Como o blockchain é um sistema de rede aberta, qualquer pessoa tem o direito de atuar como nó para participar da contabilidade. Formular um conjunto de regras do jogo para todos os nós cumprirem é uma questão muito importante, para que o blockchain possa operar sem problemas.

A camada 1, também conhecida como camada inferior, é uma regra que todos os mineradores devem seguir. Seu design é permitir que o blockchain mantenha a "consistência do livro-razão" e a "finalidade da transação" do estado, para que os nós possam vincular as transações de dados de maneira não adulterável e chegar a um consenso de maneira criptografada sem revisão central. Simplificando, a Camada 1 é o protocolo do blockchain. O mecanismo de consenso, blocos, chaves privadas ou endereços sobre os quais ouvimos com frequência são todas categorias da Camada 1. Neste artigo, vamos ilustrar e explorar mais sobre a Camada 1.

Definição da Camada 1

A camada 1, também conhecida como escalabilidade on-chain, implementa principalmente a tecnologia subjacente do protocolo blockchain. Atualmente, a maioria das cadeias públicas opera na Camada 1.

O protocolo da camada 1 pode processar e concluir transações em seu próprio blockchain e trazer seu próprio token nativo para pagar taxas de transação. Portanto, o blockchain da camada 1 geralmente pode obter grandes quantias de dinheiro com as vendas de tokens, para competir com o Ethereum. A blockchain da Camada 1 pode atrair usuários por meio de incentivos de token, mas como os Rollups melhoram a escalabilidade do Ethereum, a diferença entre a camada 2 e a camada 1 torna-se cada vez menor.

Histórico de Desenvolvimento da Camada 1

Dez anos atrás, o Bitcoin surgiu em nossa visão como a primeira criptomoeda. Satoshi Nakamoto publicou um white paper intitulado "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System", que apresenta as poderosas funções da rede blockchain Bitcoin. Este dia é um momento importante na história do desenvolvimento do Bitcoin e também abre caminho para a subsequente ascensão do blockchain. Quatro meses depois, Satoshi Nakamoto (cuja identidade real ainda é um mistério) minerou o primeiro bloco da rede Bitcoin, também chamado Genesis Block.

Em 30 de julho de 2015, a rede Ethereum foi lançada oficialmente. Como o segundo maior criptoativo em valor de mercado, a Ethereum trouxe contratos inteligentes e finanças descentralizadas (DeFi) para o mundo das criptomoedas. Essas conquistas permitem que a Ethereum execute todo o ecossistema em seu blockchain e também hospede sua própria moeda nativa: Ether (ETH). 

Em janeiro de 2018, o preço do Bitcoin atingiu um recorde e muitos criptoativos emergentes surgiram desde então, incluindo EOS (julho de 2017), Tron (setembro de 2017) e Cardano (outubro de 2017).

2021 é o ano da explosão da cadeia pública ao lado do Ethereum, e vários aplicativos baseados em blockchain gradualmente entraram na visão pública. Ethereum e contratos inteligentes trouxeram DeFi, NFT, GameFi e até metaverso. No entanto, o crescimento explosivo dos aplicativos da cadeia Ethereum também levou a problemas de escalabilidade na cadeia, o que impôs altas taxas de gás. Qualquer transação comum no Ethereum precisa pagar dezenas de dólares em taxas de gás, o que é inaceitável para a maioria dos usuários comuns.

A Ethereum está em processo de atualização tecnológica de blockchain PoW para blockchain PoS. O Ethereum 2.0 atualizado melhorará muito a escalabilidade e a velocidade. No entanto, o atraso no lançamento do Ethereum 2.0 fez com que os usuários arcassem com altas taxas de gás ao longo de 2021. Como resultado, surgiu um grande número de blockchains de Camada 1 que suportam contratos inteligentes com tecnologia PoS, incluindo um grande número de concorrentes como Binance Smart Chain, Solana, Avalanche, Terra, Cardano, Polkadot, etc. Todas as cadeias públicas da Camada 1 atraíram muitos fundos em 2021. Um grande número de desenvolvedores lançou vários aplicativos como DeFi, NFT, GameFi e DEX nessas plataformas de contratos inteligentes com características diferentes, conquistando gradualmente a participação de mercado da Ethereum.

Com o aumento do número de usuários da rede Ethereum, o congestionamento da rede e as altas taxas de gás se tornaram os principais problemas de várias aplicações. A demanda do mercado pela rede Ethereum está aumentando gradualmente e aliviar esse problema tornou-se a principal prioridade. Em 26 de outubro, o fundador do Ethereum, Vitalik Buterin, publicou o "Road to Ethereum Centered on Layer 2" na conferência, o que significa que o Layer 2 é o futuro da expansão do Ethereum.

No caso do aumento do congestionamento de dados e rede, o conceito de Layer surge espontaneamente, expandindo a escalabilidade e aliviando a pressão atual. A Camada 2 é uma solução escalável geral para melhorar o desempenho da rede Ethereum (Camada 1).

As blockchains são independentes umas das outras. Cada cadeia possui suas próprias informações de arquitetura e não interage com outras cadeias. Por exemplo, o ETH na cadeia Ethereum não pode ser reconhecido por Solana, porque o ETH não é um produto da arquitetura de Solana. Para transferi-lo, apenas o protocolo de cadeia cruzada (IBC) pode ser usado.

Esta situação foi alterada por LayerZero. Em 31 de março de 2022, o LayerZero Labs recebeu um investimento de $ 135 milhões A + round com uma avaliação de $ 1 bilhão. Desenvolvido pela equipe canadense LayerZero Labs, o LayerZero é um protocolo de interoperabilidade versátil que pode conectar ativos, mensagens, dados e contratos em diferentes blockchains para formar uma omnichain. O protocolo mais antigo do LayerZero suporta sete cadeias: Ethereum, Arbitrum, Avalanche, BSC, Fantom, Optimism e Polygon, e é compatível com EVM. A equipe de desenvolvimento também planeja incluir cadeias não EVM, como Cosmos Hub, Terra e Cronos no roteiro.

Fonte: layerzero.network

Stargate, um projeto DEX cross-chain desenvolvido com base no LayerZero, também é um projeto lançado pelo LayerZero Lab. Atualmente, tem apoiado a cadeia cruzada de stablecoin de Ethereum, Avalanche, BSC, Polygon, Fantom, Arbitrum e Optimism. A ponte de cadeia cruzada Stargate foi desenvolvida pela equipe do LayerZero Labs. É o primeiro ecossistema de aplicativos desenvolvido oficialmente de acordo com o LayerZero. TVL atingiu mais de 3 bilhões nos últimos dias, e agora é mais de 700 milhões. Os ativos de cadeia cruzada no Stargate são todos ativos nativos. Atualmente, apenas stablecoins e token de ecossistema STG são suportados.

O Trilema da Escalabilidade

No início do nascimento do blockchain, sempre houve um problema de "Triângulo Impossível", ou seja, segurança, escalabilidade e descentralização. É sabido que a maior diferença entre a tecnologia blockchain e a Internet está na natureza descentralizada. É porque o blockchain é seguro o suficiente para que possamos alcançá-lo. No final, só podemos sacrificar a escalabilidade para alcançar os outros dois.

Com a expansão do blockchain para o mundo exterior, mais e mais pessoas estão envolvidas. O congestionamento da rede leva a uma baixa velocidade de transação e altas taxas de manuseio. Em particular, mais e mais transações ocorrem na rede Bitcoin e inúmeros Dapps são implantados no Ethereum, o que desencadeou contradições cada vez mais proeminentes sobre taxas de manuseio e desempenho comercial. As pessoas só podem buscar soluções melhores para lidar com esse problema.

Para "resolver" esse problema de triângulo impossível, as pessoas começaram a explorar várias possibilidades, muitas soluções surgiram, uma das quais é a Camada 2 (Layer two network).

Exemplos de Blockchain da Camada 1

Bitcoin, uma tecnologia que existe há 10 anos, embora o consenso seja o mais poderoso, não acompanha os tempos em termos de desempenho; O Ethereum, como o blockchain da Camada 1 com o consenso mais forte e o mais inovador no momento, gerou e gerou muitos aplicativos representativos. No entanto, como uma rede pública lançada em 2014, ela passou por várias atualizações durante o período, mas ainda não consegue atender às necessidades de desempenho do rápido crescimento. Muitas equipes começaram a buscar e até construir soluções alternativas. Aqui estão alguns exemplos notáveis de blockchain da Camada 1 que você deve levar em consideração:

Solana: uma cadeia pública de alto desempenho que pretende processar 60.000 transações por segundo

Fonte: solana.com

A Solana foi fundada por ex-engenheiros de software das principais empresas de tecnologia Qualcomm, Intel e Dropbox no final de 2017, enquanto seu token foi lançado oficialmente ao público em março de 2020.

É uma rede blockchain de camada 1 onde os desenvolvedores podem construir projetos e ecossistemas inteiros por meio de contratos inteligentes. Devido à sua arquitetura, Solana é indiscutivelmente a plataforma blockchain mais rápida em criptografia. Processa cerca de 65.000 transações por segundo (TPS), extremamente rápido quando comparado aos outros projetos de ponta. É também o mais ecológico, até agora. Segundo a pesquisa, cada transação em Solana consome tanta energia quanto apenas duas buscas no Google.

Avalanche com escalabilidade e interoperabilidade

Fonte: avax.network

Avalanche ($AVAX) é uma plataforma blockchain inteligente com capacidade de contrato focada em velocidade de transação, custos baixos e respeito ao meio ambiente. Mas o que a Avalanche realmente quer é entregar o blockchain mais altamente escalável sem sacrificar a descentralização ou a segurança.

Lançado em 2020 pela Ava Labs (https://www.avalabs.org/), A Avalanche subiu rapidamente no ranking das criptomoedas e agora é uma das moedas mais populares. O preço do Avalanche está disparando e agora vale quase US$ 14 bilhões em Avalanche dapps. Os dapps Avalanche são aplicativos descentralizados e construídos em vários blockchains dentro do ecossistema Avalanche. Eles também são conhecidos como aplicativos Web3 ou, abreviadamente, dapps. Se você quiser entender o crescimento do Avalanche, você precisa ver a imagem a seguir, que lista o ecossistema do Avalanche e todos os dapps que foram criados em apenas um ano.

Fonte: avaxholic.com

Fluxo: Cadeia Pública de Principais IPs Estabelecidos 

Fonte: flow.com

Flow, um novo azarão da blockchain pública NFT que surge em 2021, pretende ser uma blockchain pública mais aplicável para aplicativos, jogos e ativos digitais de última geração. Ela lançou uma oferta pública na Coinlist em outubro de 2020.

Em 6 de fevereiro de 2022, o volume de transações NFT na cadeia Flow ultrapassou US$ 900 milhões, um recorde histórico. Dapper Labs, que desenvolveu o blockchain público Flow, também é o desenvolvedor do CryptoKitties, que se tornou viral no Ethereum em 2017. Solana, Avalanche e outros blockchains públicos de alto desempenho visam se tornar os assassinos do Ethereum, enquanto o Flow foi projetado no início para ser um blockchain público mais aplicável para aplicativos, jogos e ativos digitais de próxima geração.

Cosmos: Construindo uma Internet de Blockchains

Fonte: cosmos.network

O blockchain Cosmos que foi criado em 2014 e lançado em 2019. O Cosmos é um blockchain de camada 0, o que significa que blockchains de camada 1 podem existir nele. Como um blockchain de camada 0, o Cosmos possui uma infraestrutura que os blockchains de camada 1 podem usar para criar seus ecossistemas. Atualmente, existem mais de 260 blockchains no ecossistema Cosmos, razão pela qual as pessoas o chamam de “uma internet de blockchains”. O volume de ativos digitais transacionados no protocolo Cosmos agora ultrapassa US$ 150 bilhões. Não há nada de surpreendente nesse desenvolvimento, considerando que o blockchain relevante hospeda muitos dApps, jogos, mercados e projetos. O Cosmos aprimora a finalização rápida da transação, escalabilidade, segurança e interoperabilidade entre blockchains.

Polígono Compatível com a Linguagem de Desenvolvimento Ethereum

Fonte: polygon.technology

Polygon é uma estrutura que pode ser usada para criar redes blockchain e soluções escaláveis compatíveis com Ethereum. É mais como um protocolo do que uma solução única. Um produto importante neste ecossistema é o Polygon SDK. Ele pode ajudar os desenvolvedores a criar redes compatíveis com Ethereum. O projeto foi inicialmente denominado "MATIC Network". Com a escalabilidade do escopo do projeto de uma única solução Layer 2 (L2) para "rede de redes", ele foi finalmente renomeado como "Polígono".

O Polygon oferece suporte à máquina virtual Ethereum (EVM), e os aplicativos existentes podem ser migrados aqui com relativa facilidade. Além da experiência comparável ao Ethereum, os usuários também podem aproveitar o alto rendimento e o baixo custo de negociação. A Polygon implantou alguns dos dDApps de finanças descentralizadas (DeFi) mais populares, como Aave, 1INCH, Curve e Sushi. Claro, também existem alguns aplicativos nativos exclusivos do Polygon, incluindo QuickSwap e Slingshot.

No futuro, a plataforma Polygon espera oferecer suporte a uma gama mais ampla de soluções escaláveis, incluindo ZK Rollup, Optimistic Rollup e cadeia Validum. Com o advento de soluções escaláveis, os desenvolvedores terão mais ferramentas para desenvolver continuamente aplicativos, soluções e produtos inovadores. Além disso, todas as soluções podem ser compatíveis com ferramentas e carteiras Ethereum existentes (como MetaMask).

Camada 1 — EVM, Camada 2

Todas as redes da camada 1 estão competindo entre si para atrair desenvolvedores e usuários, mas sem ferramentas e infraestrutura semelhantes ao Ethereum para facilitar a construção e o uso, será difícil atrair novos projetos para se instalar e desenvolver o ecossistema. Para preencher a lacuna, muitas redes da Camada 1 usarão uma estratégia chamada compatibilidade EVM.

EVM refere-se à máquina virtual Ethereum, que é essencialmente o cérebro da Ethereum para realizar cálculos e realizar transações. Ao tornar a rede de Camada 1 compatível com EVM, os desenvolvedores Ethereum podem implantar facilmente os aplicativos Ethereum existentes na nova rede de Camada 1. As carteiras existentes dos usuários também podem acessar facilmente as redes de Camada 1 compatíveis com EVM, facilitando a migração entre as cadeias.

Tomando o BSC como exemplo, depois de lançar uma rede compatível com EVM e ajustar o consenso para obter maior throughput e menor custo de transação, o uso do BSC aumentou acentuadamente e dezenas de protocolos DeFi surgiram, muitos dos quais são semelhantes aos protocolos populares ( Uniswap, Curve) no Ethereum. Avalanche, Fantom, Tron e Celo seguem a mesma abordagem. Pelo contrário, Terra e Solana não são compatíveis com EVM no momento.

Tanto a rede da camada 1 quanto a sidechain têm um desafio óbvio: como garantir a segurança do blockchain. Para atingir seus objetivos, eles devem pagar recompensas aos mineradores e validadores para garantir e garantir transações normais. Normalmente, as recompensas são tokens básicos on-chain (MATIC de Polygon, AVAX de Avalanche).

No entanto, existem duas desvantagens óbvias: ter tokens básicos naturalmente tornará o ecossistema mais competitivo do que complementar ao Ethereum; Validar e garantir transações é uma tarefa complexa e desafiadora pela qual a rede será responsável do começo ao fim.

O objetivo da rede Layer 2 é criar um ecossistema escalável e usar a segurança do Ethereum, principalmente usando a tecnologia "rollups". Resumindo, a rede da camada 2 é um ecossistema independente localizado no Ethereum e geralmente não há token nativo. É essencialmente uma parte do Ethereum. 

Como funcionam os Rollups?

As redes da camada 2 são geralmente chamadas de Rollups porque elas "enrolam" ou "agrupam" as transações e as executam em um novo ambiente e, em seguida, enviam os dados atualizados de volta para a Ethereum. Em vez de deixar o Ethereum lidar com 1.000 transações Uniswap sozinho (mais caro), é melhor empilhar os cálculos em Rollups (mais baratos) antes de enviar os resultados para o Ethereum.

No entanto, quando os resultados são enviados de volta ao Ethereum, como o Ethereum sabe que esses dados estão corretos e válidos? E como o Ethereum impede que alguém publique informações incorretas? Estas são as questões-chave para distinguir os dois tipos de Rollups: Rollups otimistas e Rollups ZK.

Rollups otimistas

Ao enviar os resultados de volta ao Ethereum, os rollups otimistas assumem com otimismo que são válidos. Em outras palavras, o validador rollup pode enviar quaisquer dados (incluindo dados potencialmente errôneos/fraudulentos) e assumir que estão corretos.

Mas, ao mesmo tempo, existem algumas maneiras de combater a fraude. Há um período de tempo após qualquer retirada e qualquer desafiante pode verificar se há fraude (o blockchain é transparente e qualquer um pode observar o que está acontecendo na cadeia). Se esses desafiantes puderem provar matematicamente que a fraude ocorreu (enviando prova de fraude), a rede de rollup restaurará as transações fraudulentas, punirá os maus atores e recompensará os desafiantes.

A deficiência do Optimistic Rollups é que, quando os fundos se movem entre o rollup e o Ethereum, haverá um pequeno atraso para esperar para ver se algum desafiante encontra alguma fraude. Em alguns casos, isso pode chegar a uma semana, mas espera-se que esses atrasos diminuam com o desenvolvimento do projeto.

Árbitro e Otimista

Arbitrum (a cargo de Off-chain Labs) e Optimistic (a cargo de Optimism) são os dois principais projetos que atualmente adotam a tecnologia de rollups otimistas. Vale ressaltar que esses dois projetos ainda estão em estágio inicial, e ambas as empresas mantêm operações centralizadas, mas o plano será gradualmente descentralizado com o passar do tempo.

Quando a tecnologia estiver madura, estima-se que rollups otimistas forneçam 10 a 100 vezes a escalabilidade do Ethereum. Mesmo nos primeiros dias, os aplicativos DeFi no Arbitrum e no Optimism acumularam bilhões de valor de rede.

O otimismo ainda está no estágio inicial de desenvolvimento. Atualmente, possui mais de US$ 300 milhões em TVL em sete aplicativos DeFi, incluindo Uniswap, Synthetix e 1inch.

ZK Rollups

Ao contrário dos rollups otimistas, os rollups ZK realmente provam ao Ethereum que as transações são válidas, em vez de usar métodos hipotéticos.

Juntamente com os resultados da transação após o agrupamento, eles enviam a chamada prova de validade para os contratos inteligentes da Ethereum. Como o nome sugere, a prova de validade permite que a Ethereum valide se a transação é válida, tornando impossível para o nó de retransmissão enganar o sistema. Isso elimina a necessidade de validar se a transação é um período de espera de fraude, portanto, a movimentação de fundos entre as redes de rollups Ethereum e ZK é realmente em tempo real.

Embora a liquidação instantânea e nenhum tempo de retirada pareçam atraentes, os acúmulos de ZK não são isentos de custo. Primeiro, gerar prova de validade é um trabalho computacionalmente intensivo, então você precisa de máquinas de alta potência para fazê-lo funcionar. Em segundo lugar, a complexidade da prova de validade torna mais difícil oferecer suporte à compatibilidade com EVM, o que limita os tipos de contratos inteligentes que podem ser implantados em rollups ZK. Portanto, os rollups Optimistic assumiram a liderança na entrada no mercado e são mais capazes de resolver o atual dilema de escalabilidade do Ethereum, mas no longo prazo, os rollups ZK podem ser uma solução técnica melhor.

Fonte: defillama.com/chains

A participação da Ethereum no valor total bloqueado (TVL) em DeFi aumentou de 62,43% no quarto trimestre de 2021 para 63,35% no segundo trimestre de 2022.

O tempo atual de finalização do Ethereum é de aproximadamente 12 a 60 segundos e pode processar de 15 a 30 transações (TPS) por segundo, mas esse TPS é muito menor do que os sistemas de pagamento tradicionais, como o Visa, que pode processar 1.700 transações por segundo .

A eficiência de processamento da solução escalável Layer 2 da Ethereum é aumentada para 2.000 a 4.000 transações por segundo.

Por outro lado, os protocolos da Camada 1 Solana, Binance Smart Chain e Avalanche, que tiraram a participação de mercado de DeFi da Ethereum em 2021, alcançaram um maior rendimento de transações. Antes de considerar a tecnologia de sharding e a Camada 2, o Avalanche alcançou um tempo de finalização de menos de 1 segundo e 4.500 transações por segundo.

Solana pode processar mais de 2.000 transações (TPS) por segundo, e o tempo de finalização é de aproximadamente 13 segundos. Binance Smart Chain é de 150 TPS e o tempo de bloqueio é de 3 segundos.

A figura a seguir mostra o valor total bloqueado e o valor de determinados blockchains; O Ethereum tem o melhor desempenho desde setembro de 2020.

Fonte: defillama.com/chains

O gráfico abaixo mostra o valor total bloqueado (TVL) de certas cadeias. A maioria dos TVL está concentrada em Ethereum (ETH), BSC (BNB) e Tron (TRON).

Fonte: defillama.com/chains

Conclusão

O desenvolvimento de Bitcoin e blockchain marca o potencial para mudar completamente as finanças globais. A introdução de contratos inteligentes Ethereum torna o crescimento de aplicativos distribuídos (dApps) fora do controle de empresas centralizadas. No entanto, o desempenho do Bitcoin e do Ethereum é limitado, levando muitas pessoas a acreditar que o blockchain é lento, caro e difícil de expandir por natureza. 

Felizmente, uma série de protocolos da Camada 1 surgiu para abordar as deficiências relevantes em diferentes casos de uso. Dominar conceitos relevantes pode nos ajudar a focar melhor em projetos de interoperabilidade de rede, soluções cross-chain e pesquisa de novos projetos. Atualmente, a maioria dos protocolos da Camada 1 está próxima do EVM. Afinal, é mais fácil para os usuários que já são Web3 começar e reduzir o limite de entrada de usuários.