O papel das cadeias de camada 1 na blockchain

A tecnologia blockchain é frequentemente descrita como uma pilha de camadas, cada uma com um propósito único. A Camada 0, geralmente referida como a blockchain das blockchains, serve como a infraestrutura de hardware base da hierarquia blockchain. Logo acima da Camada 0 estão as Camadas 1, 2 e 3.

Neste guia, exploraremos as funcionalidades principais e a utilidade das cadeias de Camada 1. Vamos começar.

O que é uma blockchain de camada 1?

A definição de camada 1

Uma cadeia de Camada 1 (ou "L1") é a rede fundamental de um ecossistema blockchain que gerencia independentemente a execução de transações, validação de dados e mecanismos de consenso. As L1s operam independentemente de outras blockchains e contêm vários componentes trabalhando juntos para fornecer descentralização, segurança e usabilidade.

• Nós de rede – Computadores em todo o mundo que armazenam cópias da blockchain e se comunicam entre si
• Camada de consenso – Regras sobre como os nós concordam sobre o que é válido (como a mineração de Bitcoin ou o staking de Ethereum)
• Camada de dados – Armazena todo o histórico da blockchain para que as transações passadas não possam ser alteradas ou adulteradas.
• Camada de transação—Esta camada lida com transferências de tokens e contratos inteligentes para garantir que eles só sejam executados de acordo com as regras da rede.
• Camada de aplicação – Esta camada é a interface para aplicativos descentralizados (dApps), plataformas DeFi e outros serviços de blockchain.
• Tokens nativos – Estas são as moedas que alimentam a blockchain. Os tokens são usados para pagar taxas de transação, recompensar validadores e facilitar a participação na governança.

Ethereum, Solana e Bitcoin são exemplos de cadeias de Camada 1, todas com sua arquitetura de segurança, tokens nativos e mecanismos de consenso.

Como a camada 1 difere da camada 2

As redes de Camada 1 formam a base, enquanto a Camada 2 é construída sobre essa base para corrigir limitações como velocidade, custo e eficiência. Veja como as duas se comparam:

Destaque	Camada 1 (L1)	Camada 2 (L2)
Dependência	Opera independentemente como a blockchain principal	Construída sobre uma rede de Camada 1
Processamento de transações	Todas as transações são processadas diretamente na blockchain principal	As transações são tratadas off-chain, depois agrupadas* e finalizadas na L1
Velocidade	Mais lenta porque todos os nós devem validar cada transação	Muito mais rápida com requisitos de validação reduzidos
Custo	Taxas mais altas, especialmente durante picos de demanda	Taxas mais baixas devido ao processamento off-chain e agrupamento eficiente*
Segurança	Protege-se através de seu próprio consenso	Herda a segurança da rede de Camada 1 subjacente
Escalabilidade	Mudanças no protocolo base, como aumento do tamanho do bloco ou mudança no mecanismo de consenso, podem melhorar a escalabilidade	Envolvem o uso de redes ou serviços off-chain para melhorar a escalabilidade

*Agrupamento (batching) significa combinar muitas transações pequenas em uma e enviá-las à blockchain principal como uma única entrada, em vez de processá-las individualmente.

Por que as camadas 1 são chamadas de camada base

As cadeias de Camada 1 são chamadas de "camada base" porque servem como a camada fundamental para o ecossistema blockchain, sobre a qual outras camadas e aplicativos são construídos. As cadeias L1 fornecem serviços principais como validação de transações, consenso e segurança, e normalmente não dependem de outra rede subjacente. 

Funções principais das cadeias de camada 1

Validação de transações e segurança

As blockchains de Camada 1 são o mecanismo fundamental para validar e registrar transações diretamente na blockchain. Cada transação é rigoramente examinada quanto à autenticidade e legitimidade antes de ser adicionada permanentemente ao livro-razão distribuído. 

Este processo é essencial para prevenir atividades fraudulentas, como gasto duplo ou manipulação do histórico de transações. As blockchains de Camada 1 estabelecem assim uma base segura e confiável para sistemas descentralizados.

Mecanismos de consenso (PoW vs PoS)

Cada L1 tem um mecanismo de consenso em seu núcleo. Esses mecanismos, como Proof of Work (PoW) ou Proof of Stake (PoS), definem como as transações são validadas e acordadas. Por exemplo, o Bitcoin usa o mecanismo de consenso Proof of Work (PoW); os mineradores devem tentar resolver um problema criptográfico (quebra-cabeça matemático) para validar uma transação. O Ethereum, por outro lado, usa o mecanismo de consenso Proof of Stake (PoS); os validadores bloquearão tokens para validar transações e proteger a rede.

Economia de tokens nativos (por exemplo, ETH, BTC, SOL)

Cada Camada 1 tem um token nativo que alimenta seu ecossistema. Bitcoin (BTC), Ethereum (ETH) e Solana (SOL) são exemplos primários. Esses tokens são usados para pagar taxas de transação, incentivar validadores ou mineradores e manter a segurança da rede. Eles também formam a base econômica para aplicativos construídos na blockchain.

Implantação de contratos inteligentes (Ethereum, Solana, Avalanche)

Blockchains como Ethereum, Avalanche e Solana não são apenas construídas para lidar com transações. Elas suportam a implantação de contratos inteligentes, o que significa que os desenvolvedores podem lançar aplicativos descentralizados (dApps), protocolos DeFi, projetos NFT e outros serviços Web3 diretamente na cadeia. Essas redes evoluíram para ambientes de desenvolvimento abrangentes, em vez de apenas livros-razão de transações.

*Um contrato inteligente? Pense nele como um programa automatizado que executa ações específicas na blockchain quando certas condições são atendidas.

Exemplos de blockchains de camada 1 líderes

Bitcoin – A camada 1 original para pagamentos

O Bitcoin, lançado em 2009, é a primeira e mais amplamente utilizada blockchain de Camada 1. Foi projetado como uma moeda digital descentralizada e um sistema de pagamento peer-to-peer sem bancos ou intermediários. As transações são registradas em um livro-razão público e validadas por mineradores usando Proof of Work, onde os mineradores competem para resolver quebra-cabeças complexos e ganhar recompensas em Bitcoin por proteger a rede.

Ethereum – O pioneiro em contratos inteligentes

O Ethereum revolucionou a blockchain ao introduzir contratos inteligentes, o que tornou possível construir dApps na cadeia. Lançado em 2015, o Ethereum tornou-se a base para DeFi, NFTs, DAOs e ecossistemas Web3. O Ethereum também tem sua própria criptomoeda, Ether, e tornou-se a segunda maior plataforma blockchain do mundo por capitalização de mercado.

Solana – L1 de alto desempenho para velocidade e dApps

A Solana é projetada para alta capacidade de processamento e transações de baixo custo, capaz de processar milhares de transações por segundo. Ela consegue isso usando um modelo híbrido de Proof of Stake (PoS) e Proof of History (PoH), que fornece ordenação precisa do tempo das transações. 

Avalanche – Subnets e cadeias personalizadas

Através de sua arquitetura de subnet, a Avalanche fornece uma estrutura de Camada 0, que permite que desenvolvedores e empresas lancem blockchains personalizáveis adaptadas para casos de uso específicos. Essas subnets podem ter seus próprios modelos de governança e tokens, tornando a Avalanche especialmente atraente para empresas que precisam de flexibilidade. 

Com sua finalização rápida de transações (em poucos segundos) e taxas baixas, a Avalanche posicionou-se como concorrente do Ethereum tanto para adoção de DeFi quanto de blockchain empresarial.

Polkadot & Cosmos – Camadas 1 focadas em interoperabilidade

Polkadot e Cosmos têm a interoperabilidade como sua principal característica. O Polkadot conecta blockchains especializadas, chamadas parachains, à sua cadeia de retransmissão principal, permitindo que compartilhem segurança e se comuniquem. 

Por outro lado, o Cosmos usa o protocolo Inter-Blockchain Communication (IBC) para conectar blockchains independentes. Ambos visam resolver o "problema do silo" na blockchain, criando um ecossistema onde múltiplas blockchains podem interagir perfeitamente, trocar ativos e compartilhar dados.

Os desafios das blockchains de camada 1

Limitações de escalabilidade e capacidade de processamento

As blockchains de Camada 1 muitas vezes lutam para processar um alto volume de transações por segundo (TPS). Por exemplo, o Bitcoin lida com aproximadamente 7 TPS, e o Ethereum lida com 15–30 TPS em sua camada base. Compare isso com sistemas de pagamento tradicionais como o Visa, que processa cerca de 1.700 TPS em operações regulares com uma capacidade de pico de 65.000 TPS, e esses números para L1s estão longe do que é necessário para sistemas de pagamento em escala global ou adoção em massa. 

Várias intervenções surgiram para abordar esse desafio, incluindo soluções on-chain (L1) como sharding, hard forks e atualizações de mecanismo de consenso (como a mudança do Ethereum de proof-of-work para proof-of-stake), bem como soluções off-chain (L2) como rollups, batching e a Lightning Network.

Altas taxas de gás e congestionamento da rede

Quando a demanda da rede aumenta, os custos das transações podem se tornar proibitivamente caros. Os usuários do Ethereum experimentaram isso na prática durante o DeFi Summer em 2020 e o boom dos NFTs em 2021, quando ações simples como trocar tokens ou comprar um NFT podiam custar $50-200+ em taxas de gás. Esses altos custos efetivamente excluíram usuários menores e levaram muitos a buscar alternativas como a Binance Smart Chain ou novas soluções de Camada 2 como Arbitrum e Polygon, que processam transações de forma mais barata construindo sobre o Ethereum.

Compromissos entre segurança e descentralização

O Bitcoin e o Ethereum mantêm segurança e confiança envolvendo milhares de participantes descentralizados no consenso, mas isso desacelera as velocidades de transação. 

Em contraste, a Binance Smart Chain oferece transações mais rápidas e baratas, mas depende de um conjunto de validadores muito menor (cerca de 21), levantando questões sobre centralização e risco de censura. Este pequeno grupo de validadores poderia coludir ou ser pressionado a bloquear transações específicas, tornando a rede vulnerável ao controle centralizado.

Preocupações com eficiência energética e sustentabilidade

A mineração de Proof-of-Work do Bitcoin agora consome cerca de 187 TWh de eletricidade por ano, aproximadamente equivalente ao uso anual de energia da Tailândia e cerca de 0,6% do consumo global de eletricidade. Isso tem atraído crescentes críticas de grupos ambientalistas e reguladores.

Em resposta a essas preocupações, o Ethereum concluiu "The Merge" em 2022, mudando de Proof-of-Work para Proof-of-Stake e reduzindo seu consumo de energia em mais de 99%. No entanto, essa mudança provocou novos debates sobre se a rede está predisposta a um aumento da centralização como uma troca pela sustentabilidade. Com um mecanismo de consenso Proof-of-Stake, grandes pools de staking poderiam potencialmente concentrar o controle da rede.

Camada 1 vs camada 2: Diferenças principais

Assentamento, segurança e finalização

• Camada 1: A blockchain base (por exemplo, Bitcoin, Ethereum) é responsável por validar transações, manter o livro-razão e garantir o consenso. O assentamento e a finalização ocorrem diretamente na cadeia, o que significa que as transações registradas aqui são consideradas a "fonte da verdade" definitiva.
• Camada 2: Construída sobre a Camada 1, a Camada 2 herda as garantias de segurança e assentamento da camada base, mas processa transações off-chain em pequenos lotes. Os resultados são posteriormente agrupados e retornados à Camada 1 para assentamento final.

Arbitrum e Optimism executam milhares de transações off-chain, mas os resultados são periodicamente assentados na mainnet do Ethereum.

Custo e velocidade das transações

• Camada 1: O espaço limitado de blocos significa que a alta demanda leva a taxas mais altas e confirmações mais lentas. Por exemplo, as taxas de gás disparam durante picos de atividade de NFTs ou DeFi no Ethereum, tornando transações pequenas impraticáveis.
• Camada 2: Ao lidar com transações off-chain ou agrupá-las, as L2s reduzem drasticamente os custos e aceleram o processamento. Em vez de competir diretamente pelo espaço de bloco da L1, os usuários se beneficiam de assentamentos agregados.

Uma troca que pode custar mais de $30 em gás na Camada 1 do Ethereum pode custar menos de $1 no Arbitrum. Da mesma forma, a Lightning Network do Bitcoin permite pagamentos instantâneos com taxas quase zero, em comparação com a cadeia base do Bitcoin, que é mais lenta e mais cara.

Exemplos de combinações L1/L2 (Ethereum + Arbitrum/Optimism, Bitcoin + Lightning Network)

• Ethereum + Arbitrum/Optimism: O Ethereum fornece segurança e assentamento. Arbitrum e Optimism (rollups) fornecem escalabilidade executando as transações off-chain e depois assentando-as de volta no Ethereum.
• Bitcoin + Lightning Network: O Bitcoin oferece assentamento seguro e imutável, e a Lightning Network permite micropagamentos rápidos off-chain, que podem ser usados para coisas do dia a dia, como gorjetas ou pagamentos no varejo.
• Polygon (PoS Chain) + Ethereum: A Polygon oferece transações mais rápidas e baratas com pontes para o Ethereum, tornando-se uma solução de escalonamento híbrida de Camada 2/sidechain.

O futuro das cadeias de camada 1

O roteiro do Ethereum e o sharding

O Ethereum inicialmente planejou usar sharding, dividindo a blockchain em cadeias paralelas menores para aumentar a velocidade das transações. No entanto, essa abordagem foi abandonada quando os rollups de Camada 2 (soluções que processam transações off-chain) provaram ser mais eficazes para escalonamento.

Em vez disso, o Ethereum adotou uma estratégia centrada em rollups. O objetivo é tornar o Ethereum a camada base mais segura, fornecendo armazenamento de dados barato para rollups. Esta nova abordagem é chamada de danksharding – ela não divide o Ethereum em shards de processamento de transações, mas aumenta a quantidade de dados de rollup que a rede pode lidar eficientemente.

O primeiro passo, proto-danksharding (EIP-4844), foi lançado em 13 de março de 2024, com a atualização Dencun. Introduziu "blobs" – uma maneira mais barata de armazenar dados de rollup, o que já reduziu as taxas da Camada 2 em 10-100x.

Com o tempo, o Ethereum expandirá a capacidade de blobs e implementará totalmente o danksharding, visando mais de 100.000 transações por segundo por meio de rollups enquanto mantém a descentralização e a segurança.

Crescimento de ecossistemas multi-chain

O espaço blockchain está mudando para redes especializadas em vez de depender de uma única cadeia para fazer tudo. O Bitcoin atua como ouro digital para instituições. O Ethereum lidera o DeFi com mais de US$ 90 bilhões em valor total bloqueado (TVL), a Solana impulsiona jogos e NFTs de ritmo acelerado, e a Avalanche atrai empresas com subnets personalizáveis.

Protocolos importantes como Aave e Uniswap não estão mais limitados a uma única blockchain. Em vez disso, eles operam em várias redes simultaneamente, permitindo que os usuários escolham onde interagir. Na Polygon, eles se beneficiam de taxas baixas; na Solana, eles obtêm execução mais rápida; e no Ethereum, eles ganham máxima segurança e descentralização. Na prática, um usuário pode armazenar riqueza no Bitcoin, ganhar rendimentos no Ethereum e jogar jogos na Solana, tudo dentro do mesmo ecossistema.

Isso cria uma economia blockchain mais forte e eficiente, em vez de forçar uma única rede a lidar simultaneamente com segurança, escalabilidade e baixo custo.

Papel da interoperabilidade (pontes cross-chain, IBC)

À medida que várias blockchains se especializam em várias funções, os usuários precisam de métodos para mover seus ativos e dados entre blockchains. As pontes cross-chain servem como rodovias digitais conectando múltiplas redes blockchain. Com uma ponte cross-chain, os usuários podem transferir tokens de uma blockchain mais cara, como o Ethereum, para blockchains mais baratas, como a Polygon, ou mais rápidas, como a Solana, e de volta quando desejarem. 

Algumas das pontes mais populares são a Ponte PoS da Polygon, que oferece transferências de Ethereum para Polygon, enquanto protocolos como a Comunicação Inter-Blockchain (IBC) da Cosmos conectam dezenas de blockchains e criam um ecossistema com um foco principal. Existem também serviços como LayerZero e Wormhole, que fornecem serviços de ponte cross-chain em uma variedade de redes.

No entanto, essas pontes têm um grande problema: são alvos fáceis para hackers porque detêm grandes quantidades de criptomoeda. Ataques importantes, como o da Ponte Ronin (US$ 625 milhões roubados) e o da Wormhole (US$ 320 milhões roubados), mostram que a segurança das pontes ainda está em desenvolvimento. Apesar desses riscos, as pontes permanecem essenciais para usuários que desejam utilizar os diferentes pontos fortes das blockchains.

Adoção institucional de redes 1

O Bitcoin continua sendo a Layer 1 mais profundamente adotada entre as instituições. Corporações como a Strategy (antiga MicroStrategy), Metaplanet e MARA Holdings mantêm quantias significativas de Bitcoin em seus tesouros, tratando-o como "ouro digital" e uma proteção contra a inflação.

O Ethereum também demonstrou forte impulso institucional. Empresas públicas detêm quase 966.000 ETH, avaliados em aproximadamente US$ 3,5 bilhões. A Ether Machine, Bitmine Immersion Technologies e outras assumiram posições fortes no Ethereum como uma reserva de valor alternativa e uma plataforma de finanças descentralizadas.

A utilização institucional significativa poderia permitir continuamente que as Layer 1s se desenvolvessem em uma infraestrutura mais forte, mais segura e globalmente integrada para as finanças digitais, com as Layer 2s e os protocolos de interoperabilidade expandindo suas capacidades.