Blockchains Modulares: Redefinindo a Escalabilidade e Segurança da Blockchain
Blockchains modulares representam uma nova arquitetura de blockchain que aprimora a escalabilidade, segurança e flexibilidade, separando funções-chave em camadas distintas. Esse design aborda os gargalos de desempenho que as blockchains monolíticas tradicionais enfrentam ao lidar com grandes volumes de transações, além de permitir uma maior personalização do sistema.

O que é um Blockchain Modular?

Sistemas tradicionais de blockchain monolíticos, como Ethereum e 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 essa abordagem beneficie a segurança geral e a descentralização, frequentemente enfrenta problemas de desempenho ao lidar com alto rendimento de transações, verificação rápida e aplicações em grande escala. Blockchains modulares, por meio 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

Blockchains modulares geralmente compreendem quatro módulos funcionais principais:

1. Consenso: Determina a ordem das transações e a criação de novos blocos, garantindo a autenticidade das transações. A camada de consenso garante que os nós de rede concordem em uma única versão do livro-razão.
2. Execução: Processa transações e atualiza o estado do blockchain, atuando como um mecanismo 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. Settlement: Fornece finalidade da 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 diferentes módulos, cada um gerenciado por cadeias diferentes. As arquiteturas de blockchain monolíticas tradicionais geralmente gerenciam todas as tarefas - execução, consenso, liquidação e disponibilidade de dados - em uma única cadeia. Embora essa estrutura seja direta, sua escalabilidade e desempenho tendem a diminuir à medida que a atividade on-chain aumenta. As blockchains modulares, ao compartimentalizar essas 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 com e verifica todas as transações, gerenciando mudanças de estado na blockchain. Diferentes chains 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 de transações. Essa flexibilidade permite que a camada de execução escale 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 chegar a um acordo sobre a ordem das transações. A descentralização e a segurança nesta 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 escalada e otimizada independentemente.
3. Camada de Liquidação 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 um blockchain base mais robusto e seguro (como o Ethereum) e completa a validação e liquidação por meio 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 dessa camada fornece às blockchains modulares um mecanismo eficiente de gerenciamento de dados, utilizando técnicas como fragmentação de dados e amostragem para reduzir os requisitos de armazenamento e permitir que nós leves participem da 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 amostrando 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. Como as camadas não precisam mais ser executadas na mesma cadeia, os desenvolvedores podem selecionar a cadeia apropriada para cumprir tarefas específicas, abordando assim as compensações entre escalabilidade, segurança e eficiência.

Tipos Principais

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 de bloco modular mais básica é o design em camadas da Camada 1 e Camada 2. A Camada 1 serve como a cadeia de base subjacente, lidando principalmente com consenso e liquidação, enquanto a Camada 2 é uma cadeia dedicada à execução, utilizando a tecnologia Rollup para aumentar a capacidade de processamento. Celestia adota essa abordagem, suportando múltiplas redes da Camada 2 (como Arbitrum e Optimism) que a utilizam como camada de disponibilidade de dados, melhorando assim a escalabilidade.
2. Na arquitetura de camada de execução, liquidação e DA, as camadas de execução, liquidação e disponibilidade de dados são ainda mais desacopladas. A camada de execução concentra-se na compactação 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. 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 de Rollup Soberano 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 de dados.

Vantagens e Desafios

Vantagens:

• Escalabilidade aprimorada: Cada módulo se concentra em uma tarefa específica, melhorando significativamente o throughput do blockchain sem comprometer a descentralização.
• Flexibilidade e Interoperabilidade: O design modular da 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 aplicativos multifuncionais: A estrutura modular permite que os desenvolvedores criem aplicativos descentralizados eficientes e seguros (DApps) com facilidade, desbloqueando mais possibilidades para diversos casos de uso.

Desafios:

• Complexidade de Desenvolvimento: O design de várias camadas das blockchains modulares aumenta a dificuldade de desenvolvimento e os requisitos técnicos tanto para os usuários quanto para os desenvolvedores, o que pode retardar a adoção.
• Falta de Testes Maduros: Comparado aos blockchains monolíticos tradicionais, os blockchains modulares têm testes e validações limitados em aplicações práticas. Blockchains maduros passaram por extensos testes, enquanto as redes modulares ainda estão acompanhando.

Exemplos de Projeto

Celestia: Como líder no espaço de blockchain modular, Celestia é um blockchain modular focado em disponibilidade de dados que garante acessibilidade aos dados de transações por meio de amostragem de disponibilidade de dados. Ele permite que redes de Camada 2, como rollups, aproveitem sua funcionalidade de armazenamento de dados, reduzindo o ônus 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 de pilha de aplicativos tradicional. O Dymension garante uma comunicação eficiente entre os 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, melhorando a escalabilidade e a flexibilidade, modularizando funções-chave e estabelecendo a base técnica para o desenvolvimento de aplicativos descentralizados e DeFi adicionais. Embora ainda em estágios iniciais, as blockchains modulares são promissoras para superar os desafios técnicos atuais, oferecendo maior desempenho e segurança para redes distribuídas.