Blockchain para iniciantes: o que é uma blockchain modular?

Este artigo explica o que é uma blockchain modular e seus três modos diferentes, para todas as necessidades de aprendizado e compreensão.

Modo para iniciantes: a essência de blockchains modulares

Inicialmente, a abordagem inicial para o desenvolvimento de blockchains era monolítica, na qual uma única blockchain executava todas as funções necessárias (exemplo: Bitcoin, Ethereum e muitos outros L1s). No entanto, hoje esse projeto enfrenta desafios significativos de escalabilidade. As blockchains modulares oferecem uma solução a estes principais desafios, pois ao separar diversas funções, permite que camadas especializadas lidem com tarefas específicas. Essa abordagem modular oferece diversos valores importantes:

● Escalabilidade: ao permitir o processamento paralelo, as blockchains modulares podem lidar com um volume maior de transações, reduzindo as taxas e melhorando a eficiência.

● Flexibilidade: as atualizações independentes e as camadas personalizáveis permitem que os desenvolvedores otimizem a velocidade, a segurança e outros fatores.

● Segurança: medidas de segurança especializadas adaptadas a cada camada aumentam a segurança geral do sistema.

● Interoperabilidade: projetados para ser compatível com a comunicação cross-chain, as blockchains modulares facilitam a transferência contínua de dados e ativos entre redes.

Modo intermediário: blockchains monolíticas e o surgimento de soluções modulares

Há muito tempo, os pesquisadores de blockchains buscam criar um sistema ideal capaz de acomodar todos os usuários em uma única rede ou em uma cadeia de redes fortemente acopladas. Essa abordagem monolítica, em que uma única blockchain lida com todas as funções – processamento de transações, verificação de sua exatidão e obtenção de consenso – enfrenta desafios inerentes à escalabilidade. Os altos requisitos de hardwares significam que o aumento do processamento de transações exige um hardware mais potente para os nós, e o estabelecimento de um conjunto de validadores seguros e a manutenção de uma rede de consenso exigem uma sobrecarga significativa. Além disso, os aplicativos devem estar em conformidade com as regras predeterminadas da blockchain, limitando assim a flexibilidade e a adaptabilidade.

 

Esses desafios impulsionaram o desenvolvimento de blockchains modulares. Ao dividir as blockchains em camadas especializadas, cada uma otimizada para tarefas específicas, as blockchains modulares oferecem uma solução mais dimensionável e eficiente. Essa abordagem permite a distribuição de funções em múltiplas redes, aborda as limitações dos designs monolíticos e permite a criação de um sistema de blockchain mais otimizado, soberano, dimensionável e seguro.

 

Modo avançado: um mergulho mais profundo em blockchains modulares

À medida que o ecossistema de blockchain evolui, as blockchains modulares surgem também como uma solução de ponta, abordando de novas formas as limitações dos designs monolíticos. Elas oferecem melhorias significativas em escalabilidade, flexibilidade, segurança e interoperabilidade. No entanto, elas também introduzem novos desafios que devem ser gerenciados de forma eficaz para que o potencial total seja alcançado. Aqui, exploramos as principais vantagens das blockchains modulares, bem como os desafios trazidos com elas que precisam ser resolvidos.

 

Vantagens das blockchains modulares

Nesta parte, exploraremos como as blockchains modulares são mais aprimoradas do que o projeto monolítico original. Abaixo está um resumo das principais vantagens das blockchains modulares:

 

Atributo	Blockchains monolíticas	Blockchains modulares
Escalabilidade	Limitado pelo processamento de camada única	Aprimorado pelo processamento paralelo em camadas especializadas
Flexibilidade	Atualizações complexas e lentas; flexibilidade limitada do aplicativo	Atualizações independentes e mais rápidas; camadas personalizáveis
Segurança	Ponto único de falha; amplas medidas de segurança	Segurança personalizada por camada; superfície de ataque reduzida
Interoperabilidade	Interações cross-chain limitadas e complexas	Projetado para uma comunicação cross-chain de qualidade
Custo de eficiência	Custos operacionais e de hardware mais altos	Uso otimizado de recursos; custos operacionais mais baixos

 

Escalabilidade e desempenho

Em blockchains monolíticas, todas as tarefas são tratadas em uma única camada, limitando o rendimento das transações e dificultando cada vez mais a gestão do livro-razão. As blockchains modulares, por outro lado, separam as tarefas em camadas distintas, permitindo o processamento paralelo e aumentando significativamente a taxa de transferência de transações por segundo (TPS). As camadas de disponibilidade de dados lidam com o armazenamento e a acessibilidade, reduzindo a carga sobre os nós individuais e permitindo uma escalabilidade eficiente.

Flexibilidade e adaptabilidade

A atualização de uma blockchain monolítica é complexa e demorada, exigindo testes extensos e introduzindo riscos significativos. Os aplicativos devem estar em conformidade com as regras predeterminadas da blockchain, o que limita a flexibilidade. Por outro lado, as blockchains modulares permitem que camadas individuais sejam atualizadas de forma independente sem interromper todo o sistema, facilitando a implementação de melhorias. Os desenvolvedores podem escolher e combinar camadas que melhor atendam às suas necessidades, otimizando assim casos de uso específicos.

Segurança

As blockchains monolíticas devem implementar medidas de segurança que abranjam todas as funções, desafiando a otimização. Uma única camada que lida com todas as funções pode se tornar um ponto único de falha. No entanto, as blockchains modulares permitem que cada camada empregue medidas de segurança personalizadas, melhorando a segurança geral. A distribuição de funções em múltiplas camadas reduz a superfície de ataque, sendo que as camadas comprometidas não necessariamente afetam todo o sistema.

Interoperabilidade e capacidade de composição

As blockchains monolíticas oferecem interoperabilidade limitada e complexa, o que torna desafiadora o desenvolvimento de aplicações cross-chain. As blockchains modulares por outro lado são compatíveis com a interoperabilidade por design, permitindo a transferência contínua de dados e ativos entre redes. Isso facilita a criação de ecossistemas compostos em que diferentes camadas e aplicações interagem de forma fluida.

Eficiência de custo

Os requisitos mais altos de hardwares em blockchains monolíticas levam a custos operacionais mais altos. A capacidade limitada de processamento e a concorrência por espaço de bloco podem aumentar as taxas de transação. As blockchains modulares otimizam o uso de recursos distribuindo tarefas, reduzindo os custos gerais e aumentando o rendimento, o que ajuda a manter as taxas de transação mais baixas.

 

Desafios emergentes

Apesar de suas inúmeras vantagens, as blockchains modulares também enfrentam diversos desafios que precisam ser resolvidos para sua ampla adoção e sucesso, como por exemplo problemas de segurança e complexidade.

1. Segurança:

● Pontos de vulnerabilidade: embora as blockchains modulares distribuam funções em múltiplas camadas, elas introduzem novos pontos de vulnerabilidade, especialmente nas interfaces e pontes que conectam diferentes camadas. Dessa forma, cada ponto de transferência de dados ou ativos entre camadas ou sistemas pode ser potencialmente explorado por invasores.

● Ataques a pontes: as pontes, que permitem a interoperabilidade entre diferentes redes de blockchain, têm sido alvos frequentes de hackers. Incidentes de alto nível, como Solana-Ethereum Wormhole e os ataques à ponte Axie Infinity Ronin, resultaram em perdas significativas. Esses ataques exploraram vulnerabilidades nos protocolos de ponte, destacando a necessidade de medidas de segurança mais robustas.

● Coordenação de segurança entre camadas: garantir que os protocolos de segurança sejam implementados de forma consistente e eficaz em todas as camadas de uma blockchain modular é, sem dúvidas, um desafio. Cada camada pode ter seus próprios mecanismos de segurança, e a coordenação desses para proporcionar uma defesa unificada contra ataques exige um projeto cuidadoso, além de uma manutenção contínua.

2. Complexidade

● Complexidade de back-end: estabelecer a confiança e garantir a disponibilidade dos dados em sistemas modulares envolve mecanismos complexos que não são necessários em estruturas monolíticas. Por exemplo, garantir que os dados estejam disponíveis de forma consistente em múltiplos shards (fragmentos) ou camadas exige processos sofisticados de coordenação e validação, como amostragem aleatória e provas criptográficas. Essa complexidade pode aumentar também o risco de bugs e vulnerabilidades.

● Complexidade de front-end: para os usuários finais, a interação com sistemas modulares de blockchains pode ser mais complicada em comparação com os sistemas monolíticos. Os usuários podem precisar navegar por diversas interfaces e assinar várias transações, cada uma correspondendo a diferentes camadas ou funções do sistema modular. Essa complexidade adicional pode criar ainda desafios de usabilidade e aumentar o risco de erros do usuário.

● Integração e interoperabilidade: embora as blockchains modulares sejam projetadas para interoperabilidade, conseguir uma integração de qualidade entre diferentes camadas e sistemas externos continua sendo um desafio técnico. Garantir que diferentes módulos trabalhem juntos de forma eficiente sem introduzir latência ou vulnerabilidades de segurança requer engenharia avançada e testes rigorosos.

Resumo

As blockchains modulares representam um avanço significativo em relação aos projetos monolíticos, oferecendo maior escalabilidade, flexibilidade, segurança, interoperabilidade e eficiência de custos; no entanto, enfrentar os desafios de segurança e complexidade continua sendo crucial para a adoção generalizada e o sucesso das arquiteturas de blockchains modulares. Garantir uma segurança robusta em todas as interfaces e pontes, simplificar as interações do usuário e obter uma integração de qualidade entre diferentes camadas são etapas essenciais para o desenvolvimento futuro de blockchains modulares. À medida que o ecossistema de blockchain continua a evoluir, as blockchains modulares prometem um futuro mais dimensionável, seguro e adaptável para aplicativos e sistemas descentralizados.