Escalabilidade do Ethereum:Como dimensionar o Ethereum

Ethereum está entre as blockchains mais ambiciosas quando se trata de dimensionamento. De fato, nenhum outro blockchain pode ter um roteiro de escala tão profundo quanto o do Ethereum. No entanto, o dimensionamento não é exclusivo do Ethereum, pois cada blockchain precisa ser dimensionado para se tornar relevante em um futuro mercado habilitado para blockchain.

O que é escalabilidade Blockchain?

A escalabilidade do Blockchain é a capacidade de uma rede blockchain de suportar uma alta taxa de transferência e processar muitas transações. Portanto, uma rede blockchain que pode processar muitas transações por segundo (TPS) é considerada escalável. Pelo contrário, blockchains com baixas taxas de transferência têm pouca escalabilidade.

Os sistemas descentralizados alcançam sua descentralização distribuindo o processo de tomada de decisão a todos os participantes da rede. Isso os torna superiores aos sistemas centralizados que dependem de autoridades centrais para tomar decisões. No entanto, exigir que muitas pessoas tomem decisões tem suas desvantagens.

Nos sistemas blockchain, a descentralização diminui a velocidade de processamento das transações porque cada nó da rede precisa validar as transações. O que acontece essencialmente é que todos os nós devem participar do processo de consenso. Cada blockchain tem um protocolo de consenso (um conjunto de regras) para orientar a validação da transação. Os nós também retransmitem transações e validações de bloco para outros nós para manter toda a rede atualizada. Como esse tipo de trabalho de validação é feito por cada nó, blockchains como Bitcoin e Ethereum têm uma baixa taxa de TPS, levando a problemas de escalabilidade.

No entanto, a maneira mais fácil para os desenvolvedores resolverem problemas de escalabilidade é sacrificar a descentralização e a segurança. O número de nós contribui para a descentralização de um blockchain. Quanto mais nós participam da descoberta de consenso de uma blockchain, mais descentralizada é essa blockchain. O trade-off é conhecido como o “trilema de escalabilidade do blockchain”. Trent McConaghy e o cofundador da Ethereum, Vitalik Buterin, cunharam esse termo para se referir ao fato de que os desenvolvedores de blockchain não podem alcançar descentralização, escalabilidade e segurança de uma só vez. Isso torna as blockchains limitadas, apesar de seus méritos.

Por que dimensionar uma blockchain?

A Visa processa cerca de 1.700 transações por segundo, enquanto a Ethereum processa apenas cerca de 30 transações ao mesmo tempo. O Bitcoin é ainda pior a esse respeito, pois sua rede processa de três a sete transações por segundo. Consequentemente, as duas blockchains devem ser dimensionadas para se tornarem mainstream e atender a um mercado de massa. Para conseguir isso, eles precisam encontrar soluções para os seguintes fatores que afetam a escalabilidade do blockchain:

Tamanho do bloco

Os blocos contêm lotes de transações que formam o blockchain. O número de transações em um bloco e o tempo de geração de um bloco determinam a taxa de TPS do blockchain. Portanto, o tamanho do bloco é crucial para melhorar o TPS de uma blockchain. Um bloco grande conterá mais transações, melhorando assim o TPS. No entanto, o aumento do tamanho dos blocos infringe a descentralização de uma blockchain, pois fica mais difícil executar um nó que deve validar mais transações e, portanto, precisa ser capaz de processar cargas de dados maiores.

Limitações de memória

Os nós precisam baixar cada novo bloco. Isso significa que eles precisam de espaço para segurar esses blocos. À medida que a rede se expande, no entanto, os nós precisam de mais espaço em disco, o que pode ser caro. Isso remete ao problema acima. Com o aumento do tamanho do bloco, os nós exigirão maior capacidade de armazenamento.

Taxas de transação

O congestionamento da rede devido ao alto fluxo de transações significa que os usuários têm que pagar mais taxas. A alta demanda por espaço em um bloco força os usuários a pagar mais para “pular” a fila. Como resultado, as taxas de transação aumentam. Os usuários do Ethereum geralmente pagam altas taxas de gás por causa do congestionamento da rede.

Tempo de resposta

O tempo de resposta refere-se à duração que os usuários têm que esperar que os nós validem suas transações. Por exemplo, a rede Bitcoin leva cerca de 10 minutos para confirmar uma transação. No Ethereum, pode levar de 15 segundos a cinco minutos. Quanto maior o tempo de resposta, mais tempo leva para uma transação ser liquidada em um blockchain.

Como dimensionar uma blockchain

Existem três abordagens de dimensionamento:

Escalonamento interno

O dimensionamento interno envolve melhorar as estruturas de dados internas do nó e o protocolo de consenso. O objetivo é otimizar recursos como armazenamento e os custos associados.

Divisão de nós

A divisão de nós envolve a divisão das responsabilidades dos nós completos em subnós. Cada subnó recebe uma função mais específica e é operado por partes especializadas. Essa opção de dimensionamento busca criar um nó de verificação que seja mais acessível para o usuário executar.

Escalonamento externo

Também conhecido como dimensionamento fora da cadeia, esse método envolve a adição de cadeias de camada 2 (L2) no topo da cadeia principal e geralmente pode ser chamado de dimensionamento modular. A Lightning Network do Bitcoin ou as várias soluções de Camada 2 do Ethereum são um exemplo disso.

As duas primeiras categorias de escala podem resultar na centralização do blockchain. É por esse motivo que blockchains como Ethereum (e Bitcoin) estão optando por dimensionamento externo na forma de soluções de Camada 2 ou sidechains.

Escalando Ethereum

A abordagem de dimensionamento do Ethereum faz parte de suas várias atualizações, que costumavam ser chamadas de atualização ETH 2.0. Como tal, os esforços de dimensionamento do Ethereum ainda estão em andamento enquanto escrevemos isso. A partir de agora, o Beacon Chain que roda em Proof-of-Stake (PoS) já foi introduzido. O próximo passo é integrar esta nova cadeia de camadas de consenso com a atual rede principal da Ethereum. Isso também marcará o fim da mineração Proof-of-Work (PoW) para Ethereum. O terceiro passo crucial é implementar o roteiro de escalabilidade real do Ethereum. No final, a escalabilidade futura do Ethereum depende do cumprimento dessas soluções.

Escalonamento na cadeia

Os desenvolvedores do Ethereum fazem alterações na camada base através da implementação de um mecanismo conhecido como sharding. O sharding envolve a criação de novas cadeias (shards) para aumentar a velocidade das transações e aliviar o congestionamento da rede.

Escalonamento fora da cadeia

O Ethereum está aplicando o dimensionamento fora da cadeia fora de sua camada base. As soluções off-chain mais populares (soluções de camada 2) são descritas abaixo:

• Acumulação :Os rollups executam transações fora da camada base. Mais precisamente, as transações são agrupadas e compactadas fora da cadeia antes de serem verificadas na camada base de consenso. Os dois tipos de rollups são otimistas e de conhecimento zero.
• Canais estaduais: Eles usam contratos multisig, permitindo que os usuários façam transações fora da cadeia mais rapidamente.
• Cadeias laterais :são blockchains independentes que funcionam paralelamente à rede principal. Idealmente, eles obtêm sua própria segurança de blockchain da cadeia de camada base subjacente.
• Plasma: Este é um blockchain separado que resolve disputas usando rollups otimistas.
• Valídio: Ele usa provas de validade e os dados não são armazenados na camada base.

O Ethereum é mais escalável que o Bitcoin?

Bem, esta é uma pergunta difícil de responder de forma conclusiva. A partir de agora, o Ethereum pode ser visto como mais escalável que o Bitcoin porque processa um pouco mais de transações por segundo. Ao mesmo tempo, como o hashrate do Ethereum é menor e sua rede pode não ser tão descentralizada quanto o Bitcoin, alguns considerariam o Bitcoin mais seguro que o Ethereum. Além disso, o Ethereum está se expandindo mais rápido que o Bitcoin, tornando proibitivo para o usuário médio executar um nó completo. Com o Ethereum em processo de mudança para Proof-of-Stake e adotando todo um edifício de escalabilidade modular, ainda estamos para ver se a escalabilidade mais alta que vem com essa mudança também será segura o suficiente.

No final do dia, pode-se dizer:tanto o Bitcoin quanto o Ethereum estão escalando em etapas à medida que trabalham para uma adoção generalizada. No entanto, as duas blockchains têm objetivos variados, o que significa que podem não ser comparáveis ​​no futuro à medida que a adoção aumenta. Para ilustrar, o Bitcoin tem uma política monetária clara e pode se tornar uma moeda global quando alcançar a adoção em massa. O Ethereum, por outro lado, tem uma política monetária menos clara e é mais propenso a se inclinar para suas funções como plataforma para aplicativos descentralizados (DApps).