Blockchain Modulares: Redefinindo Escalabilidade e Segurança do Blockchain
As blockchains modulares representam uma nova arquitetura de blockchain que melhora a escalabilidade, a segurança e a flexibilidade, separando as principais funções em camadas distintas. Este design aborda os gargalos de desempenho que os blockchains monolíticos tradicionais enfrentam ao lidar com grandes volumes de transações, ao mesmo tempo em que permite uma maior personalização do sistema.

O que é um Blockchain Modular?

Sistemas de blockchain monolíticos tradicionais, como o Ethereum e o Bitcoin, normalmente lidam com todas as tarefas em uma única cadeia, incluindo execução de transações, consenso (verificação de transações), armazenamento de dados e liquidação. Embora esta abordagem beneficie a segurança geral e a descentralização, muitas vezes encontra problemas de desempenho ao lidar com alta taxa de transações, verificação rápida e aplicações em grande escala. Blockchains modulares, através de uma arquitetura em múltiplas camadas, dividem essas funções em diferentes módulos, permitindo que cada módulo se concentre em tarefas específicas para alcançar uma alocação de recursos mais eficiente e otimização de desempenho.

Funções Chave

As blockchains modulares normalmente compreendem quatro módulos funcionais principais:

1. Consensus: Determina a ordem das transações e a criação de novos blocos, garantindo a autenticidade das transações. A camada de consenso garante que os nós da rede concordem com uma única versão do livro-razão.
2. Execução: Processa transações e atualiza o estado da blockchain, atuando como um motor de computação para executar contratos inteligentes.
3. Disponibilidade de Dados: Armazena dados de transações, garantindo que os dados estejam sempre disponíveis para os nós baixarem e verificarem, formando a base para a transparência e segurança da blockchain.
4. Compensação: Fornece finalidade de transação, garantindo que as transações não possam ser alteradas uma vez confirmadas, e atua como a camada de arbitragem para disputas entre cadeias.

Como funcionam as Blockchains Modulares

O conceito central das blockchains modulares é decompor as várias funções de uma blockchain em módulos diferentes, cada um gerido por diferentes cadeias. As arquiteturas tradicionais de blockchains monolíticas normalmente gerem todas as tarefas—execução, consenso, liquidação e disponibilidade de dados—em uma única cadeia. Embora esta estrutura seja direta, a sua escalabilidade e desempenho tendem a diminuir à medida que a atividade on-chain aumenta. As blockchains modulares, ao compartimentar estas funções, permitem que diferentes blockchains se concentrem em tarefas específicas, alcançando um equilíbrio entre escalabilidade, descentralização e eficiência. Aqui está uma análise detalhada de como as blockchains modulares operam:

1. Camada de Execução A camada de execução lida e verifica todas as transações, gerindo as mudanças de estado na blockchain. Diferentes cadeias podem adotar várias arquiteturas e estratégias de otimização na camada de execução, como a tecnologia Rollup e mecanismos de fragmentação, para aumentar a velocidade e eficiência de execução das transações. Esta flexibilidade permite que a camada de execução se ajuste com base em necessidades específicas, otimizando o tempo de execução e reduzindo as taxas de transação.
2. Camada de Consenso A camada de consenso é responsável pela comunicação e coordenação entre os nós na rede para alcançar acordo sobre a ordem das transações. A descentralização e a segurança desta camada determinam a robustez de todo o sistema de blockchain. Por exemplo, a Prova de Participação (PoS) pode fornecer um mecanismo de consenso eficiente para a camada de consenso, alcançando maior throughput enquanto garante segurança. Ao desacoplar-se de outras camadas modulares, a camada de consenso pode ser dimensionada e otimizada independentemente.
3. A camada de liquidação valida a validade da transação, gerencia a ponte de ativos e o fluxo entre as camadas de execução, e garante a segurança das interações entre cadeias. Esta camada geralmente depende de uma blockchain base mais robusta e segura (como o Ethereum) e completa a validação e liquidação através de contratos inteligentes, garantindo a finalidade das transações entre cadeias.
4. Camada de Disponibilidade de Dados (DA) A camada de disponibilidade de dados garante que todos os dados de transações sejam acessíveis aos nós de validação. A independência desta camada proporciona às blockchains modulares um mecanismo eficiente de gestão de dados, utilizando técnicas como fragmentação de dados e amostragem para reduzir os requisitos de armazenamento e permitir que nós leves participem na validação de dados. Por exemplo, a tecnologia de "amostragem de disponibilidade de dados" da Celestia permite que os nós determinem a disponibilidade de todos os dados através da amostragem de uma pequena quantidade de dados, alcançando assim uma verificação eficiente de dados on-chain.
   O modelo operacional de blockchain modular permite que cada camada seja otimizada com base em seus próprios requisitos, evoluindo independentemente. Uma vez que as camadas já não precisam de funcionar na mesma cadeia, os desenvolvedores podem selecionar a cadeia apropriada para cumprir tarefas específicas, abordando assim os compromissos entre escalabilidade, segurança e eficiência.

Principais Tipos

As blockchains modulares podem ser configuradas de forma flexível combinando as camadas de execução, consenso, liquidação e disponibilidade de dados para formar vários designs estruturais que atendam a diferentes requisitos on-chain. Com base na combinação desses módulos, os principais tipos de blockchains modulares incluem os seguintes:

1. Arquitetura de Camada 1 e Camada 2 A arquitetura modular mais básica de blockchain é o design em camadas da Camada 1 e Camada 2. A Camada 1 serve como a cadeia base subjacente, lidando principalmente com consenso e liquidação, enquanto a Camada 2 é uma cadeia dedicada à execução, usando a tecnologia Rollup para aumentar a capacidade de processamento. A Celestia adota essa abordagem, suportando várias redes de Camada 2 (como Arbitrum e Optimism) que a utilizam como uma camada de disponibilidade de dados, melhorando assim a escalabilidade.
2. Execução, Liquidação e Arquitetura da Camada DA Nesta arquitetura, as camadas de execução, liquidação e disponibilidade de dados são ainda mais desacopladas. A camada de execução concentra-se na agregação e processamento de transações, a camada de liquidação verifica e armazena o estado final da execução, e a camada de disponibilidade de dados garante a acessibilidade e a segurança do armazenamento de dados. A independência de cada módulo é mais forte. O Validium é uma aplicação desta arquitetura, representando outra forma de Rollup que processa transações off-chain antes de enviar dados para L1, com uma camada de disponibilidade de dados separada.
3. Arquitetura Sovereign Rollup Os rollups soberanos funcionam tanto como camada de execução quanto de liquidação, com blocos de dados publicados diretamente no rollup. Ao contrário dos rollups de contratos inteligentes, os rollups soberanos gerenciam a validade e a ordenação das transações por meio de seus próprios nós de validação, em vez de depender da validação na camada de contrato inteligente. Os rollups soberanos controlam autonomamente os processos de execução e liquidação, enquanto a camada DA garante a disponibilidade dos dados.

Vantagens e Desafios

Vantagens:

• Escalabilidade Melhorada: Cada módulo concentra-se numa tarefa específica, melhorando significativamente o débito da blockchain sem comprometer a descentralização.
• Flexibilidade e interoperabilidade: O design modular de blockchain facilita a colaboração entre diferentes cadeias de Camada 1 e Camada 2, permitindo que os desenvolvedores escolham livremente máquinas virtuais e pilhas de tecnologia com base nas necessidades reais.
• Suporte para Aplicações Multifuncionais: A estrutura modular permite aos desenvolvedores criar aplicações descentralizadas (DApps) eficientes e seguras com facilidade, desbloqueando mais possibilidades para diversos casos de uso.

Desafios:

• Complexidade de Desenvolvimento: O design de vários níveis das blockchains modulares aumenta a dificuldade de desenvolvimento e os requisitos técnicos tanto para os utilizadores como para os programadores, o que pode abrandar a adoção.
• Falta de Testes Maduros: Comparado aos chains monolíticos tradicionais, os blockchains modulares têm testes e validação limitados em aplicações práticas. As chains maduras passaram por extensos testes, enquanto as redes modulares ainda estão a alcançar.

Exemplos de Projeto

Celestia: Como líder no espaço de blockchain modular, Celestia é um blockchain modular focado na disponibilidade de dados que garante a acessibilidade aos dados de transação através da amostragem de disponibilidade de dados. Permite que as redes de Camada 2, como rollups, aproveitem sua funcionalidade de armazenamento de dados, reduzindo o fardo da cadeia principal.
Dymension: A Dymension oferece blockchain modular de implantação rápida "RollApps" e divide a estrutura de rede em front-end e back-end, semelhante à arquitetura tradicional de pilha de aplicativos. O Dymension garante uma comunicação eficiente entre RollApps e aproveita uma rede de disponibilidade de dados para armazenamento e provisionamento de dados.

Conclusão

As blockchains modulares oferecem um novo caminho para o espaço blockchain, aumentando a escalabilidade e flexibilidade ao modularizar funções-chave e lançar as bases técnicas para mais desenvolvimento de DeFi e outras aplicações descentralizadas. Embora ainda em fases iniciais, as blockchains modulares prometem superar os desafios técnicos atuais, proporcionando maior desempenho e segurança para redes distribuídas.