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

A Camada 1, também conhecida como camada inferior, é uma regra que todos os mineiros devem cumprir. O seu design é permitir que a blockchain mantenha a consistência de" registo" e a finalidade" da" transação do estado, para que os nós possam acompanhar as transações de dados de forma não adulterável e chegar a um consenso de forma encriptada sem uma análise central. Para dizer de forma simples, a Camada 1 é o protocolo da blockchain. O mecanismo de consenso, blocos, chaves privadas ou endereços de que ouvimos falar muitas vezes são todas as categorias de Camada 1. Neste artigo, vamos ilustrar e explorar mais sobre a Camada 1.

Definição de Camada 1

A Camada 1, também conhecida como escalabilidade em cadeia, implementa principalmente a tecnologia subjacente do protocolo blockchain. Atualmente, a maioria das cadeias públicas operam sob a Camada 1.

O protocolo de Camada 1 pode processar e concluir transações na sua própria blockchain e trazer o seu próprio token nativo para pagar taxas de transação. Portanto, a blockchain de Camada 1 costuma obter grandes quantidades de dinheiro com as vendas de token, para competir com a Ethereum. A blockchain de Camada 1 pode atrair utilizadores através de incentivos de token, mas à medida que os Rollups melhoram a escalabilidade da Ethereum, a diferença entre a camada 2 e a camada 1 torna-se cada vez menor.

História do Desenvolvimento de Camada 1

Há dez anos, a Bitcoin entrou na nossa visão como a primeira criptomoeda. O Satoshi Nakamoto publicou um white paper intitulado" Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System", que introduz as funções poderosas da rede de blockchain Bitcoin. Este dia é um momento importante na história de desenvolvimento da Bitcoin e também abre caminho para a subsequente subida da blockchain. Quatro meses depois, Satoshi Nakamoto (cuja verdadeira identidade ainda é um mistério) extraiu o primeiro bloco da rede Bitcoin, também chamado Genesis Block.

A 30 de julho de 2015, a rede Ethereum foi oficialmente lançada. Como o segundo maior ativo cripto por valor de mercado, a Ethereum trouxe contratos inteligentes e finanças descentralizadas (DEFI) para o mundo das criptomoedas. Estas conquistas permitem à Ethereum gerir todo o ecossistema na sua blockchain e também hospedar a sua própria moeda nativa: Ether (ETH). 

Em janeiro de 2018, o preço da Bitcoin atingiu um recorde e muitos ativos cripto 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 de Ethereum, e várias aplicações baseadas na blockchain entraram gradualmente na opinião pública. Os contratos etéreo e inteligentes trouxeram o DeFI, NFT, GameFi e até metaversos. No entanto, o crescimento explosivo das aplicações em cadeia Ethereum também levou aos problemas de escalabilidade da cadeia, que colocaram taxas elevadas de gás. Qualquer transação comum na Ethereum precisa pagar dezenas de dólares em taxas de gás, o que é inaceitável para a maioria dos utilizadores comuns.

A Ethereum está em processo de atualização tecnológica da blockchain PoW para POs blockchain. O Ethereum 2.0 atualizado vai melhorar muito a escalabilidade e a velocidade. No entanto, o atraso no lançamento do Ethereum 2.0 fez com que os utilizadores suportem taxas elevadas de gás ao longo de 2021. Como resultado, surgiram um grande número de blockchains de Camada 1 que apoiam contratos inteligentes com a tecnologia PO, incluindo um grande número de concorrentes tais como Binance Smart Chain, Solana, Avalanche, Terra, Cardano, Polkadot, etc. Cada cadeia pública de Camada 1 atraiu muitos fundos em 2021. Um grande número de desenvolvedores lançou várias aplicações, tais como o DeFI, NFT, GameFi e DEX nestas plataformas de contratos inteligentes com características diferentes, apreendendo gradualmente a quota de mercado da Ethereum.

Com o aumento do número de utilizadores da rede Ethereum, o congestionamento da rede e as taxas elevadas de gás tornaram-se os principais problemas de várias aplicações. A procura do mercado da rede Ethereum está a aumentar gradualmente e aliviar este problema tornou-se a principal prioridade. No dia 26 de outubro, o fundador do Ethereum, Vitalik Buterin, publicou o" Road to Ethereum Centrado na Camada 2" na conferência, o que significa que a Camada 2 é o futuro da expansão Ethereum.

No caso de aumentar os dados e o congestionamento da rede, o conceito de Layer surge espontaneamente ao expandir a escalabilidade e aliviar a pressão atual. Camada 2 é uma solução geral escalável para melhorar o desempenho da rede Ethereum (Camada 1).

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

Esta situação foi alterada pela LayerZero. A 31 de março de 2022, a LayerZero Labs recebeu um investimento redondo de $135 milhões A + numa avaliação de 1 bilião de dólares. Desenvolvido pela equipa canadiana 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 da LayerZero suporta sete cadeias: Ethereum, Arbitro, Avalanche, BSC, Fantom, Otimismo e Polígono, e é compatível com EVM. A equipa de desenvolvimento também planeia incluir cadeias não EVM, como o Cosmos Hub, Terra e Cronos, no roteiro.

Fonte: layerzero.network

Stargate, um projeto DEX de cadeia cruzada desenvolvido com base na LayerZero, também é um projeto lançado pela LayerZero Lab. Atualmente, apoiou a cadeia cruzada da moeda metálica de Ethereum, Avalanche, Berlim, Polígono, Fantom, Árbitro e Otimismo. A ponte transversal da Stargate foi desenvolvida pela equipa da LayerZero Labs. É o primeiro ecossistema de aplicações oficialmente desenvolvido de acordo com a LayerZero. O TVL atingiu mais de 3 mil milhões nos últimos dias e agora são mais de 700 milhões. Os ativos de cadeia cruzada no Stargate são todos ativos nativos. Atualmente, apenas stablecoins e o token de ecossistema STG são suportados.

A Trilema da Escalabilidade

No início do nascimento da blockchain, sempre houve um" problema do Triângulo" Impossível, nomeadamente, segurança, escalabilidade e descentralização. É bem sabido que a maior diferença entre a tecnologia blockchain e a internet reside na natureza descentralizada. É porque a blockchain é suficientemente segura para podermos alcançá-la. No final, só podemos sacrificar a escalabilidade para alcançar os outros dois.

Com a varredura da blockchain para o mundo exterior, estão envolvidas cada vez mais pessoas. O congestionamento da rede leva a uma baixa velocidade de transação e a elevadas taxas de manuseamento. Em particular, ocorrem cada vez mais transações na rede Bitcoin, e inúmeros Dapps são implementados na Ethereum, o que desencadeou contradições cada vez mais proeminentes sobre taxas de tratamento e desempenho de negociação. As pessoas só podem procurar melhores soluções para lidar com esse problema.

Para" resolver" este problema do triângulo impossível, as pessoas começaram a explorar várias possibilidades, surgiram muitas soluções, uma das quais é a Camada 2 (rede de camada dois).

Exemplos de Blockchain de 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; Ethereum, como a blockchain de Camada 1 com o consenso mais forte e a mais inovadora atualmente, gerou e criou muitas aplicações representativas. No entanto, como uma cadeia pública lançada em 2014, sofreu vários upgrades durante o período, mas mesmo assim não consegue satisfazer as necessidades de desempenho de crescimento rápido. Muitas equipas começaram a procurar e até a construir soluções alternativas. Eis alguns dos notáveis exemplos de blockchain de Camada 1 que deve ter em conta

Solana: Uma Cadeia Pública de alto desempenho que reclama processar 60 000 transações por segundo

Fonte: solana.com

A Solana foi fundada por antigos engenheiros de software das principais empresas tecnológicas Qualcomm, Intel e Dropbox no final de 2017, enquanto o seu código foi divulgado oficialmente ao público em março de 2020.

É uma rede de blockchain de camada 1 onde os desenvolvedores podem construir projetos e ecossistemas inteiros através de contratos inteligentes. Devido à sua arquitetura, Solana é indiscutivelmente a plataforma de blockchain mais rápida em cripto. Processa cerca de 65.000 transações por segundo (TPS), extremamente rápido quando comparado com os outros projetos principais. Também é o mais amigo do ambiente, até agora. De acordo com a pesquisa, cada transação no Solana consome tanta energia como apenas duas pesquisas no Google.

Avalanche com Escalabilidade e Interoperabilidade

Fonte: avax.network

A Avalanche (AVAX $) é uma plataforma blockchain inteligente capaz de contratos focada na velocidade de transação, baixos custos e amizade ecológica. Mas o que a Avalanche realmente quer é entregar a blockchain mais altamente escalável sem sacrificar a descentralização ou a segurança.

Lançado em 2020 por Ava Labs (https://www.avalabs.org/), A Avalanche rapidamente subiu no ranking das criptomoedas e é agora uma das moedas mais populares. O preço da avalanche está a disparar e agora vale quase 14 mil milhões de dólares nas Avalanche dapps. As dapps das Avalanche são aplicações descentralizadas e são construídas em várias blockchains dentro do ecossistema Avalanche. Eles também são conhecidos como aplicações Web3 ou enfim - dapps. Se quer perceber o crescimento da Avalanche precisa ver a seguinte imagem que lista o ecossistema da Avalanche e todas as dapps que foram criadas no espaço de apenas um ano.

Fonte: avaxholic.com

Fluxo: Cadeia Pública do Top IP Liquidado 

Fonte: flow.com

Flow, um novo cavalo escuro de blockchain pública NFT a subir em 2021, pretende ser uma blockchain pública mais aplicável para aplicações, jogos e ativos digitais de próxima geração. Lançou uma oferta pública na Coinlist em outubro de 2020.

A 6 de fevereiro de 2022, o volume de transações NFT na cadeia Flow ultrapassou os 900 milhões de dólares, um máximo histórico. A Dapper Labs, que desenvolveu a blockchain pública Flow, também é o desenvolvedor da CryptoKitties que se tornou viral na Ethereum em 2017. A Solana, Avalanche e outras blockchains públicas de alto desempenho pretendem tornar-se Ethereum killers', enquanto a Flow foi projetada no início para ser uma blockchain pública mais aplicável para as aplicações, jogos e ativos digitais da próxima geração.

Cosmos: Construindo uma Internet de Blockchains

Fonte: cosmos.network

A blockchain Cosmos que foi criada em 2014 e lançada em 2019. O Cosmos é uma blockchain de camada-0, o que significa que cadeias de blocos da camada 1 podem existir nela. Como uma blockchain Cosmos de Camada 0 tem uma infraestrutura que as cadeias de blocos de camada 1 podem usar para criar os seus ecossistemas. Atualmente, existem mais de 260 blockchains que existem no ecossistema Cosmos, e é a razão pela qual as pessoas lhe chamam “uma internet de blockchains”. O volume de ativos digitais transacionados no protocolo Cosmos ultrapassa os 150 mil milhões de dólares. Não há nada de surpreendente neste desenvolvimento tendo em conta que a blockchain relevante acolhe muitos DAPPs, jogos, marketplaces e projetos. O Cosmos aumenta a finalidade das transações rápidas, a escalabilidade, a segurança e a interoperabilidade entre blockchains.

Polígono Compatível com Linguagem de Desenvolvimento Ethereum

Fonte: polígon.technology

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

O Polygon suporta a máquina virtual Ethereum (EVM), e as aplicações existentes podem ser migradas para cá com relativa facilidade. Além da experiência comparável à Ethereum, os utilizadores também podem desfrutar do alto rendimento e do baixo custo comercial. O Polígono implementou algumas das finanças descentralizadas mais populares (DEFI) DAPPs, tais como Aave, 1INCH, Curve e Sushi. Claro, também existem algumas aplicações nativas exclusivas para a Polygon, incluindo QuickSwap e Slingshot.

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

Camada 1 — EVM, Camada 2

Todas as redes de Camada 1 estão a competir entre si para atrair desenvolvedores e utilizadores, mas sem ferramentas e infraestruturas semelhantes à Ethereum para tornar fácil construir e usar, será difícil atrair novos projetos para se instalar e desenvolver o ecossistema. Para colmatar a lacuna, muitas redes de Camada 1 vão usar uma estratégia chamada Compatibilidade EVM.

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

Tomando o BSC como exemplo, depois de lançar a rede compatível com EVM e ajustar o consenso para obter um rendimento mais elevado e um custo de transação mais baixo, a utilização do BSC aumentou acentuadamente e surgiram dezenas de protocolos DeFI, a maioria dos quais são semelhantes aos protocolos populares (Uniswap, Curve) no Ethereum. Avalanche, Fantom, Tron e Celo seguem todos a mesma abordagem. Pelo contrário, a Terra e Solana não são compatíveis com o EVM atualmente.

Tanto a rede de Camada 1 como a cadeia lateral têm um desafio óbvio: como garantir a segurança da blockchain. Para atingir os seus objetivos, devem pagar recompensas a mineiros e validadores para assegurar e assegurar transações normais. Normalmente, as recompensas são fichas básicas sobre a cadeia (MATIC of Polygon, AVAX da Avalanche).

No entanto, existem duas desvantagens óbvias: ter fichas básicas vai naturalmente tornar o ecossistema mais competitivo em vez de complementar ao Ethereum; Validar e assegurar transações é uma tarefa complexa e desafiante pela qual a rede será responsável do princípio ao fim.

O objetivo da rede de Camada 2 é criar um ecossistema escalável e usar a segurança da Ethereum, principalmente usando a" tecnologia de" rollups. Resumindo, a rede de Camada 2 é um ecossistema independente localizado em Ethereum e geralmente não há nenhum token nativo. É essencialmente uma parte da Ethereum. 

Como funcionam os Rúps?

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

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

Rúmulos Otimistas

Ao enviar resultados de volta à Ethereum, os rollups otimistas assumem otimisticamente que são válidos. Por outras palavras, o validador rollup pode enviar quaisquer dados (incluindo dados potencialmente erróneos/fraudulentos) e assumir que está correto.

Mas ao mesmo tempo, existem algumas formas de combater a fraude. Há um período de tempo depois de qualquer retirada, e qualquer desafiador pode verificar se existe fraude (a blockchain é transparente e qualquer pessoa pode observar o que está a acontecer na cadeia). Se esses desafiantes puderem provar matematicamente que ocorreu uma fraude (enviando provas de fraude), a rede rollup restaurará transações fraudulentas, punirá atores maus e recompensará os desafiantes.

A falha da Optimistic Rollups é que, quando os fundos se moverem entre o Rollup e o Ethereum, haverá um pequeno atraso para esperar para ver se algum desafiante encontra alguma fraude. Em alguns casos, pode ser uma semana, mas esses atrasos devem diminuir com o desenvolvimento do projeto.

Árbitro e Optimista

Arbitum (responsável pelos Off-Chain Labs) e Optimistic (responsável pelo Optimistic) são os dois principais projetos que adotam atualmente a tecnologia de rollups otimistas. Vale a pena notar que estes dois projetos ainda estão em fase inicial, e ambas as empresas mantêm operações centralizadas, mas o plano vai gradualmente descentralizar com a passagem do tempo.

Quando a tecnologia estiver madura, estima-se que os acúmulos otimistas forneçam 10-100 vezes a escalabilidade da Ethereum. Mesmo nos primeiros dias, as candidaturas do DEFI sobre Arbitro e Otimismo acumularam milhares de milhões de valor na rede.

O otimismo ainda está na fase inicial do desenvolvimento. Atualmente, tem mais de $300 milhões de TVL em sete aplicações DEFI, incluindo o Uniswap, Synthetix e 1 polegada.

ZK Rollups

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

Juntamente com os resultados da transação após o pacote, apresentam a chamada prova de validade aos contratos inteligentes da Ethereum. Como o nome sugere, a prova de validade permite à Ethereum validar se a transação é válida, tornando impossível que o nó de retransmissão engane o sistema. Isso elimina a necessidade de validar se a transação é um período de espera por fraude, então mover fundos entre as redes de rollups da Ethereum e da ZK é realmente em tempo real.

Embora um acordo instantâneo e nenhum tempo de retirada pareçam atrativos, os rollups ZK não são isentos de custos. Primeiro, gerar uma prova de validade é um trabalho computacionalmente intensivo, então precisa de máquinas de alta potência para fazer funcionar. Em segundo lugar, a complexidade da prova de validade torna mais difícil apoiar a compatibilidade EVM, o que limita os tipos de contratos inteligentes que podem ser implementados para rollups ZK. Portanto, os Rúpulos otimistas assumiram a liderança na entrada no mercado e são mais capazes de resolver o atual dilema de escalabilidade da Ethereum mas, a longo prazo, os rollups ZK podem ser uma melhor solução técnica.

Fonte: defillama.com/chains

A participação da ethereum no valor total travada (TVL) no DEFI aumentou de 62,43% no 4º trimestre em 2021 para 63,35% no 2º trimestre em 2022.

O tempo de conclusão atual da Ethereum é de aproximadamente 12-60 segundos e pode processar 15-30 transações (TPS) por segundo, mas tal TPS é muito mais baixo do que os sistemas de pagamento tradicionais, como a Visa, que pode processar 1700 transações por segundo.

A eficiência de processamento da solução escalável Layer 2 da Ethereum é aumentada para 2000 a 4 000 transações por segundo.

Em contraste, os protocolos de Camada 1 Solana, Binance Smart Chain e Avalanche, que tiraram a quota de mercado do DeFI da Ethereum em 2021, atingiram um rendimento de transações mais elevado. Antes de considerar a tecnologia de partilha e a camada 2, a Avalanche alcançou um tempo até final de menos de 1 segundo e 4 500 transações por segundo.

Solana pode processar mais de 2000 transações (TPS) por segundo, e o tempo até o final é de aproximadamente 13 segundos. O Binance Smart Chain é de 150 TPS e o tempo do bloqueio é de 3 segundos.

O número seguinte mostra o valor total bloqueado e o valor de certas blockchains; Ethereum é o melhor executor desde setembro de 2020.

Fonte: defillama.com/chains

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

Fonte: defillama.com/chains

Conclusão

O desenvolvimento da Bitcoin e da blockchain marca o potencial para mudar completamente as finanças globais. A introdução dos contratos inteligentes Ethereum faz com que o crescimento das aplicações distribuídas (DAPPs) fora do controlo das empresas centralizadas. No entanto, o desempenho da Bitcoin e da Ethereum é limitado, levando muitas pessoas a acreditar que a blockchain é lenta, cara e difícil de expandir por natureza. 

Felizmente, surgiram uma série de protocolos de Camada 1 para colmatar as deficiências relevantes em diferentes casos de uso. Dominar conceitos relevantes pode ajudar-nos a focar-nos melhor em projetos de interoperabilidade de rede, soluções cruzadas e pesquisar novos projetos. Atualmente, a maioria dos protocolos de Camada 1 está perto do EVM. Afinal, é mais fácil para os utilizadores que já são Web3 começar e reduzir o limite de entrada de utilizadores.