O mundo da blockchain: compreender a arquitetura multicamadas

O mundo da blockchain está a evoluir rapidamente, com a necessidade de sistemas mais seguros e descentralizados. O valor da criptomoeda disparou, ultrapassando US$ 1,7 trilhão. Atualmente, existem mais de 3.000 aplicativos descentralizados em execução em várias plataformas.

À medida que mais pessoas e empresas começam a usar blockchain, fica claro que saber como as diferentes partes funcionam juntas é vital. Isso é especialmente verdadeiro quando se olha para as camadas que compõem a arquitetura blockchain, desde a base estabelecida pela camada 0 até os sistemas da camada 3.

O crescimento da blockchain tem sido rápido e não mostra sinais de desaceleração. Num ambiente tão mutável, descobrir como cada camada contribui para o ecossistema da blockchain é fundamental para desbloquear todo o seu potencial.

Os blocos de construção de um sistema blockchain começam do zero, com cada camada a desempenhar um papel na criação de uma experiência mais rápida, segura e fácil de usar. Isso aplica-se desde a infraestrutura até às aplicações com as quais as pessoas realmente interagem.

Ao mergulhar no mundo da blockchain, fica claro que essa tecnologia é composta por camadas, cada uma com sua função distinta. Um olhar mais atento revela que não se trata de uma entidade única, mas sim de uma estrutura complexa composta por vários componentes.

Por que usar uma abordagem em camadas?

Dividir a blockchain em camadas cria um sistema que é organizado e adaptável. Isso significa que os programadores podem fazer alterações em partes da rede sem ter que desmontar tudo.

Benefícios da arquitetura em camadas:

• •As camadas podem acelerar as coisas com ferramentas como rollups ou sidechains
• •Permite que as plataformas cresçam sem sacrificar a segurança
• •As empresas podem usar a tecnologia blockchain através de soluções Blockchain as a Service
• •Permite construir sistemas entre cadeias
• •Cria uma interação mais fácil do utilizador com a tecnologia blockchain

No centro de tudo isso está o que é chamado de Camada 0. Essa é a infraestrutura subjacente sobre a qual todas as redes blockchain são construídas. Ela é composta por sistemas como redes, hardware, protocolos que garantem o consenso e mecanismos que permitem que diferentes partes da rede se encontrem e se comuniquem entre si.

O que a Camada 0 faz

Essa camada funciona como o sistema operacional da blockchain, basicamente fornecendo:

• •A base para todas as outras camadas da blockchain
• •Gestão de mecanismos de consenso e comunicação
• •Segurança e escalabilidade no nível básico
• •Capacidades de comunicação entre cadeias

Tecnologias-chave da Camada 0

Quando se trata de comunicação entre cadeias, esta camada usa tecnologia avançada como:

• •Protocolo de comunicação entre cadeias de blocos da Cosmos
• •Relay Chain da Polkadot
• •Outros protocolos que permitem que diferentes cadeias se comuniquem entre si

Projetos notáveis da Camada 0

O conceito de Camada 1 é super importante no mundo da blockchain. Essa é a camada que realmente define como a rede funciona — a espinha dorsal de qualquer sistema de blockchain, onde os protocolos principais determinam a função da rede, o consenso e a verificação das transações.

Características da camada 1

Na sua essência, a Camada 1 tem várias características principais:

• •Implementa métodos de consenso (Prova de Trabalho, Prova de Participação)
• •Responsável pela validação de transações e segurança da rede
• •Hospeda tokens nativos para cada rede blockchain
• •Fornece a base para contratos inteligentes

Principais redes de camada 1

Bitcoin: Pioneiro em demonstrar as capacidades da Camada 1, usando Prova de Trabalho para processamento seguro de transações.

Ethereum: Plataforma amplamente utilizada para contratos inteligentes e aplicações financeiras descentralizadas.

Solana: Conhecida por processar transações super rápidas e relativamente baratas.

Quando as principais redes de blockchain ficam congestionadas e as taxas ficam muito altas, é aí que entram as soluções de Camada 2. Essas soluções lidam com as transações de uma forma mais económica e, em seguida, enviam os resultados de volta para a rede principal.

Técnicas da camada 2

Para melhorar a eficiência das transações, são utilizadas várias técnicas:

• •Rollups: agrupe transações em lotes para processamento
• •Sidechains: Operam de forma independente, mantendo a ligação à Camada 1
• •Canais estatais: Permita pagamentos diretos entre utilizadores sem passar pela cadeia principal

Principais projetos da camada 2

Polygon: Foca especificamente em fornecer escalabilidade de camada 2 para a rede Ethereum.

Arbitrum: Usa Rollups para aumentar a velocidade e reduzir as taxas de gás.

Otimismo: Torna possível a escalabilidade usando a tecnologia Optimistic Rollup.

Quando se trata da parte da blockchain com a qual os utilizadores interagem, é o que chamamos de Camada 3. Essa camada diz respeito às aplicações, interfaces e APIs que permitem aos utilizadores aceder às redes blockchain.

Funções da camada 3

Algumas das principais funções desta camada:

• •Suporta aplicações descentralizadas (dApps)
• •Oferece interfaces fáceis de usar para carteiras, bolsas e plataformas de jogos
• •Ajuda a conectar a inteligência artificial com contratos inteligentes
• •Permite jogos Web3 e sistemas de recompensa

Exemplos da camada 3

MetaMask: extensão de carteira do navegador para interagir com Ethereum e outras blockchains.

Chainlink Oracles: Conecta dados do mundo real a contratos inteligentes.

Jogos Web3: plataformas de jogos em cadeia que dão aos jogadores tokens como recompensa.

As diferentes camadas da blockchain não são entidades separadas — elas foram concebidas para funcionar como uma unidade coesa. Cada camada tem a sua função, mas todas contribuem para a funcionalidade geral, escalabilidade e experiência do utilizador.

Integração vertical

As camadas são empilhadas umas sobre as outras, com cada uma construída sobre a base estabelecida pela camada abaixo dela:

• •A Camada 2 é construída sobre a Camada 1
• •A camada 1 opera na camada 0
• •A camada 3 faz a interface com todas as camadas inferiores

Integração horizontal

Eles também se conectam horizontalmente por meio da abstração entre cadeias, o que melhora a forma como diferentes blockchains podem funcionar juntos de maneira harmoniosa.

A escalabilidade é um conceito crucial na blockchain — trata-se de como uma rede pode lidar com mais transações, utilizadores e aplicações sem ficar lenta, ficar muito cara ou comprometer a segurança.

Os três elementos

Um dos principais obstáculos no desenvolvimento da blockchain é encontrar o equilíbrio entre:

• •Descentralização: Rede controlada pelos utilizadores, não por uma autoridade central
• •Segurança: Proteger a integridade da rede e os ativos dos utilizadores
• •Escalabilidade: Capacidade de crescer e acomodar mais utilizadores

Soluções baseadas em camadas

A arquitetura em camadas ajuda a resolver esse trilema ao:

• •As camadas inferiores (0 e 1) focam na justiça e na confiabilidade
• •As camadas superiores (2 e 3) trabalham na velocidade e na experiência do utilizador
• •Cada camada pode ser otimizada para aspectos específicos sem comprometer os outros

Olhando para como a arquitetura em camadas funciona na vida real, há exemplos que mostram a importância de um bom planeamento ao usar blockchain para aplicações de alto desempenho:

Jogos

Usar soluções de escalabilidade de camada 2 pode criar uma jogabilidade perfeita e tempos de carregamento rápidos.

Logística

As empresas podem usar a blockchain para rastrear remessas e entregas, tornando o processo mais transparente e eficiente.

Finanças

As plataformas de negociação seguras podem funcionar com baixa latência usando livros-razão descentralizados que tornam o rastreamento mais rápido e acessível.

Para medir o desempenho da blockchain em todas as camadas, analisamos:

• •Transações por segundo (TPS): Quantas transações podem ser processadas
• •Custo da transação: A taxa para cada transação
• •Tempo de finalização: quanto tempo leva para uma transação ser confirmada

Ao criar aplicações de blockchain, a escolha da camada depende dos requisitos do projeto:

Desenvolvimento da Camada 1

Ideal para projetos que exigem:

• •Descentralização máxima
• •Alta segurança
• •Funcionalidade de token nativo
• •Desenvolvimento do protocolo principal

Desenvolvimento da Camada 2

Ideal para aplicações que precisam de:

• •Elevada taxa de transações
• •Baixos custos
• •Processamento rápido
• •Escalabilidade

Desenvolvimento da Camada 3

Perfeito para criar:

• •Interfaces fáceis de usar
• •Aplicações para consumidores
• •Integração com sistemas tradicionais
• •Experiência do utilizador melhorada

Muitos projetos de blockchain operam em várias camadas para atingir os seus objetivos. Por exemplo:

• •Uma dApp pode ser executada no Arbitrum (Camada 2)
• •A Arbitrum depende da Ethereum (Camada 1)
• •Tudo se conecta através de protocolos entre cadeias (Camada 0)
• •Os utilizadores interagem através de interfaces de carteira (Camada 3)

As empresas podem aproveitar diferentes camadas estrategicamente:

• •Camada 0: Operações entre cadeias e interoperabilidade
• •Camada 1: Armazenamento seguro de dados confidenciais e operações essenciais
• •Camada 2: Processamento de transações de alto volume
• •Camada 3: Aplicações e interfaces fáceis de usar

Essa configuração oferece às empresas ferramentas escaláveis e confiáveis para a implementação da blockchain.

A abordagem modular da arquitetura blockchain é valiosa porque permite a flexibilidade e a escalabilidade necessárias para que grandes empresas criem aplicações em vários setores.

Ao entender como essas diferentes camadas funcionam, as empresas podem tomar decisões informadas sobre quais tecnologias funcionarão melhor para seus objetivos específicos - seja melhorar a segurança, aumentar a velocidade, reduzir custos ou aprimorar a interação do utilizador.

A abordagem em camadas garante que a tecnologia blockchain possa continuar a evoluir e a expandir-se, mantendo os princípios fundamentais de descentralização e segurança que a tornam tão valiosa para as aplicações modernas.