O que são blockchains layer 2?

Faça deploy de um smart contract na Ethereum durante horários de pico e observe suas taxas de transação dispararem, ou sua transação ficar presa na mempool por horas. Blockchains não são redes infinitamente escaláveis: o blockspace é inerentemente limitado e, conforme a demanda por esse espaço cresce, a UX se deteriora, o que pode ser um fator decisivo para apps: que builder quer usar uma chain onde cada deployment de código custa centenas de dólares? Que usuário gostaria de fazer swap de $20 em tokens em um app se as taxas de gas sozinhas custam $10?

Blockchains layer 2 resolvem esse problema.

O que é uma blockchain layer 2?

Uma blockchain Layer 2 move a computação e a execução de transações para fora de uma blockchain layer 1 fundamental, como Ethereum ou Bitcoin, enquanto ainda utiliza essa chain L1 para validar e proteger essas transações da L2. Em outras palavras, a L1 atua como uma espécie de câmara de compensação para a L2, garantindo que todas as transações da L2 e os saldos dos usuários estejam corretos, além disso a chain L1 armazena o estado da L2, de modo que a L2 obtém os benefícios de segurança adicionais da rede L1.

A mecânica de uma blockchain L2 é projetada para escala. As transações são executadas offchain, reduzindo a carga no blockspace mais congestionado da L1. E em vez de submeter o resultado de cada transação individualmente de volta à L1, as L2s agrupam centenas ou milhares de transações primeiro—e postam esses dados agregados na chain L1 em uma única transação. Provas matemáticas na L1 garantem a validade dessas transações sem a necessidade de reexecutar cada transação na chain L1.

O resultado final: as L2s obtêm os benefícios da segurança de uma L1 ao fazer o settlement de volta nessa chain, mas ganham um desempenho 100x melhor por uma fração do custo, movendo a computação e o sequenciamento de transações para offchain.

Os principais designs de L2

Existem vários tipos diferentes de designs de blockchain L2, incluindo rollups, state channels e sidechains, cada um fazendo trade-offs diferentes entre segurança, custo e velocidade. Vamos examinar mais de perto as diferenças entre essas várias implementações de L2.

Optimistic rollups

Optimistic rollups como Arbitrum e Optimism assumem que as transações são válidas por padrão—inocentes até que se prove o contrário. As transações primeiro são executadas na L2 e depois são postadas na Ethereum. Após isso, as transações entram em um período de contestação de sete dias, durante o qual validadores podem disputar transações inválidas. Se não forem contestadas, as transações se tornam finais.

O trade-off é claro: transações rápidas e baratas (porque não há custo computacional para provar que as transações estão corretas), mas essa economia vem com atrasos - uma espera de uma semana para que os saques de volta à Ethereum sejam finalizados.

Zero-knowledge rollups

ZK rollups como ZkSync Era, Starknet e Polygon zkEVM usam provas criptográficas para validar transações instantaneamente. A L2 gera uma prova de validade (SNARK ou STARK), a posta na Ethereum, e a Ethereum a verifica matematicamente. Nenhum período de contestação é necessário—as transações atingem a finalidade quase instantaneamente.

Essa liquidação instantânea vem com um custo: gerar provas de validade é computacionalmente caro, então os usuários pagam mais por esse prêmio de velocidade. ZK rollups também são uma tecnologia mais complexa. Optimistic rollups chegaram ao mercado antes da tecnologia ZK e têm uma participação de mercado significativamente maior. Embora, à medida que mais pesquisas tornem a tecnologia ZK mais viável, esse equilíbrio possa mudar.

State channels

State channels possibilitam transações peer-to-peer sem tocar na blockchain a cada interação—como abrir uma conta em um bar e acertar o saldo final no fim da noite. Redes como Lightning e Raiden implementam isso para casos de uso de transferências e pagamentos.

Como state channels não têm um conceito de estado global (usuários não conseguem ver a atividade ocorrendo dentro de um canal individual até que ele seja fechado), não é possível construir lógica de smart contract que interaja com o estado da chain, o que limita os casos de uso que podem ser construídos com state channels.

Sidechains

Sidechains como Polygon PoS rodam em paralelo à Ethereum (ou outra L1) com um mecanismo de consenso e rede de validadores independentes. O espaço de design para sidechains pode ser bastante amplo, mas geralmente sidechains compartilham algum tipo de relação com a L1, seja usando merge-mining, onde mineradores da L1 minam simultaneamente a L2, uma bridge nativa que permite que ativos se movam entre a L1 e a L2, ou usando a L1 para disponibilidade de dados ou settlement.

Dada a amplitude do design das sidechains, elas às vezes não são consideradas uma verdadeira "L2" da forma que os rollups são, mas sidechains podem oferecer uma implementação rápida e flexível para apps onde a segurança absoluta atrelada à L1 não é fundamental.

Os trade-offs de design de L2 importam

Cada L2 faz compromissos diferentes, e esses compromissos entre segurança, tempo de finalidade, custo e devex podem fazer uma grande diferença tanto na experiência do builder quanto na do usuário. Ao escolher a L2 certa para o seu negócio, você precisa pensar sobre quais requisitos o seu caso de uso precisa para ter sucesso:

• Segurança: Diferentes L2s oferecem diferentes tipos de garantias de segurança. Optimistic rollups herdam a segurança total da Ethereum, mas exigem fraud proofs. ZK rollups oferecem garantias matemáticas, mas dependem de criptografia complexa. Sidechains têm modelos de segurança independentes.
• Taxas de transação: Em algum nível, todas as L2s reduzem o custo em comparação a construir na L1, mas as reduções específicas podem variar bastante. ZK rollups têm custos mais altos de geração de provas, mas podem alcançar melhor compressão de dados na L1. Optimistic rollups têm uma economia mais simples, e por isso têm taxas de transação mais baixas, mas precisam armazenar mais dados onchain na L1, aumentando custos por outro vetor.
• Velocidade de confirmação: Optimistic rollups precisam de uma janela de contestação de 7 dias, enquanto ZK rollups e state channels podem oferecer finalidade quase instantânea. Com que rapidez você precisa da finalidade das transações? Qual o impacto para seus usuários se as transações forem periodicamente revertidas ao longo de uma janela de contestação de 7 dias?
• DevEx: Optimistic rollups geralmente oferecem melhor compatibilidade com EVM—muitas vezes você pode fazer deploy de código Solidity existente com poucas alterações. Para um ecossistema com ferramentas e código de template Solidity robustos, essa compatibilidade pode reduzir bastante o atrito no processo de construção. Compare isso com ZK rollups, que podem exigir aprender linguagens de programação e ferramentas totalmente novas.
• Descentralização: A maioria das L2s hoje usa sequenciadores centralizados, embora isso esteja começando a mudar, e algumas L2s são mais centralizadas do que outras. Quanto valor você dá a construir em uma rede descentralizada em relação aos outros trade-offs mencionados acima?

Seu caso de uso, e sua postura ideológica, vão determinar com qual solução de L2 você escolhe construir. Se você tiver mais perguntas sobre qual tipo de rollup é o mais adequado para o seu negócio, nossa equipe de rollups pode ajudar a orientar essa decisão. Você pode entrar em contato com nossa equipe de rollups aqui.

O futuro das chains L2

O cenário de L2s evolui rapidamente. Há apenas alguns anos, ninguém falava sobre L2s, muito menos construía sobre elas. Hoje, rollups têm centenas de milhões de usuários, com bilhões de dólares em valor transacional. Não há dúvida de que as L2s vieram para ficar, mesmo com muitas empresas optando por construir novas L1s sob medida para seu caso de uso (L2s vêm com custos operacionais menores, o que significa que as empresas podem reter mais de sua receita e focar em entregar valor aos clientes, de maneiras que simplesmente não são possíveis se você enfrentar o problema mais difícil de dar um cold-start na sua própria L1).

E conforme as blockchains L2 continuam ganhando participação de mercado, há muita inovação empolgante acontecendo no espaço para impulsionar as L2s ainda mais além.

A pesquisa em ZK continua a avançar a viabilidade mainstream do design ZK. Organizações como ZKSync Era, Scroll e Polygon zkEVM tornaram os ZK rollups compatíveis com EVM, eliminando a principal barreira de adoção para esses ecossistemas, e junto com esse trabalho, novos avanços reduzem continuamente os custos computacionais para gerar zk proofs.

Na frente otimista, equipes estão lançando trabalhos para integrar provas ZK em seu stack, viabilizando soluções dinâmicas onde as transações podem ser roteadas para diferentes sistemas de prova conforme a necessidade. Organizações também estão entregando melhor interoperabilidade entre diferentes chains L2, ajudando a trazer liquidez mais profunda e um ecossistema unificado.

Por fim, estamos até vendo o surgimento de L3s e appchains, chains dedicadas exclusivamente a apps individuais, customizadas para casos de uso específicos, desbloqueando otimizações e uma UX melhor que não são possíveis quando se compartilha o espaço da chain com outras entidades.

Começando com chains L2

Layer 2s não são um band-aid como solução de escala—eles estão funcionando em produção, suportando milhões de transações e impulsionando a adoção mainstream, em todos os diferentes tipos de designs.

A boa notícia é que as opções de L2 mais populares são compatíveis com EVM, e suas ferramentas Ethereum existentes funcionam nesses vários ambientes L2, incluindo Hardhat, Foundry e, claro, Alchemy.

Damos suporte a todas as principais L2s com nossa infraestrutura e conjunto de devtools para construir qualquer coisa onchain. Obtenha sua API key gratuita e faça sua primeira chamada de API para uma blockchain L2 líder e comece a explorar como é construir em um dos espaços onchain de crescimento mais rápido.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre uma layer 1 e uma layer 2?

Layer 1 se refere a uma blockchain base (como Ethereum ou Bitcoin) que lida com consenso, segurança e disponibilidade de dados e é totalmente independente. Layer 2s são redes secundárias construídas sobre uma L1 que lidam com computação e sequenciamento e agrupamento de transações fora da chain L1 para manter os custos baixos. As L2s então postam essas transações de volta na L1 e dependem da chain L1 para a segurança da rede.

As layer 2s são tão seguras quanto a Ethereum?

A maioria das L2s herda a segurança da Ethereum por meio de provas criptográficas ou mecanismos de detecção de fraude. Embora o modelo de segurança difira entre as soluções, L2s bem projetadas mantêm as mesmas garantias de segurança da chain base.

Quanto mais baratas são as transações em layer 2?

Os custos de transação em L2s costumam ser de 10 a 100x mais baratos que na mainnet da Ethereum. Durante alta congestão, a economia pode ser ainda maior. Uma transação que custa $50 na mainnet pode custar $0,50 ou menos em uma L2.

Posso mover ativos entre diferentes layer 2s?

A interoperabilidade direta entre L2s ainda está em desenvolvimento, mas você pode mover ativos entre L2s fazendo bridge de volta para a Ethereum primeiro, ou usando uma bridge de terceiros para mover ativos de uma chain para outra.

Preciso aprender novas linguagens de programação para desenvolvimento em layer 2?

A maioria das L2s suporta Solidity e as ferramentas de desenvolvimento Ethereum padrão. Algumas soluções, como StarkNet, originalmente exigiam Cairo, mas mesmo elas estão adicionando suporte a Solidity.

O que acontece se uma layer 2 sair do ar?

A maioria das L2s tem escape hatches que permitem aos usuários sacar fundos diretamente pela Ethereum mesmo se a L2 parar de operar. Às vezes chamada de "saques forçados", essa funcionalidade permite que os usuários recuperem seus ativos da L2 de volta para a L1, independentemente do estado da L2.