Prefácio

Como a maior rede blockchain descentralizada que suporta contratos inteligentes, a Ethereum pode fornecer vários aplicativos e serviços descentralizados. No entanto, à medida que o número de usuários aumenta, o Ethereum enfrenta desafios como baixa velocidade de transação, altas taxas e escalabilidade limitada. Para resolver esses problemas, muitos desenvolvedores e equipes de projeto adotaram sidechains, que envolvem o estabelecimento de um ou mais blockchains paralelos fora da Mainnet Ethereum e a interação com a Mainnet por meio de certos mecanismos.

Sidechains podem projetar seus próprios algoritmos de consenso, regras de transação, mecanismos de segurança, etc., com base em diferentes necessidades e cenários, melhorando assim a eficiência, reduzindo custos e aumentando a flexibilidade. Ao integrar-se com a Ethereum Virtual Machine (EVM), as sidechains podem manter a compatibilidade e a interoperabilidade com a Ethereum Mainnet.

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

Como funcionam as cadeias laterais

• Algoritmos de consenso
  Uma sidechain é uma blockchain que roda fora da Mainnet Ethereum e permite a troca de ativos e dados com a Mainnet. Dependendo de suas necessidades e objetivos específicos, uma sidechain pode estabelecer seu próprio mecanismo de consenso dedicado e regras para aumentar a escalabilidade e a eficiência, reduzir a carga na Mainnet e diminuir os custos de transação, tudo sem afetar a Mainnet.

Atualmente, a Ethereum utiliza o mecanismo de consenso Proof of Stake (PoS). No entanto, as sidechains têm a flexibilidade de escolher algoritmos de consenso alternativos que melhor atendam às suas necessidades. Algoritmos de consenso comumente usados para sidechains incluem Proof of Authority (PoA), Delegated Proof of Stake (DPoS), Proof of Stake (PoS), Proof of Work (PoW) ou modelos híbridos.

Diferentes mecanismos de consenso são frequentemente adotados para melhorar a velocidade de geração de blocos e a taxa de transferência de sidechains. Os parâmetros de bloco das sidechains, como tamanho do bloco, tempo do bloco, recompensas do bloco e ajustes de dificuldade, geralmente são definidos de maneira diferente da Ethereum Mainnet. Esses parâmetros têm impactos significativos no desempenho e nos modelos econômicos do blockchain e também podem afetar a compatibilidade e o equilíbrio entre diferentes redes blockchain.

• Parâmetros do bloco
  O Ethereum Mainnet normalmente possui configurações de parâmetro de bloco conservadoras, como tempos de bloco mais lentos e tamanhos de bloco menores, para garantir a descentralização e a segurança do blockchain. Por outro lado, as sidechains geralmente adotam tempos de bloco mais rápidos e tamanhos de bloco maiores para obter maior rendimento, velocidades de transação mais rápidas e custos de transação mais baixos.

No entanto, essa abordagem pode prejudicar a descentralização e a segurança da sidechain. Tempos de bloco rápidos e tamanhos de bloco grandes podem aumentar a dificuldade de executar nós completos, levando a um pequeno número de “supernós” responsáveis por proteger a cadeia. Nesses casos, há uma maior possibilidade de conluio entre nós validadores ou ataques maliciosos contra a cadeia.

• Compatibilidade EVM
  Algumas sidechains são projetadas para serem compatíveis com EVM e são capazes de executar contratos inteligentes implantados na rede Ethereum. Eles podem aproveitar diretamente o ecossistema Ethereum e as ferramentas de desenvolvimento e oferecer suporte a contratos inteligentes escritos em Solidity, bem como outras linguagens de contratos inteligentes EVM.

Para desenvolvedores que buscam expandir 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 aplicativos descentralizados.

No entanto, o uso de sidechains também envolve certos riscos. Cada sidechain é responsável por sua segurança e não herda as propriedades de segurança do Ethereum. Portanto, sidechains são mais suscetíveis a comportamentos maliciosos ou outros ataques.

• transferência de ativos
  Para se tornar uma sidechain da Ethereum Mainnet, a blockchain deve ser capaz de facilitar a transferência de ativos de e para a Ethereum Mainnet. Isso é obtido usando uma ponte blockchain. As pontes usam contratos inteligentes implantados na Ethereum Mainnet e uma cadeia lateral para controlar a ponte de fundos entre eles, permitindo que eles se comuniquem e troquem dados entre si.

Ao usar uma ponte, os ativos não são transferidos fisicamente de um blockchain para outro. Em vez disso, é empregado um mecanismo de cunhagem e queima de fichas. Os ativos enviados para o contrato inteligente da ponte são bloqueados e recebidos pelos retransmissores responsáveis por verificar as transações do usuário. Após passar pelas verificações de segurança, é gerado um recibo conhecido como “Simple Payment Verification” (SPV) e a transação cross-chain é encaminhada para a cadeia de destino. Na outra ponta da ponte, tokens equivalentes são cunhados.

Esse método de transação também é conhecido como “peg bidirecional”, que pode facilmente transferir ativos apostando e desbloqueando ativos equivalentes em diferentes cadeias por meio de contratos inteligentes.

Fonte da imagem: Universidade Web3

Vantagens das Sidechains

• Aliviando o congestionamento no Ethereum
  As sidechains podem aliviar a carga na Mainnet, melhorando o rendimento geral e a eficiência do sistema blockchain.

• Apoiar diferentes mecanismos de consenso
  Sidechains podem usar diferentes mecanismos de consenso para fornecer aplicativos de serviço personalizados.

• Oferecendo maior privacidade
  As sidechains podem empregar tecnologia de criptografia mais avançada para proteger a privacidade e a segurança das transações.

• Permitindo maior interoperabilidade e capacidade de composição
  Sidechains podem ser dimensionados horizontal e verticalmente, criando um ecossistema multi-chain que facilita uma melhor interoperabilidade entre diferentes blockchains.

• Abra mais oportunidades para expansão de aplicativos
  Sidechains compatíveis com EVM permitem que os dApps se expandam para outras redes blockchain, promovendo uma comunidade de usuários maior.

Desvantagens das Sidechains

• Menor segurança
  A segurança das sidechains depende do mecanismo de consenso e do número e qualidade dos validadores. Se o mecanismo de consenso for fraco ou os validadores não forem confiáveis, a sidechain pode ficar vulnerável a ataques ou falhas, levando à perda ou adulteração de dados.

• Problemas de compatibilidade
  Sidechains e Mainnet podem usar diferentes estruturas de blocos, linguagens de contratos inteligentes, regras de transição de estado, etc. Isso pode resultar em erros ou falhas nas transferências de ativos ou execuções de contratos.

• Limitações de disponibilidade
  Sidechains podem ser afetados por atrasos de rede, problemas de nó offline ou congestionamento em pontes de cadeia cruzada, impedindo que os usuários enviem ou recebam dados de transação em tempo hábil.

• riscos de centralização
  As sidechains normalmente operam independentemente da Mainnet e possuem seus próprios mecanismos de consenso e validadores. Se a maioria dos validadores estiver concentrada em algumas instituições ou indivíduos, a confiabilidade e a segurança da sidechain podem ser comprometidas.

• Alta complexidade de desenvolvimento
  As redes Sidechain têm muitos parâmetros que diferem da Mainnet, exigindo consideração de compatibilidade, balanceamento de carga, gargalos de desempenho e possíveis problemas que podem surgir durante o uso, exigindo maior conhecimento técnico.

Principais projetos de sidechain

• Polígono
  A blockchain Polygon é uma das soluções populares de dimensionamento da Ethereum, usando o mecanismo de consenso PoS para aumentar a eficiência e a escalabilidade das redes blockchain. Ele consegue isso criando múltiplas cadeias paralelas, também conhecidas como cadeias filhas, que são conectadas à Ethereum Mainnet e podem personalizar seus mecanismos de segurança, governança e consenso.

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

Como uma sidechain da Ethereum, a Polygon fornece transações on-chain rápidas, econômicas e seguras, e seu modelo de consenso de dimensionamento multi-chain permite a interoperabilidade e a integração de dApps em diferentes chains.

A Polygon fez progressos significativos recentemente, incluindo a introdução do Polygon zkEVM, uma solução de escalabilidade para a Ethereum Virtual Machine (EVM) usando provas de conhecimento zero (ZK). Possui equivalência EVM, segurança e menor custo por meio do processamento em lote de transações. Além disso, ele usa a tecnologia Polygon Zero, que atualmente é a prova de ZK mais rápida do mundo, fornecendo melhor finalização do que outras soluções de Camada 2, como rollups otimistas.

O Polygon zkEVM é de código aberto e lançou o testnet público. A empresa de capital de risco Seven Seven Six também lançou uma iniciativa de US$ 200 milhões para apoiar o desenvolvimento de novos projetos com a Polygon. Atualmente, a Polygon se tornou a segunda maior blockchain da GameFi, com mais de 130.000 jogadores ativos diariamente.

• Skale
  Skale blockchain é um projeto focado no desenvolvimento de sidechain Ethereum. Ele utiliza o mecanismo de consenso PoS e emprega uma abordagem exclusiva chamada Elastic Sidechains para obter alto desempenho, mantendo a compatibilidade com o blockchain Ethereum. A Skale fornece infraestrutura eficiente, segura e econômica para dApps e contratos inteligentes.

Desde o lançamento da rede principal em junho de 2020, o Skale ganhou popularidade entre desenvolvedores e usuários que buscam soluções escaláveis e eficientes para aplicativos descentralizados. A principal característica da rede Skale é o uso de Elastic Sidechains, que são essencialmente redes blockchain independentes conectadas à Ethereum Mainnet. Os desenvolvedores podem criar e personalizar esses sidechains de acordo com suas necessidades para oferecer suporte a vários dApps e contratos inteligentes.

A rede Skale oferece funcionalidades e benefícios adicionais para desenvolvedores e usuários. Por exemplo, ele oferece suporte a várias linguagens e estruturas de programação, tornando conveniente para os desenvolvedores criar e implantar 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 tokennomics, a rede Skale usa SKL como sua criptomoeda nativa, com um suprimento total de 4 bilhões de tokens. Uma parte significativa do fornecimento de tokens é alocada para o desenvolvimento do ecossistema e para recompensar a comunidade.

• Cadeia de Gnose
  A Gnosis Chain, anteriormente conhecida como xDai Chain, é um projeto Ethereum sidechain que visa fornecer uma solução blockchain altamente escalável, segura e interoperável para dApps. O Gnosis Chain suporta velocidades de transação de até 1.000 TPS (transações por segundo) e emprega mecanismo de consenso PoS e verificação de contrato inteligente para segurança de rede. Além disso, o Gnosis Chain 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 aprimorados, 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 obter velocidades de transação mais rápidas e taxas mais baixas. Por fim, a Gnosis Chain fez parceria com a seguradora DeFi Nexus Mutual para fornecer serviços de seguro para a carteira Gnosis Safe.

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

Conclusão

Nesta lição, exploramos a aplicação da tecnologia sidechain no dimensionamento da blockchain Ethereum. Sidechains são blockchains independentes que rodam em paralelo com a Mainnet e interagem com ela por meio de mecanismos específicos para troca de dados e transferências de ativos, permitindo escalabilidade e suporte a aplicativos para a Mainnet. As sidechains têm o potencial de melhorar a velocidade das transações, reduzir custos e oferecer suporte a diversos cenários de aplicativos, trazendo mais possibilidades de inovação para aplicativos descentralizados. No entanto, ainda enfrentam algumas limitações e desafios em termos de segurança e descentralização.

Além de Polygon, Skale e Gnosis Chain, existem outros projetos, como Loom Network, Metis Andromeda e CrossBell, que estão desenvolvendo sidechains ativamente. Através desta lição, você pode ter adquirido uma compreensão considerável de sidechains. Na próxima lição, exploraremos a tão esperada tecnologia Rollups e nos aprofundaremos nas diversas soluções de escalabilidade Ethereum.

Destaques

• A Ethereum enfrenta problemas de escalabilidade e precisa lidar com problemas de velocidade e custos de transação. A tecnologia Sidechain é uma solução.
• Sidechains são blockchains independentes que rodam em paralelo com a Mainnet e permitem a troca de dados e transferências de ativos por meio de mecanismos específicos, alcançando escalabilidade e suporte de aplicativos para a Mainnet.
• As vantagens das sidechains incluem aliviar o congestionamento na blockchain Ethereum, oferecer suporte a diferentes mecanismos de consenso e parâmetros de bloco, fornecer maior privacidade, oferecer suporte a mais interoperabilidade e capacidade de composição e abrir novas possibilidades para aplicativos.
• As desvantagens dos sidechains incluem menor segurança, problemas de compatibilidade, limitações de disponibilidade, riscos de centralização e maior complexidade de desenvolvimento.
• Polygon, Skale e Gnosis Chain são projetos de sidechain bem conhecidos.