Quebre o “Triângulo Impossível”: Visão geral das soluções da Camada 1

1.Escalabilidade, descentralização e segurança são incompatíveis em blockchain e, geralmente, apenas dois em cada três podem ser alcançados simultaneamente.

2.A expansão do bloco é sem dúvida a solução mais simples para aumentar o TPS do Bitcoin, mas não funciona tão bem quanto muitos podem pensar. O aumento excessivo do bloqueio reduzirá a segurança e a descentralização do sistema blockchain.

3.SegWit aumenta o número de transações que podem ser contidas em um bloco separando a assinatura _script_ das informações da transação, aumentando assim o TPS.

O mecanismo 4.DPoS alcança maior desempenho em detrimento da descentralização, elegendo um pequeno número de super nós poderosos para fazer a contabilidade.

5.Um dos feitos impressionantes da rede Solana é o mecanismo PoH. É um relógio inventado pela Solana para blockchain e separa o estado blockchain da passagem do tempo na blockchain.

No artigo anterior "Essentials for Crypto Newbie: What Is Layer 0, Layer 1 e Layer 2?", introduzimos as seis camadas de sistemas blockchain, seguidos pelo tópico de escala amplamente discutido: Camada 0/1/2. Desde o ano de 2013, temos testemunhado publicamente uma discussão acalorada sobre questões de dimensionamento, e os desenvolvedores vieram com inúmeras soluções de dimensionamento de blockchain, algumas das quais há muito tempo foram abandonadas pela indústria, enquanto outras ainda estão forte. Neste artigo, começaremos com uma breve visão geral de algumas soluções importantes da Camada 1.

Antes de mergulhar na Camada 1, é importante entender o que significa o "Triângulo Impossível" na blockchain. Nas finanças tradicionais, a autonomia monetária, a taxa de câmbio fixa e o livre fluxo de capital são incompatíveis nos países. Este fenômeno é conhecido como o "Trilema Mundell-Fleming". Para blockchain, escalabilidade, descentralização e segurança são extremamente cruciais, no entanto, existem muitas experiências práticas mostrando que apenas duas em cada três podem ser alcançadas. Uma vez que o foco é resolver dois deles, outro problema seguirá. Assim como diz um ditado que resolve um problema apenas para encontrar outro aparecendo. O Bitcoin, por exemplo, abraça uma descentralização teoricamente infinita e excelente segurança, mas não tem um bom desempenho em termos de escalabilidade, com um TPS de cerca de 10. O conceito do "Triângulo Impossível" será repetido no resto de nossa discussão.

No caso do Bitcoin, TPS (transações por segundo) = Número de transações por bloco/tempo de bloco

Transações por bloco = tamanho do bloco / tamanho médio da transação

Leva 10 minutos para criar um novo bloco na blockchain Bitcoin, com cada tamanho de bloco de 1Mb. Supondo que o tamanho médio da transação seja de 0,25kb e um bloco contenha 4000 transações, o TPS do Bitcoin é de 7[1024kb/(600s * 0,25kb)=7]. De acordo com a fórmula, TPS = tamanho do bloco / (tempo de bloco * tamanho médio da transação), aumento do tamanho do bloco, redução do tempo de bloco e compressão do tamanho da transação podem melhorar o TPS do Bitcoin. No entanto, devido às limitações da velocidade de transferência de dados no mundo físico, reduzir o tempo de bloqueio reduzirá consideravelmente a segurança do sistema. É por isso que o aumento do tamanho do bloco e o tamanho da transação de compressão são os dois métodos considerados principalmente.

01 Aumentar o tamanho do bloco

A expansão do bloco é sem dúvida a solução mais intuitiva para aumentar o TPS do Bitcoin, mas levou a dois grandes garfos. Em agosto de 2017, alguns mineradores a favor de tamanho de bloco maior reuniram seu poder de computação e bifurcaram a blockchain do Bitcoin, criando BCH (Bitcoin Cash) e aumentando o tamanho do bloco para 8Mb. Em novembro de 2018, sob a influência de membros radicais na comunidade BCH, o BCHSV foi bifurcado para apoiar o chamado "mega-bloco" ou mesmo "bloco ilimitado".

No entanto, há muitos problemas em simplesmente aumentar o tamanho do bloco. À medida que o tamanho de um único bloco aumenta, a carga de hardware em um único nó cresce significativamente, e os nódulos que não podem pagar o hardware associado gradualmente sairão da rede. Além disso, o tamanho do bloco aumenta enquanto a velocidade de transferência de dados entre nós e a capacidade de processamento de dados de nós dificilmente melhora, o que ameaçará a segurança e estabilidade do sistema Bitcoin. Portanto, a solução de expansão do tamanho do bloco, na verdade, vem ao custo de descentralização e segurança.

02 SegWit

Quando o Bitcoin foi projetado pela primeira vez, Satoshi Nakamoto limitou o tamanho do bloco contendo transações para 1Mb, onde os dados da transação contêm tanto as informações básicas sobre a transação quanto as informações de assinatura dos traders. A tecnologia SegWit, por outro lado, aumenta disfarçadamente o número de transações que podem ser contidas em um bloco em cerca de 40% separando as assinaturas das informações da transação e armazenando-as centralmente no cabeçalho do bloco, sem violar as regras de auditoria do bloco.

Refletidos em endereços Bitcoin, aqueles que começam com caracteres como 3 ou bc são endereços de carteira habilitados para Segwit, enquanto os endereços que começam com o número 1 são endereços mais antigos. Uma verificação sobre Blockchain.com para blocos recentes cunhados mostra que a maioria dos blocos vem com a tecnologia Segwit. Graças ao Segwit, o tamanho real desses blocos excede 1Mb.

Além disso, o Bitcoin recentemente pressionou para o garfo macio Taproot baseado no SegWit, para mais detalhes, por favor continue lendo:

Taproot: qual será o impacto que terá no ecossistema Bitcoin?

03 Novos Mecanismos de Consenso

A camada 1 corresponde à camada de dados, camada de rede, camada de consenso e ativação de camada na arquitetura lógica blockchain. Embora a expansão do bloco acima mencionada e o SegWit estejam principalmente preocupados com a camada de dados, a melhoria da camada de consenso também é considerada como uma solução para melhorar a escalabilidade. Tome o mecanismo PoW em Bitcoin como exemplo. Isso torna extremamente caro para um invasor na rede Bitcoin controlar mais de 51% do poder de computação e leva um tempo extremamente longo para fazê-lo. No entanto, dado que cada nó no sistema está envolvido em uma luta por direitos de escrituração contábil, a verificação de transações muitas vezes experimenta um processo lento.

A velocidade de transação do EOS foi superior a 3000 TPS assim que entrou em operação em 2017. Essa impressionante velocidade de processamento de transações é creditada ao seu inovador mecanismo DPoS (Delegada Proof of Stake) baseado no PoS. Neste mecanismo, apenas 21 super nós poderosos têm privilégios criados em bloco, de modo que o sistema é extremamente rápido de verificar. Os super nós são eleitos em uma democracia representativa do mundo real, votando em cadeia com um voto de uma moeda por um voto. No entanto, o DPoS requer um alto nível de desempenho dos super nós, em detrimento da descentralização e segurança ao mesmo tempo.

O DPoS inspirou uma variedade de novos mecanismos de consenso, como o NPoS (Nominado Proof of Stake) no Polkadot e entre outros, que também são semelhantes em princípio ao DPoS.

04 Outras inovações on-chain

Além das soluções de dimensionamento mencionadas acima, existem projetos que otimizaram outros aspectos do protocolo blockchain para alcançar uma escalabilidade significativa. Um exemplo primordial é a Solana, uma nova geração de blockchains públicos que vê uma popularidade crescente este ano com uma capacidade de processamento de transações de mais de 60.000 TPS. Um dos feitos impressionantes da rede Solana é o mecanismo PoH (Proof of History), que separa o estado blockchain da passagem do tempo na blockchain. Não é um mecanismo de consenso, mas um relógio inventado por Solana para blockchain. Além disso, ele "desacopla" o tempo na blockchain do estado do próprio bloco e muda o fato de que cada nó não pode gerar seu próprio fuso horário local até que as atualizações ocorram em blocos. Há também alguns problemas com a Solana, como não apoiar a Máquina Virtual Ethereum e o desenvolvimento lento de seu ecossistema.

Para obter mais informações sobre Solana PoH, leia em

Quais inovações do ecossistema de Solana fizeram seu preço subir?

Conclusão

Na 7ª Cúpula Global de Blockchain em 26 de outubro, Vitalik Buterin fez um discurso chamando a Camada 2 do futuro do escalonamento do Ethereum. Então, a que são as soluções da Camada 2 e a que se referem os termos técnicos como "cadeia lateral" e "Rollup"? Vamos apresentá-lo a eles em um artigo posterior.

Autor: Ashley H., pesquisador(a) da Gate.io.

*Este artigo constitui apenas a opinião dos autores, pesquisadores e observadores, mas não é uma sugestão de investimento.

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