Layer-1 refere-se a uma rede de base, como Bitcoin, BNB Chain ou Ethereum, e sua infraestrutura subjacente. Blockchains de layer-1 são capazes de validar e finalizar transações sem a necessidade de outra rede.

Como vimos com o Bitcoin, é difícil fazer melhorias na escalabilidade das redes de layer-1. Como solução, os desenvolvedores criam protocolos layer-2 que dependem da rede layer-1 para obter segurança e consenso. A Lightning Network do Bitcoin é um exemplo de protocolo layer-2. Ela permite que os utilizadores façam transações livremente antes de registá-las na blockchain principal.

Neste artigo da Binance Academy, vamos saber mais em detalhe o que é afinal uma blockchain layer-1.

Introdução

Layer-1 e layer-2 são termos que nos ajudam a entender a arquitetura de diferentes blockchains, projetos e ferramentas de desenvolvimento. Para entender a relação entre Polygon e Ethereum ou Polkadot e as suas parachains, é importante aprender sobre as diferentes camadas (layers) de blockchain.

Layer-1 é outro nome dado a uma blockchain de base. BNB Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) e Solana são todos protocolos layer-1. Referimo-nos a eles como layer-1 porque são redes principais dentro do seu respetivo ecossistema. Por outro lado, existem “off-chains” (blockchains secundárias) e outras soluções de layer-2 que são construídas sobre a base das blockchains principais.

Por outras palavras, um protocolo é classificado como layer-1 quando processa e finaliza transações na sua própria blockchain. Protocolos layer-1 também possuem o seu próprio token nativo, usado para pagar taxas de transação.

Um problema comum com as redes de layer-1 é a falta de escalabilidade. O Bitcoin e outras grandes blockchains têm tido dificuldades para processar transações em períodos de muita procura. O Bitcoin usa o mecanismo de consenso Proof of Work (PoW), que requer muitos recursos computacionais.

Embora o PoW garanta descentralização e segurança, as redes PoW também tendem a desacelerar quando o volume de transações é muito alto. Isso aumenta o tempo de confirmação de cada transação e eleva o preço das taxas.

Os desenvolvedores de Blockchain trabalham em soluções de escalabilidade há muitos anos, mas ainda há muita discussão sobre as melhores alternativas. Algumas opções para melhorar a escalabilidade de blockchains layer-1 são:

1. Aumento do tamanho de bloco, dessa forma permitindo que mais transações sejam processadas em cada bloco.

2. Alteração do mecanismo de consenso, como vai ser o caso da atualização da Ethereum 2.0.

3. Implementação de “sharding”, uma forma de fragmentação da base de dados.

[na próxima semana, publicaremos um artigo específico sobre Ethereum 2.0]

As melhorias de layer-1 exigem muito trabalho para serem implementadas. Em muitos casos, nem todos os utilizadores da rede concordarão com a mudança. Isso pode dividir a comunidade ou até mesmo provocar um “hard fork”, como aconteceu com o Bitcoin e o Bitcoin Cash em 2017.

Um exemplo de uma solução layer-1 para o problema de escalabilidade é o protocolo SegWit (“segregated witness”) do Bitcoin. Ele aumentou a taxa de transferência do Bitcoin alterando a maneira como os dados do bloco são organizados (as assinaturas digitais já não fazem parte do input da transação). Essa mudança proporcionou mais espaço para transações em cada bloco, sem afetar a segurança da rede.

O SegWit foi implementado por meio de um “soft fork” compatível com versões anteriores da blockchain. Ou seja, mesmo os “nodes” de Bitcoin que ainda não foram atualizados para incluir o SegWit são capazes de processar transações.

Layer-1 vs. Layer-2

Mas quando se trata de melhorias, nem tudo é solucionável na layer-1. Devido a restrições tecnológicas, certas mudanças são difíceis ou quase impossíveis de serem feitas na blockchain principal. A Ethereum, por exemplo, está a atualizar o seu sistema para o Proof of Stake (PoS), mas esse processo pode ainda demorar anos.

Além disso, alguns casos de uso simplesmente não funcionam com a camada de layer-1, devido a problemas de escalabilidade. Um jogo de blockchain pode não ser capaz de usar a rede Bitcoin devido aos longos períodos de confirmação das transações. No entanto, a segurança e a descentralização da layer-1 ainda podem ser interessantes para o jogo. A melhor opção é construir sobre a rede de base com uma solução de layer-2.

Lightning Network

As soluções de layer-2 são construídas sobre a camada de layer-1 e contam com essa base para finalizar suas transações. Um exemplo famoso é a Lightning Network. Quando há muito tráfego, a rede Bitcoin pode levar horas para processar transações. A Lightning Network permite que os utilizadores façam pagamentos rápidos com Bitcoin fora da blockchain principal. Posteriormente, o saldo final é relatado à blockchain principal e atualizado. Isso basicamente agrupa as transações de todos num registo final, economizando tempo e recursos.

Considerações finais

Atualmente, o ecossistema blockchain tem várias redes de layer-1 e protocolos de layer-2. Pode ser confuso no início, mas assim que entendemos os conceitos básicos, fica mais fácil entender a estrutura geral e a arquitetura.

Esse conhecimento pode ser útil ao estudar novos projetos de blockchain, especialmente os que têm o foco na interoperabilidade de rede e soluções cross-chain.