Recentemente, estive estudando as soluções de escalabilidade do Ethereum e descobri que esse tópico é muito mais complexo do que eu 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 técnicas para lidar com altas taxas de gás e congestionamento na rede.

Primeiro, um pouco de contexto: a rede principal do Ethereum atualmente consegue processar de 15 a 45 transações por segundo, o que parece razoável, mas quando a rede fica ativa, as taxas de gás disparam. Por isso, todos estão ansiosos pela implementação do sharding no 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, 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, mas esse processo às vezes pode levar bastante tempo, e com a ponte Plasma, pode levar até uma semana inteira.

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 na abertura e no fechamento do canal. Isso reduz bastante as taxas de transação e permite liquidações quase instantâneas. Mas 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 os 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 a mais promissora atualmente, é a rollup. A ideia é executar transações fora da cadeia e, depois, consolidar os dados e enviá-los de volta à rede principal. Assim, ela descarrega a carga da 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 gostam dele. 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 provas de conhecimento zero para validar transações. O Loopring é um exemplo dessa abordagem. Cada lote de transações vem acompanhado de uma prova zk-SNARK, que permite à camada 1 verificar rapidamente sua validade, rejeitando imediatamente transações inválidas. Assim, não há mais um longo período de saque. Mas o custo é uma implementação bastante complexa e um alto poder de processamento.

Na prática, as soluções de rollup podem aumentar a capacidade da rede Ethereum de 1000 a 4000 TPS, além de reduzir as taxas para uma fração do que é cobrado 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 enorme para os usuários.

Por outro lado, cada solução tem seus trade-offs. As sidechains sacrificam segurança por flexibilidade, os canais exigem coordenação entre participantes, e as rollups, embora seguras, apresentam diferentes níveis de complexidade de implementação. No geral, a combinação de rollups com a 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. É por isso que tenho acompanhado de perto o desenvolvimento das redes de segunda camada — elas determinam se o Ethereum realmente poderá se tornar a camada de liquidação global.