Em 2009, foi minerado o primeiro bloco de Bitcoin. Na altura, a rede Bitcoin era a única rede blockchain existente. Atualmente, já existem centenas de outras redes blockchain, cada uma com casos de utilização e objetivos próprios. Por vezes, estas blockchains precisam de comunicar entre si para colmatar as suas limitações e alcançar uma adoção mais ampla. Como o podem fazer? Através de um processo denominado interoperabilidade entre blockchains.
A interoperabilidade entre blockchains é a capacidade de diferentes blockchains interagirem livremente e partilharem dados de forma ativa. O conceito parece simples, mas a sua implementação não é fácil. Isto deve-se ao facto de muitas blockchains terem sido concebidas como protocolos independentes, geralmente incompatíveis com tecnologias externas e com outras blockchains.
Ainda assim, as blockchains têm um enorme potencial e várias plataformas têm procurado formas de melhorar a comunicação eficaz entre blockchains. Este artigo apresenta as tecnologias que permitem a interoperabilidade entre blockchains e explica como funcionam. Serão também abordadas as vantagens e desvantagens deste mecanismo.
Como funciona a interoperabilidade entre blockchains
Cada blockchain é diferente, pelo que não existe um mecanismo universal para alcançar a interoperabilidade. Em vez disso, os programadores e engenheiros de blockchain desenvolveram várias ferramentas e protocolos para resolver problemas ao nível da comunicação entre redes.
Embora estas ferramentas possam diferir em termos de utilização e funcionamento, têm um aspeto em comum: não exigem a integração da blockchain com plataformas de terceiros. O objetivo é alcançar a descentralização, um dos pilares fundamentais da tecnologia blockchain. A lista abaixo apresenta algumas das ferramentas de interoperabilidade entre blockchains mais populares.
Sidechains e parachains
As sidechains têm origem na blockchain principal e foram concebidas para manter uma comunicação bidirecional com a cadeia principal. Uma sidechain é uma entidade independente, com o seu próprio sistema de tokens, mecanismo de consenso e método de funcionamento. Beneficia a cadeia principal ao processar algumas das suas funções, libertando espaço para operações mais eficientes. Polygon (MATIC) é um projeto de sidechain que funciona como sidechain e blockchain L2 baseada na rede Ethereum.
As parachains são semelhantes às sidechains, pois também são blockchains independentes ligadas à cadeia principal. No entanto, existe uma diferença fundamental: além de comunicarem com a cadeia principal, as parachains também podem interagir entre si. Isto distingue-as das sidechains, que apenas podem manter comunicação com a cadeia principal. Por isso, as parachains são mais interoperáveis do que as sidechains. Os ecossistemas Polkadot e Kusama são projetos que suportam parachains.
Um oráculo é um protocolo de contratos inteligentes que permite a comunicação entre uma blockchain e o mundo externo. Os oráculos podem transferir dados do mundo externo para a blockchain ou da blockchain para o mundo externo. No entanto, as suas capacidades vão muito além disso: também podem transferir informações de uma blockchain para outra, permitindo a interoperabilidade entre diferentes blockchains. Chainlink e Band Protocol são exemplos típicos de oráculos cross-chain.
Bridges cross-chain
As bridges cross-chain ajudam a transferir ou a fazer a “ponte” de tokens de uma blockchain para outra e constituem um dos mecanismos mais importantes para promover a interoperabilidade entre blockchains. Bloquear ou destruir tokens numa blockchain e libertar uma quantidade equivalente de tokens noutra blockchain é o modelo de funcionamento da maioria das bridges cross-chain.
Algumas bridges cross-chain utilizam o protocolo Wrap para alcançar este objetivo. Estas encapsulam o valor de um token noutro token, permitindo que este seja utilizado de outras formas. Por exemplo, o Wrapped BTC (BTC encapsulado) funciona desta forma. Embora possa ser trocado por BTC numa proporção de 1:1, é um token ERC-20 e, por isso, pode ser utilizado em protocolos baseados na Ethereum. Este é o poder da interoperabilidade entre blockchains.
Outras bridges cross-chain, como a rede Celer, utilizam pools de liquidez para transferir tokens de uma blockchain para outra. Bridges deste tipo também proporcionam oportunidades de obter rendimentos aos investidores dispostos a fornecer liquidez para facilitar as transferências.
Atomic swaps
Um atomic swap (também denominado transação cross-chain atómica) é um mecanismo de troca peer-to-peer no qual um ativo de uma blockchain é trocado por um ativo de outra blockchain. O processo é totalmente descentralizado e gerido por contratos inteligentes. Todo o processo é também concluído dentro de um período específico. Se esse período for ultrapassado sem que as condições do contrato sejam cumpridas, a transação é automaticamente cancelada.
Protocolo de comunicação entre blockchains (IBC)
Este é um módulo de interoperabilidade desenvolvido pelo ecossistema Cosmos para permitir a comunicação entre blockchains interligadas — uma verdadeira Internet das blockchains. As blockchains ligadas através deste mecanismo não têm de interagir diretamente entre si; apenas enviam pacotes de informação através de canais descentralizados regulados por contratos inteligentes.
Embora o IBC só tenha sido lançado em março de 2021, está atualmente ativado em 54 redes, com um volume diário de aproximadamente 114 000 transações. Estas 54 redes blockchain conseguem comunicar entre si de forma integrada e trocar tokens conforme necessário.
Visão geral dos 54 projetos de criptomoedas atualmente no protocolo IBC
Soluções de interoperabilidade entre blockchains
Troca de tokens
A troca de tokens consiste na troca de tokens entre diferentes redes blockchain para melhorar a interoperabilidade. A troca pode ser realizada de várias formas, sendo as mais comuns os atomic swaps e os criadores de mercado automatizados cross-chain (AMM).
Um atomic swap (também denominado transação cross-chain atómica) é um mecanismo de troca peer-to-peer no qual um ativo de uma blockchain é trocado por um ativo de outra blockchain. O processo é totalmente descentralizado e gerido por contratos inteligentes. Todo o processo é também concluído dentro de um período específico. Se esse período for ultrapassado sem que as condições do contrato sejam cumpridas, a transação é automaticamente cancelada.
Os AMM cross-chain são construídos sobre bridges cross-chain para ligar diferentes blockchains. Estas bridges cross-chain possuem pools de liquidez independentes em cada blockchain e utilizam essa liquidez para facilitar as trocas de tokens. Por exemplo, o AMM associado à THORChain suporta trocas entre 8 blockchains.
Bridges de tokens programáveis
As bridges de tokens programáveis pertencem à categoria das bridges de tokens. Este tipo de bridge cross-chain também permite a transmissão de mensagens arbitrárias através de chamadas a contratos inteligentes, tornando as operações de bridge cross-chain mais eficientes. Na mesma transação que executa a função de bridge, também suporta operações mais complexas, como trocas, empréstimos e staking.
Chamadas a contratos
As chamadas a contratos ocorrem quando uma função de contrato inteligente na cadeia de origem chama uma função de contrato inteligente na cadeia de destino. Esta comunicação estabelece as bases para interações mais complexas entre redes blockchain. As trocas de tokens e as operações de bridge baseiam-se nestas interações.
Pagamentos nativos
Os pagamentos cross-chain nativos consistem em iniciar uma transação numa rede blockchain e utilizar o token nativo da blockchain de origem para efetuar um pagamento noutra rede blockchain, permitindo assim transferir facilmente dados e ativos de uma blockchain para outra. Estes pagamentos também promovem o desenvolvimento de aplicações descentralizadas e reduzem a necessidade de exchanges centralizadas.
Projetos de interoperabilidade entre blockchains
Polkadot
As parachains são o mecanismo nativo do ecossistema Polkadot. Cada parachain liga-se à cadeia principal, ou cadeia de retransmissão, através de um processo denominado “Bonding”. Diferentes parachains ligadas à mesma cadeia de retransmissão também podem comunicar entre si, reforçando a interoperabilidade.
Atualmente, existem aproximadamente 186 blockchains diferentes no ecossistema Polkadot. A interligação destas blockchains significa que os utilizadores podem aceder-lhes através de uma única carteira e interface de utilizador. Se estas blockchains não estivessem interligadas através da interface da Polkadot, os utilizadores teriam de gastar muito mais tempo e esforço a alternar entre elas.
Cosmos
O ecossistema Cosmos desenvolveu o protocolo de comunicação entre blockchains (IBC). O IBC é um módulo de interoperabilidade que permite a comunicação entre blockchains ligadas — uma verdadeira Internet das blockchains.
As blockchains ligadas através deste mecanismo não têm de interagir diretamente entre si; apenas enviam pacotes de informação através de canais descentralizados regulados por contratos inteligentes. Embora o IBC só tenha sido lançado em março de 2021, está atualmente ativado em 54 redes, com um volume diário de aproximadamente 114 000 transações. Estas 54 redes blockchain conseguem comunicar entre si de forma integrada e trocar tokens conforme necessário.
Cardano
A Cardano é uma plataforma blockchain de terceira geração que suporta a criação de sidechains para uma comunicação integrada com a blockchain da rede principal. Além disso, a Cardano permite transferir dados entre blockchains através da implementação de bridges cross-chain. Estas bridges cross-chain ligam a rede Cardano à Ethereum, à Bitcoin e a outras redes. O protocolo REN e a bridge SundaeSwap são exemplos deste tipo de bridge cross-chain.
A Plasma Bridge é uma solução de escalabilidade L2 que utiliza subchains para melhorar a eficiência da rede Ethereum. Tal como as parachains e as sidechains, as subchains retiram parte da carga da cadeia principal, mantendo simultaneamente a comunicação entre si e com a cadeia principal. Como funciona, então, a Plasma Bridge?
Quando um utilizador pretende transferir ativos de uma subchain para outra rede blockchain, cria uma NFT na subchain para representar a propriedade dos ativos. Em seguida, bloqueia a NFT num cofre de contrato inteligente e cria uma NFT correspondente na rede blockchain de destino.
Quando o utilizador transfere esta NFT recém-criada para o destinatário, este pode trocá-la pelo ativo de criptomoeda representado pela NFT.
Lisk
Embora a Lisk não seja explicitamente definida como um projeto de interoperabilidade, disponibiliza algumas soluções atrativas. Por exemplo, a Lisk permite que os programadores criem sidechains ligadas à mainchain da Lisk. Também suporta a transmissão de mensagens cross-chain, permitindo uma comunicação integrada entre diferentes blockchains.
Por fim, a última fase do roteiro da Lisk, denominada fase Diamante, prevê tornar a rede Lisk diretamente compatível com outras blockchains. Isto permitirá aos programadores criar aplicações descentralizadas na Lisk que possam ser utilizadas nas blockchains Ethereum, Polkadot e Cosmos.
Vantagens da interoperabilidade entre blockchains
Maior potencial para alcançar uma adoção generalizada
Se a maioria das pessoas no mundo utilizasse criptomoedas, estas não existiriam apenas numa blockchain. Nesse cenário, a interoperabilidade entre blockchains garantiria uma comunicação integrada entre as blockchains, independentemente do seu número. Esta comunicação proporcionaria mais casos de utilização para os ativos de criptomoeda, promoveria o crescimento contínuo da tecnologia blockchain e permitiria uma distribuição mais ampla.
Maior escalabilidade para projetos de criptomoedas
A escalabilidade de uma blockchain é a capacidade de uma criptomoeda crescer e processar um volume de transações superior ao anterior. A escalabilidade é uma das características mais importantes de um token, pois demonstra a sua capacidade para suportar uma adoção mais ampla. A interoperabilidade entre blockchains aumenta a escalabilidade dos projetos de criptomoedas, uma vez que garante que os tokens não ficam limitados pelas restrições da blockchain em que foram criados.
Consideremos o projeto Wrapped BTC. Por si só, a Bitcoin apenas consegue processar aproximadamente cinco a sete transações por segundo (TPS). No entanto, quando o BTC é encapsulado como um token ERC-20, o seu TPS duplica e poderá atingir 100 000 TPS após a conclusão das atualizações da Ethereum.
Reforço da descentralização
A descentralização está no centro das criptomoedas e é precisamente isso que a interoperabilidade garante. Os vários protocolos e mecanismos de interoperabilidade entre blockchains que abordámos permitem realizar transações sem necessidade de confiança e sem intermediários. Também garantem que nenhuma cadeia individual possa monopolizar as transações de criptomoedas. Sem necessidade de supervisão centralizada, as pessoas podem transferir livremente ativos de uma cadeia para outra, permitindo a circulação de ativos e tecnologias.
A interoperabilidade entre blockchains também promove uma concorrência saudável entre blockchains. Afinal, as pessoas e os projetos não ficam “presos” a uma blockchain. Se uma blockchain não corresponder às expectativas, os projetos nela existentes podem migrar para outra blockchain. A migração de DeGods e Y00ts da Solana para a Ethereum e a Polygon, respetivamente, é um exemplo recente deste fenómeno.
Desafios e limitações
Incompatibilidade entre blockchains
Podem surgir problemas de compatibilidade quando duas blockchains com mecanismos de funcionamento e tokenomics diferentes precisam de trabalhar em conjunto de alguma forma. Isto aplica-se especialmente aos sistemas de confiança adotados pelas blockchains. Por exemplo, muitas pessoas consideram que o mecanismo de consenso de prova de trabalho (PoW) é o mais seguro. As pessoas que partilham esta convicção podem mostrar-se menos dispostas a fazer bridge dos ativos de uma blockchain que utiliza PoW para uma blockchain que utiliza prova de participação.
Limitações das transações
A velocidade das transações de algumas blockchains ligadas manter-se-á alinhada com a da blockchain mais lenta, especialmente durante períodos de tráfego elevado. Se ocorrer um congestionamento de transações numa das blockchains, poderá desencadear-se um efeito dominó que afete todas as blockchains dessa ligação. Isto reduziria significativamente a velocidade.
Conclusão
No setor das criptomoedas, a interoperabilidade entre blockchains é um tema em destaque e poderá ser um dos fatores mais importantes para promover a adoção das criptomoedas junto do público em geral. Por isso, existem motivos suficientes para acreditar que surgirão mais inovações neste setor.
Por exemplo, já estão a ser desenvolvidas várias blockchains que incorporam a interoperabilidade nos seus mecanismos fundamentais, entre as quais se encontra a rede Quant. A rede Quant foi lançada em 2018 e permite aos programadores de blockchain criar contratos inteligentes que podem existir em várias blockchains. Outros projetos deste tipo incluem a Cronos, a Flare e a AllianceBlock. Estes projetos foram concebidos tendo em conta a interoperabilidade e já têm aplicações práticas.
É importante notar que este setor das criptomoedas ainda enfrenta inúmeros desafios e precisa de superar vários obstáculos. No entanto, enquanto os programadores de blockchain não se contentarem com o status quo, a interoperabilidade entre blockchains terá um futuro promissor.
