Recentemente, tenho estudado as soluções de escalabilidade do Ethereum e descobri que este tópico é muito mais complexo do que imaginava. Muitas pessoas já ouviram falar de Layer 2, mas poucas realmente entendem como ela funciona. Em vez de ser uma solução única, trata-se de um conjunto de abordagens tecnológicas para lidar com altas taxas de gás e congestionamento de rede.

Primeiro, um pouco de contexto: a rede principal do Ethereum atualmente consegue processar entre 15 e 45 transações por segundo, o que parece razoável, mas assim que a rede fica ativa, as taxas de gás disparam. Por isso, todos aguardam ansiosamente pelo mecanismo de sharding do ETH 2.0 — que divide uma grande cadeia em várias menores, permitindo que validadores processem transações de forma distribuída. Mas mesmo assim, melhorias apenas na camada 1 não são suficientes, por isso surgiu o conceito de Layer 2.

Dividi as redes de segunda camada do Ethereum em três categorias principais, cada uma com sua lógica própria. Primeiro, as sidechains, como Polygon. Elas são essencialmente blockchains independentes que operam paralelamente à rede principal do Ethereum, com seu próprio mecanismo de consenso. A vantagem é maior flexibilidade, mas a desvantagem é uma segurança relativamente menor — afinal, não dependem da segurança do Ethereum. O Polygon usa um consenso PoS combinado com uma ponte de cadeia, onde os usuários bloqueiam ETH para cunhar MATIC, embora esse processo às vezes possa levar bastante tempo, com a ponte Plasma chegando a uma semana de espera.

A segunda categoria são os canais de estado, como o que a Celer Network está desenvolvendo. A lógica central é realizar múltiplas transações fora da cadeia, enviando apenas duas transações à rede principal ao abrir e ao fechar o canal. Isso reduz bastante as taxas de transação e permite liquidações quase instantâneas. Contudo, criar e fechar canais não é barato, e se os participantes não conseguirem um estado de saída válido, o saque pode demorar bastante. A Celer usa uma arquitetura em camadas: na base, o cChannel gerencia canais de estado e sidechains; na camada intermediária, há uma camada de roteamento; e na camada superior, um framework de desenvolvimento, permitindo que os desenvolvedores foquem mais na lógica de suas aplicações.

A terceira categoria, e atualmente a mais promissora, é a rollup. A ideia é executar transações fora da cadeia e, depois, consolidar os dados para enviar de volta à rede principal. Assim, alivia-se a pressão na cadeia principal, mantendo sua segurança. As rollups se dividem em duas: as otimistas e as ZK (zero-knowledge).

As rollups otimistas assumem que as transações são válidas, a menos que alguém apresente uma objeção. O Optimism e o Arbitrum seguem essa abordagem, embora com diferenças na implementação. O Optimism é relativamente simples, usando tecnologias existentes do Ethereum com pequenas modificações, o que explica por que os desenvolvedores preferem essa solução. Mas há um problema: os nós de ordenação ainda são centralizados, embora a equipe diga que planeja descentralizá-los no futuro. O Arbitrum é mais complexo, usando um mecanismo de resolução de disputas com múltiplas rodadas, permitindo uma validação mais eficiente das transações, embora isso aumente a complexidade de aprendizado e implementação.

As ZK rollups usam uma abordagem diferente, empregando provas de conhecimento zero para validar transações. O Loopring é um exemplo dessa direção. Cada lote de transações vem acompanhado de uma prova zk-SNARK, que permite à primeira camada de contrato verificar rapidamente a validade, rejeitando imediatamente transações inválidas. Assim, elimina-se o longo período de saque. No entanto, essa abordagem é mais complexa de implementar e exige maior poder computacional.

Na prática, as soluções de rollup podem aumentar a capacidade de throughput do Ethereum para entre 1000 e 4000 TPS, reduzindo as taxas para uma fração do custo na rede principal. Por exemplo, o Loopring consegue uma capacidade de quase 2000 transações por segundo na Layer 2, com custos de apenas 1/30 a 1/100 do que na rede principal. Isso representa uma mudança significativa para os usuários.

Por outro lado, cada solução tem seus trade-offs. As sidechains sacrificam segurança por flexibilidade, os canais requerem coordenação entre participantes, e as rollups, embora seguras, apresentam diferentes níveis de complexidade de implementação. No geral, a combinação de rollups com a tecnologia de sharding do ETH 2.0 parece ser o caminho futuro para a escalabilidade do Ethereum.

Estamos ainda na fase inicial dessas tecnologias, com muitos projetos em testes. Mas, quando essas soluções amadurecerem e o ETH 2.0 for totalmente implementado, a escalabilidade, segurança e descentralização do Ethereum terão um avanço qualitativo. Essa é uma das razões pelas quais tenho acompanhado de perto o desenvolvimento das redes de segunda camada — pois elas determinam se o Ethereum poderá realmente se tornar a camada de liquidação global.