta este evento de bloqueio e responde cunhando e liberando uma quantidade equivalente de tokens na sidechain, frequentemente referidos como sBTC (BTC da sidechain), representando os bitcoins bloqueados da cadeia principal. Uma vez na sidechain, os usuários podem transferir e utilizar livremente esses tokens para vários propósitos, como transações e contratos inteligentes, beneficiando-se do mecanismo de consenso mais rápido e eficiente da sidechain. Para retornar ativos à blockchain principal do Bitcoin, o usuário queima ou destrói os tokens da sidechain. Este evento de queima é detectado pela cadeia principal, que então libera os bitcoins originalmente bloqueados de volta para o endereço do usuário na cadeia principal.
Federação/Validadores: Para gerenciar e validar o processo de peg bidirecional com segurança, as sidechains empregam uma federação ou um grupo de validadores. Esta federação desempenha várias funções críticas. A federação ou grupo de validadores desempenha um papel crucial na gestão e segurança do processo de peg bidirecional entre a cadeia principal e a sidechain. Eles monitoram o bloqueio e desbloqueio de ativos em ambas as cadeias, garantindo que as transações sejam registradas de forma precisa. Eles também validam que a quantidade de ativos movidos corresponde em ambos os lados, prevenindo problemas como o gasto duplo. Esta federação pode ser operada por partes confiáveis, scripts de multiassinatura ou contratos inteligentes, todos trabalhando para manter a integridade e segurança do processo de transferência de ativos.
Consenso Independente: Uma característica definidora das sidechains é seu mecanismo de consenso independente, que opera separadamente da blockchain principal do Bitcoin. Esta independência permite que as sidechains implementem parâmetros de bloco personalizados, incluindo diferentes tempos de bloco, tamanhos de bloco e largura de banda de transação otimizados para seus casos de uso específicos. Elas utilizam algoritmos de consenso únicos, como Prova de Autoridade (PoA) ou Prova de Participação Delegada (DpoS), que podem ser mais eficientes ou adequados para os propósitos da sidechain. Além disso, as sidechains introduzem recursos avançados como contratos inteligentes, melhorias de privacidade e outras soluções de escalabilidade que não estão disponíveis nativamente na blockchain principal do Bitcoin.
Rollups
Os rollups de camada dois do Bitcoin funcionam movendo a execução de transações e dados para fora da blockchain principal do Bitcoin para uma cadeia ou camada de rollup separada, enquanto ainda ancoram no Bitcoin para disponibilidade de dados e consenso.
Os principais mecanismos envolvidos na tecnologia de rollup incluem a execução de transações na cadeia de rollup, compressão de dados e ancoragem na camada um do Bitcoin. Os usuários submetem transações para serem executadas na cadeia de rollup em vez de diretamente na blockchain do Bitcoin. A cadeia de rollup processa essas transações, atualizando os saldos das contas conforme necessário. Após processar muitas transações fora da cadeia, o rollup comprime ou “enrola” os dados das transações em uma prova ou compromisso criptográfico compacto, que representa o efeito líquido de todas essas transações no estado. Essa prova compactada é então periodicamente submetida à blockchain do Bitcoin como uma única transação. Um contrato inteligente ou mecanismo de verificação na camada um do Bitcoin pode validar e aplicar de forma eficiente a transição de estado representada pela prova de rollup.
No entanto, os rollups no Bitcoin enfrentam um desafio chave, já que a camada base do Bitcoin carece da capacidade de verificar nativamente as provas criptográficas ou compromissos produzidos pelos sistemas de rollup. Existem algumas abordagens sendo exploradas para habilitar rollups no Bitcoin, incluindo rollups soberanos e a extensão do script do Bitcoin.
Rollups soberanos usam o Bitcoin como uma camada de disponibilidade de dados sem depender dele para provas de validade. Esses rollups operam de forma independente, processando transações fora da cadeia e publicando apenas dados de transações compactados no Bitcoin. Eles gerenciam seus próprios mecanismos de consenso e ambientes de execução de transações fora da cadeia, usando o Bitcoin para ancorar e armazenar os dados de rollup compactados. Para mover ativos como BTC para dentro e fora do rollup, um sistema de peg descentralizado, como o sBTC, é usado, confiando em um grupo descentralizado de signatários em vez de na camada base do Bitcoin.
Estender a linguagem de script e os opcodes do Bitcoin para permitir rollups de validade permitiria que a camada base do Bitcoin verificasse e aplicasse as transições de estado dos rollups. Isso provavelmente exigiria uma atualização de soft-fork no Bitcoin para adicionar novos opcodes como OP_CAT ou WTC para melhor programabilidade.
Vantagens das Soluções de Camada Dois do Bitcoin
A camada um do Bitcoin, embora renomada por sua segurança e descentralização, sofre de várias limitações de desempenho. As transações na cadeia principal do Bitcoin demoram cerca de 10 minutos para serem confirmadas, não possuem funcionalidade de contratos inteligentes e frequentemente incorrem em altas taxas de transação devido à congestão da rede. Para abordar esses desafios, soluções de camada dois do Bitcoin foram desenvolvidas, oferecendo uma gama de melhorias que melhoram significativamente a usabilidade e funcionalidade da rede Bitcoin.
Escalabilidade: Uma das vantagens mais significativas das soluções de camada dois do Bitcoin é sua capacidade de aumentar dramaticamente a capacidade de transação da rede. Ao processar transações fora da blockchain principal, projetos de camada dois podem lidar com um volume muito maior de transações por segundo em comparação com a camada base do Bitcoin. Essa descarga reduz a congestão na cadeia principal, resultando em operações de rede mais suaves e eficientes. A escalabilidade aumentada é crucial para a adoção generalizada do Bitcoin para transações diárias e negociações de alta frequência.
Taxas de Transação Mais Baixas: Como as transações de camada dois não requerem que todos os dados de transação sejam registrados na blockchain do Bitcoin, elas reduzem significativamente a quantidade de dados que precisam ser armazenados. Isso leva a taxas de transação mais baixas, tornando microtransações e outras transferências de pequeno valor economicamente viáveis. Os usuários se beneficiam dos custos reduzidos, o que é particularmente importante para aplicações como remessas e micropagamentos, onde altas taxas podem ser proibitivas.
Confirmações Mais Rápidas: As soluções de camada dois oferecem confirmações de transações quase instantâneas, um contraste marcante com o tempo médio de bloco de 10 minutos na cadeia principal do Bitcoin. Este tempo de confirmação rápido é essencial para casos de uso que requerem liquidação rápida, como transações no ponto de venda e comércio online. A capacidade de alcançar confirmações mais rápidas melhora a experiência do usuário e amplia a gama de aplicações práticas para o Bitcoin.
Privacidade Aprimorada: Algumas implementações de camada dois fornecem recursos de privacidade aprimorados. Técnicas como roteamento em cebola e anonimato de canais de pagamento tornam mais difícil rastrear transações, oferecendo aos usuários um nível mais alto de privacidade.
Capacidades de Contratos Inteligentes: Certos projetos de camada dois do Bitcoin habilitam a funcionalidade de contratos inteligentes sobre o Bitcoin. Esta adição desbloqueia novos casos de uso, incluindo dApps e protocolos DeFi.
Segurança Herdada: As soluções de camada dois derivam uma certa quantidade de sua segurança da blockchain subjacente do Bitcoin. Ao ancorar transações no robusto e descentralizado consenso de prova de trabalho do Bitcoin, redes de camada dois podem se beneficiar do imenso poder computacional que protege a rede Bitcoin.
Desafios das Soluções de Camada Dois do Bitcoin
Apesar de suas vantagens, as redes L2 do Bitcoin enfrentam desafios, particularmente na conexão segura entre o Bitcoin e as redes L2 e na velocidade e capacidade de liquidar provas na rede Bitcoin. As pontes podem ser propensas a riscos de segurança, e melhorias na velocidade e custo de liquidação são necessárias para a escalabilidade futura.
Alguns dos maiores desafios enfrentados pelas soluções L2 do Bitcoin incluem:
Conexão Segura Entre Bitcoin e Redes L2: As redes L2 do Bitcoin, como sidechains, usam pontes para se conectar à cadeia principal do Bitcoin. Essas pontes funcionam bloqueando ativos no Bitcoin e cunhando tokens equivalentes na cadeia L2. No entanto, este design de ponte tem riscos de segurança e problemas de experiência do usuário. Muitos hacks e perdas de criptomoedas ocorreram devido a vulnerabilidades em pontes entre cadeias.
Velocidade e Custo de Liquidação na Rede Bitcoin: Embora as soluções L2 processem transações fora da cadeia, elas precisam, em última instância, liquidar o estado final na cadeia principal do Bitcoin. A velocidade e o custo desse processo de liquidação na camada base do Bitcoin são fatores significativos que afetam a eficiência das redes L2.
Manutenção de Segurança Sem Validação Direta do Bitcoin: Ao contrário das L2s do Ethereum, onde validadores verificam transações L2, as L2s do Bitcoin não herdam totalmente a segurança dos nós do Bitcoin, que validam transações. As L2s do Bitcoin devem confiar em seus próprios protocolos de segurança independentes, tornando desafiador alcançar o mesmo nível de segurança que a camada base do Bitcoin.
Riscos Aumentados de Centralização: Algumas soluções L2 requerem o estabelecimento de canais de pagamento e nós de retransmissão, ou a execução de seus próprios mecanismos de consenso. Isso poderia levar à concentração de controle nas mãos de poucas entidades, potencialmente comprometendo os princípios descentralizados do Bitcoin.
Complexidades Técnicas e Desafios de Integração: Integrar soluções L2 com a infraestrutura existente do Bitcoin envolve complexidades técnicas significativas, como garantir compatibilidade, manter padrões de segurança e alcançar consenso dentro da comunidade sobre atualizações propostas.
Principais Projetos de Camada Dois do Bitcoin
À medida que o Bitcoin continua a evoluir, vários projetos de Camada-2 surgiram para resolver seus problemas de escalabilidade, eficiência e funcionalidade. Aqui estão alguns dos projetos L2 do Bitcoin mais proeminentes que estão atualmente moldando o cenário:
1. Lightning Network A Lightning Network é provavelmente a solução de Camada-2 do Bitcoin mais conhecida. Ela utiliza canais de estado para facilitar transações fora da cadeia entre duas partes. Isso permite transações quase instantâneas e de baixo custo, melhorando significativamente a usabilidade do Bitcoin para pagamentos diários.
Características Principais:
- Transações fora da cadeia
- Baixas taxas
- Liquidações de pagamento instantâneas
- Privacidade aprimorada através do roteamento em cebola
Leia "O que é a Lightning Network?" em nosso Centro de Aprendizado para uma imersão mais profunda na Lightning Network do Bitcoin.
2. Liquid Network A Liquid Network, desenvolvida pela Blockstream, é uma sidechain do Bitcoin projetada para transações rápidas e confidenciais. Ela permite a emissão e transferência de ativos, incluindo Bitcoin e stablecoins, com taxas mais baixas e tempos de liquidação mais rápidos em comparação com a blockchain principal do Bitcoin.
Características Principais:
- Peg bidirecional para transferência de Bitcoin
- Transações confidenciais
- Emissão e gestão de ativos
- Tempos de liquidação rápidos
3. Rootstock Rootstock é uma sidechain compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM) usando consenso de Prova de Trabalho e mineração combinada. Ela permite que usuários de Bitcoin bloqueiem BTC e cunhem RBTC, melhorando a funcionalidade do Bitcoin com capacidades avançadas de contratos inteligentes.
Características Principais:
- Funcionalidade de contratos inteligentes
- Peg bidirecional com Bitcoin
- Compatível com a linguagem Solidity do Ethereum
- Segurança aprimorada através da taxa de hash do Bitcoin
4. Stacks Stacks é uma solução de Camada-2 única que se integra com a blockchain do Bitcoin para habilitar contratos inteligentes, aplicações descentralizadas e ativos digitais. Ele usa um mecanismo de consenso inovador chamado Prova de Transferência (PoX) que se ancora no Bitcoin para segurança. A Rede Stacks também integra um token nativo, Stacks (STX).
Características Principais:
- Contratos inteligentes
- Consenso de Prova de Transferência (PoX)
- Aplicações descentralizadas
- Integração com o modelo de segurança do Bitcoin
5. Wrapped Bitcoin (WBTC) no Ethereum Wrapped Bitcoin (WBTC) é uma solução de Camada-2 que conecta o Bitcoin com o Ethereum. Ela permite que os usuários envol
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