Prefácio

Sendo a maior rede de blockchain descentralizada que apoia contratos inteligentes, a Ethereum pode fornecer várias aplicações e serviços descentralizados. No entanto, à medida que o número de utilizadores aumenta, a Ethereum enfrenta desafios como velocidade lenta da transação, taxas elevadas e escalabilidade limitada. Para resolver esses problemas, muitos desenvolvedores e equipas de projetos adotaram cadeias laterais, que envolvem o estabelecimento de uma ou mais blockchains paralelas fora do Ethereum Mainnet e interagir com a Mainnet através de certos mecanismos.

As cadeias laterais podem desenhar os seus próprios algoritmos de consenso, regras de transação, mecanismos de segurança, etc., com base em diferentes necessidades e cenários, aumentando assim a eficiência, reduzindo custos e aumentando a flexibilidade. Ao integrar-se com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), as cadeias laterais podem manter a compatibilidade e a interoperabilidade com a Ethereum Mainnet.

Atualmente, o rendimento médio de transações da Ethereum Mainnet é de apenas 15 transações por segundo, enquanto as empresas de pagamento tradicionais, como a Visa, podem lidar com milhares ou até dezenas de milhares de transações por segundo. Ao utilizar cadeias laterais, espera-se que a Ethereum melhore significativamente o seu rendimento. Nesta lição, vamos introduzir os conceitos básicos, princípios e tipos de cadeias laterais e analisar o papel e os desafios das cadeias laterais no ecossistema Ethereum.

Como funcionam as Sidechains

• Algoritmos de consenso
  Uma cadeia lateral é uma blockchain que corre fora do Ethereum Mainnet e permite a troca de ativos e dados com a Mainnet. Dependendo das suas necessidades e objetivos específicos, uma sidechain pode estabelecer o seu próprio mecanismo de consenso dedicado e regras para aumentar a escalabilidade e a eficiência, reduzir o peso sobre o Mainnet e reduzir os custos de transação, tudo sem afetar a Mainnet.

Atualmente, a Ethereum utiliza o mecanismo de consenso da Prova de Comparticipação (OP). No entanto, as cadeias laterais têm a flexibilidade de escolher os algoritmos de consenso alternativos que melhor se adaptam às suas necessidades. Os algoritmos de consenso normalmente utilizados para cadeias laterais incluem Prova de Autoridade (PoA), Prova de Aposta Delegada (DPOs), Prova de Aposta (POs), Prova de Trabalho (PoW) ou modelos híbridos.

Muitas vezes são adotados mecanismos de consenso diferentes para melhorar a velocidade de geração de blocos e o rendimento das cadeias laterais. Os parâmetros de bloco das cadeias laterais, tais como tamanho do bloco, tempo do bloco, recompensas do bloco e ajustes de dificuldade, são geralmente definidos de forma diferente da Ethereum Mainnet. Estes parâmetros têm impactos significativos no desempenho e nos modelos económicos da blockchain e também podem afetar a compatibilidade e o equilíbrio entre diferentes redes blockchain.

• Parâmetros de bloco
  O Ethereum Mainnet normalmente tem configurações de parâmetros de bloco conservadoras, como tempos de bloco mais lentos e tamanhos de blocos menores, para garantir a descentralização e a segurança da blockchain. Em contraste, as cadeias laterais geralmente adotam tempos de bloco mais rápidos e tamanhos de blocos maiores para alcançar um rendimento mais elevado, velocidades de transação mais rápidas e custos de transação mais baixos.

No entanto, esta abordagem pode prejudicar a descentralização e a segurança da cadeia lateral. Os tempos de bloco rápidos e os tamanhos grandes de blocos podem aumentar a dificuldade de executar nós completos, levando a que um pequeno número de “supernós” seja responsável pela segurança da cadeia. Nesses casos, há uma maior possibilidade de conluio entre a validação de nós ou ataques mal-intencionados contra a cadeia.

• Compatibilidade EVM
  Algumas cadeias laterais foram concebidas para serem compatíveis com o EVM e conseguem executar contratos inteligentes implementados na rede Ethereum. Podem aproveitar diretamente o ecossistema Ethereum e as ferramentas de desenvolvimento, e apoiar contratos inteligentes escritos em Soliity, bem como outras linguagens de contrato inteligente do EVM.

Para os desenvolvedores que procuram expandir-se para além do ecossistema Ethereum, as sidechains servem como uma solução de escalabilidade eficaz, que pode reduzir os custos de transação e permitir uma execução mais rápida de aplicações descentralizadas.

No entanto, usar cadeias laterais também acarreta certos riscos. Cada sidechain é responsável pela sua segurança e não herda as propriedades de segurança da Ethereum. Portanto, as cadeias laterais são mais suscetíveis a comportamentos maliciosos ou outros ataques.

• Transferência de ativos
  Para se tornar um sidechain de Ethereum Mainnet, a blockchain deve ser capaz de facilitar a transferência de ativos de e para a Ethereum Mainnet. Isso é conseguido usando uma ponte de blockchain. As pontes usam contratos inteligentes implementados na Ethereum Mainnet e uma cadeia lateral para controlar a ponte de fundos entre eles, permitindo-lhes comunicar e trocar dados entre si.

Ao usar uma ponte, os ativos não são transferidos fisicamente de uma blockchain para outra. Em vez disso, é utilizado um mecanismo de cunhar e queimar fichas. Os ativos enviados para o contrato inteligente bridge estão bloqueados e recebidos pelos retransmissores responsáveis por verificar as transações de usuários. Depois de passar por verificações de segurança, é gerado um recibo conhecido como “Verificação de Pagamento Simples” (SPV) e a transação entre cadeias é encaminhada para a cadeia de destino. Do outro lado da ponte, são cunhas equivalentes.

Este método de transação também é conhecido como um “jogo bidirecional”, que pode facilmente transferir ativos por apostas e desbloquear ativos equivalentes em diferentes cadeias através de contratos inteligentes.

Fonte de imagem: Universidade Web3

Vantagens das Sidechains

• Aliviar o congestionamento das Ethereum
  Sidechains pode aliviar o ónus sobre a Mainnet, melhorando o rendimento geral e a eficiência do sistema de blockchain.

• Apoiar diferentes mecanismos de consenso
  Sidechains pode usar mecanismos de consenso diferentes para fornecer aplicações de serviço personalizadas.

• Oferecer privacidade reforçada
  Sidechains pode empregar tecnologia de encriptação mais avançada para proteger a privacidade e a segurança das transações.

• Permitir maior interoperabilidade e composabilidade
  as Sidechains podem ser dimensionadas horizontal e verticalmente, criando um ecossistema de várias cadeias que facilita uma melhor interoperabilidade entre diferentes blockchains.

• Abrir mais oportunidades para expansão de aplicações As
  cadeias laterais compatíveis com EVM permitem que os DAPPs se expandam para outras redes blockchain, fomentando uma comunidade de utilizadores maior.

Desvantagens das Sidechains

• Segurança mais baixa
  A segurança das cadeias laterais depende do mecanismo de consenso e do número e qualidade dos validadores. Se o mecanismo de consenso é fraco ou os validadores não são dignos de confiança, a cadeia lateral pode estar vulnerável a ataques ou falhas, levando a perda ou adulteração de dados.

• Problemas de compatibilidade com
  as cadeias laterais e a Mainnet podem usar estruturas de blocos diferentes, linguagens com contratos inteligentes, regras de transição de estados, etc. Isso pode resultar em erros ou falhas nas transferências de ativos ou execuções de contratos.

• Limitações de disponibilidade As
  cadeias laterais podem ser afetadas por atrasos na rede, problemas offline de nós ou congestionamento em pontes cruzadas, impedindo os utilizadores de enviar ou receber dados de transações em tempo útil.

• Riscos de centralização
  As Sidechains normalmente operam independentemente da Mainnet e têm os seus próprios mecanismos de consenso e validadores. Se a maioria dos validadores está concentrada em algumas instituições ou indivíduos, a confiabilidade e a segurança da cadeia lateral podem estar comprometidas.

• 
  As redes Sidechain com elevada complexidade de desenvolvimento têm muitos parâmetros que são diferentes do Mainnet, exigindo uma consideração sobre a compatibilidade, equilíbrio de carga, gargalos de desempenho e potenciais problemas que podem surgir durante a utilização, necessitando de conhecimentos técnicos mais elevados.

Os principais projetos Sidechain

• 
  A blockchain Polygon Polygon é uma das populares soluções de escala Ethereum, que usa o mecanismo de consenso de OP para aumentar a eficiência e a escalabilidade das redes blockchain. Consegue isso criando várias cadeias paralelas, também conhecidas como cadeias infantis, que estão ligadas ao Ethereum Mainnet e podem personalizar os seus mecanismos de segurança, governação e consenso.

As principais vantagens da Polygon incluem reduzir os custos de transação, melhorar as velocidades de transação e apoiar uma ampla gama de casos de uso mantendo a compatibilidade e a interoperabilidade com a Ethereum. Além disso, a Polygon é uma plataforma aberta onde qualquer desenvolvedor pode criar e implantar as suas próprias cadeias infantis ou cadeias paralelas.

Como um sidechain lateral Ethereum, a Polygon fornece transações em cadeia rápidas, económicas e seguras, e o seu modelo de consenso de escalabilidade de várias cadeias permite a interoperabilidade e a integração de DAPPs em diferentes cadeias.

O polígono fez progressos significativos recentemente, incluindo a introdução do Polygon ZKEVM, uma solução de escalabilidade para a Máquina Virtual Ethereum (EVM) usando provas de zero conhecimento (ZK). Apresenta equivalência EVM, segurança e custo mais baixo através do processamento em lote de transações. Além disso, usa a tecnologia Polygon Zero, que atualmente é a mais rápida à prova de ZK do mundo, proporcionando melhor finalidade do que outras soluções de Camada 2 como acúmulos otimistas.

O Polygon ZKEVM é código aberto e lançou o teste público. A empresa de capital de risco Seven Six também lançou uma iniciativa de 200 milhões de dólares para apoiar o desenvolvimento de novos projetos com a Polygon. Atualmente, a Polygon tornou-se a segunda maior blockchain GameFi, com mais de 130 000 jogadores ativos diários.

• A
  blockchain da Skale Skale é um projeto focado no desenvolvimento da cadeia lateral Ethereum. Utiliza o mecanismo de consenso dos PO e emprega uma abordagem única chamada Elastic Sidechains para alcançar alto desempenho mantendo a compatibilidade com a blockchain Ethereum. O Skale fornece uma infraestrutura eficiente, segura e econômica para DAPPs e contratos inteligentes.

Desde o seu lançamento principal em junho de 2020, a Skale ganhou popularidade entre desenvolvedores e utilizadores que procuram soluções escaláveis e eficientes para aplicações descentralizadas. A característica principal da rede Skale é o uso de Elastic Sidechains, que são essencialmente redes de blockchain independentes ligadas à Ethereum Mainnet. Os desenvolvedores podem criar e personalizar essas cadeias laterais de acordo com as suas necessidades de suportar vários DAPPs e contratos inteligentes.

A rede Skale oferece funcionalidades e benefícios adicionais para desenvolvedores e utilizadores. Por exemplo, suporta várias linguagens de programação e frameworks, tornando conveniente para os desenvolvedores criarem e implementarem os seus DAPPs e contratos inteligentes. Além disso, oferece taxas de transação baixas e tempos de transação rápidos, oferecendo uma solução econômica e eficiente para os usuários.

Em termos de tokenomics, a rede Skale usa SKL como a sua criptomoeda nativa, com um fornecimento total de 4 mil milhões de fichas. Uma parte significativa do fornecimento de token é alocada para o desenvolvimento do ecossistema e premiando a comunidade.

• A Gnosis Chain
  Gnosis Chain, anteriormente conhecida como XDai Chain, é um projeto de cadeia lateral Ethereum que visa fornecer uma solução de blockchain altamente escalável, segura e interoperável para DAPPs. A Gnosis Chain suporta velocidades de transação de até 1.000 TPS (Transações por Segundo) e emprega o mecanismo de consenso de POs e a verificação inteligente de contratos para segurança da rede. Além disso, a Cadeia Gnosis é compatível com a rede Ethereum, permitindo a interoperabilidade com o ecossistema Ethereum.

Recentemente, a Gnosis Chain fez avanços tecnológicos significativos. Em primeiro lugar, introduziu uma nova versão com recursos melhorados, como velocidades de transação mais rápidas e segurança aprimorada. Além disso, a Gnosis Chain colaborou com a Polygon, integrando a carteira Gnosis Safe na rede Polygon para conseguir velocidades de transação mais rápidas e taxas mais baixas. Por último, a Gnosis Chain fez uma parceria com a seguradora DEFI Nexus Mutual para fornecer serviços de seguro para a carteira Gnosis Safe.

A tecnologia XomniBridge permite transferências de ativos em cadeia entre a Gnosis Chain e outras redes, como a Ethereum e a Binance Smart Chain. Isso permite que os usuários transfiram ativos entre redes diferentes sem depender de trocas centralizadas. Atualmente, muitas aplicações Ethereum, como a Chainlink e Aave, migraram para a Gnosis Chain, que desfruta de um ecossistema bem estabelecido que incorpora os protocolos DEFI, os jogos e os mercados NFT.

Conclusão

Nesta lição, exploramos a aplicação da tecnologia sidechain ao dimensionar a blockchain Ethereum. As cadeias laterais são blockchains independentes que funcionam em paralelo com a Mainnet e que interagem com ela através de mecanismos específicos de troca de dados e transferências de ativos, permitindo escalabilidade e suporte de aplicações para a Mainnet. As cadeias laterais têm potencial para melhorar a velocidade das transações, reduzir custos e apoiar cenários de aplicação diversos, trazendo mais possibilidades de inovação para aplicações descentralizadas. No entanto, eles ainda enfrentam algumas limitações e desafios em termos de segurança e descentralização.

Além de Polygon, Skale e Gnosis Chain, existem outros projetos, como a Loom Network, Metis Andromeda e CrossBell, que estão a desenvolver ativamente cadeias laterais. Com esta lição, pode ter ganho uma compreensão considerável das cadeias laterais. Na próxima lição, vamos explorar a altamente esperada tecnologia Rollups e aprofundar as diversas soluções de escalabilidade Ethereum.

DESTAQUES

• A Ethereum enfrenta problemas de escalabilidade e precisa resolver problemas de velocidade de transação e custos. A tecnologia Sidechain é uma solução.
• As cadeias laterais são blockchains independentes que funcionam em paralelo com a Mainnet e permitem a troca de dados e a transferência de ativos através de mecanismos específicos, alcançando a escalabilidade e o suporte de aplicações para a Mainnet.
• As vantagens das cadeias laterais incluem aliviar o congestionamento da blockchain Ethereum, apoiar diferentes mecanismos de consenso e blocos de parâmetros, proporcionar maior privacidade, apoiar mais interoperabilidade e capacidade de composição, e abrir novas possibilidades para aplicações.
• As desvantagens das cadeias laterais incluem menor segurança, problemas de compatibilidade, limitações na disponibilidade, riscos de centralização e maior complexidade de desenvolvimento.
• Polygon, Skale e Gnosis Chain são projetos bem conhecidos.