Escalando a rede Bitcoin: dilemas e oportunidades

A sustentabilidade e usabilidade do Bitcoin do futuro depende de uma série de projetos e desenvolvimentos que estão sendo executados hoje. Neste artigo examinaremos alguns destes.

Escalando a rede Bitcoin: dilemas e oportunidades

Introdução

Nos últimos dois meses, o foco do BlockTrends Research tem sido predominantemente os movimentos de mercado, especialmente com a introdução dos ETFs spot de Bitcoin, uma evolução notável no cenário financeiro.

No entanto, é imperativo também concentrar-se nos aspectos fundamentais do Bitcoin, assim como em materiais educacionais essenciais. Neste contexto, hoje direcionamos nossa atenção para um tópico que está ganhando renovado interesse: a escalabilidade na rede Bitcoin.

Embora já tenhamos explorado em detalhes as camadas da rede Bitcoin, é importante destacar que novas alternativas e soluções estão emergindo, merecendo atenção especial. Este conteúdo serve como uma introdução ao tema da escalabilidade, abrindo caminho para uma análise mais profunda e detalhada nos próximos meses.

Além disso, a temática é relevante para aqueles interessados em outros tokens e redes interligadas ao Bitcoin, que têm o potencial de melhorar significativamente sua usabilidade e escalabilidade.

Prepare-se para uma jornada informativa e esclarecedora, pois mergulhamos nos meandros da escalabilidade do Bitcoin e suas implicações no amplo espectro das criptomoedas.

Vamos lá!

O problema da escalabilidade

O problema da escalabilidade do Bitcoin é uma das questões mais críticas e debatidas no universo das criptomoedas. Este problema decorre principalmente da estrutura original do Bitcoin, que limita a quantidade de transações que a rede pode processar em um determinado período. Vamos explorar detalhadamente este problema:

1. Limitação no Tamanho do Bloco

O tamanho do bloco na blockchain do Bitcoin é limitado, o que restringe o número de transações que podem ser incluídas em cada bloco.

Originalmente, este limite era de 1 MB por bloco, o que significava que a rede podia processar apenas um número limitado de transações a cada 10 minutos (o tempo médio para a mineração de um novo bloco).

2. Velocidade de Processamento de Transações

Devido ao tamanho limitado do bloco, a rede Bitcoin só é capaz de processar cerca de 3 a 7 transações por segundo. Em comparação, sistemas de pagamento tradicionais, como a rede Visa, podem processar milhares de transações no mesmo período.

Esta limitação torna o Bitcoin menos viável para ser usado como um sistema de pagamento para transações cotidianas, especialmente durante períodos de alto tráfego na rede.

3. Aumento das Taxas de Transação

Quando a rede está congestionada, os usuários muitas vezes aumentam suas taxas de transação para que suas transações sejam priorizadas e processadas mais rapidamente pelos mineradores.

Isso pode resultar em custos proibitivamente altos, especialmente para transações de menor valor, reduzindo a praticidade do Bitcoin para pagamentos menores e frequentes.

Geralmente, durantes os mercados de alta, esta dinâmica costuma estar mais presente. Dessa forma, tornando transações monetárias de menor valor bastante caras.

4. Desafios para a Expansão da Rede

O problema de escalabilidade não é apenas uma questão técnica, mas também envolve desafios relacionados à descentralização e segurança da rede.

Soluções que visam aumentar a capacidade da rede podem ter implicações na descentralização, uma vez que aumentar o tamanho do bloco pode significar que menos pessoas seriam capazes de operar nós completos devido aos requisitos aumentados de armazenamento e largura de banda.

5. Consequências para a Adoção em Massa

A escalabilidade limitada do Bitcoin tem sido um obstáculo significativo para sua adoção em massa como um sistema de pagamento. Enquanto o Bitcoin tem sido amplamente adotado como um ativo de reserva de valor (semelhante ao ouro), sua utilidade como moeda para transações diárias é limitada devido aos problemas mencionados.

Em resumo, o problema da escalabilidade do Bitcoin é um desafio complexo que envolve trade-offs entre eficiência, segurança e descentralização. Estes 3 tópicos são constantemente citados como o "trilema da blockchain", por ser algo quase impossível ser alcançado simultaneamente.

A comunidade do Bitcoin tem explorado várias soluções para superar essas limitações, equilibrando a necessidade de processar mais transações com a manutenção das características fundamentais que tornam o Bitcoin uma tecnologia única e poderosa.

Possíveis soluções em desenvolvimento

As soluções para o problema de escalabilidade do Bitcoin são diversas e cada uma oferece uma abordagem única para lidar com os limites de processamento de transações da rede.

Aqui podemos citar 4 categorias que pretendem aumentar a escalabilidade da rede Bitcoin: Atualizações, segundas camadas, Sidechains e Rollups/Zero-Knowledge Proofs.

1. Atualizações/Forks

  • Segregated Witness (SegWit)

O Segregated Witness (SegWit) é uma atualização fundamental na rede Bitcoin que foi proposta pela primeira vez por Pieter Wuille em 2015 e posteriormente ativada na rede em 2017.

Esta atualização teve como objetivo principal resolver o problema da maleabilidade das transações e, como benefício adicional, aumentar a capacidade de transações da rede. O SegWit trouxe mudanças técnicas significativas na maneira como os dados das transações são armazenados e tratados na blockchain do Bitcoin.

Antes do SegWit, cada transação na blockchain do Bitcoin incluía dados de assinatura (testemunhas) junto com os dados da transação principal. Estes dados de assinatura ocupam uma quantidade significativa de espaço no bloco.

O SegWit abordou este problema segregando (daí o nome Segregated Witness) os dados de assinatura dos dados da transação principal. Com o SegWit, as assinaturas digitais são removidas do corpo principal do bloco e são armazenadas em uma estrutura separada.

Esta mudança efetivamente reduz o tamanho das transações individuais, permitindo que mais transações caibam em cada bloco de 1 MB, aumentando assim a capacidade de processamento de transações da rede sem aumentar o tamanho do bloco.

  • Taproot

A atualização Taproot, implementada na rede Bitcoin em novembro de 2021, é considerada uma das mais significativas desde a introdução do SegWit. Esta atualização representa um marco importante na evolução do Bitcoin, pois traz melhorias significativas em termos de privacidade, eficiência e flexibilidade para os desenvolvedores.

O Taproot melhora a privacidade das transações ao tornar as transações complexas, como aquelas envolvendo múltiplas assinaturas ou condições específicas, indistinguíveis de transações simples na blockchain. Isso é realizado através do uso de assinaturas Schnorr, uma forma mais eficiente e compacta de assinatura digital, em comparação com o método anterior de assinaturas ECDSA.

Essa mudança não só melhora a privacidade, mas também otimiza o espaço na blockchain, permitindo que mais transações caibam em cada bloco.

Além disso, o Taproot amplia as possibilidades para o desenvolvimento de contratos inteligentes mais complexos e eficientes no Bitcoin. Isso abre novos caminhos para a inovação e o desenvolvimento de aplicações descentralizadas, mantendo a robustez e segurança característica da rede.

  • Forks

O debate sobre o tamanho do bloco levou a forks como o Bitcoin Cash. Estes forks aumentaram o tamanho do bloco para permitir mais transações, mas com severas implicações na descentralização e segurança da rede. Portanto, são hoje o tipo de solução menos ideal para tornar a rede mais escalável.

2. Segundas Camadas

Esta é uma das soluções que já está em andamento, conseguindo avançar bastante através da Lightning Network. Inclusive, nós possuímos um material educacional extenso explicando as segundas e terceiras camadas da rede Bitcoin.

Explicando as segundas (e terceiras) camadas da rede Bitcoin
Com o advento das Inscrições Ordinais e dos tokens BRC-20 muitos questionamentos surgiram sobre a viabilidade destes protocolos, assim como se são positivos ou não para o Bitcoin. Na verdade, existem soluções melhores e nós iremos lhe apresentar neste artigo.
  • Lightning Network

Esta solução de segunda camada cria canais de pagamento entre usuários, permitindo transações quase instantâneas e com baixas taxas.

As transações são agregadas e apenas as finais são registradas na blockchain principal, aliviando o congestionamento. Explicamos em mais detalhes no link acima.

Além da Lightning Network, existem outras soluções de segunda camada focadas em pagamentos rápidos e eficientes, que operam sobre a infraestrutura existente do Bitcoin.

3. Sidechains

As sidechains são uma solução inovadora para a escalabilidade do Bitcoin, oferecendo uma maneira de expandir a funcionalidade e a capacidade da rede sem sobrecarregar a blockchain principal. Elas funcionam como redes blockchain paralelas, mas conectadas à rede Bitcoin, cada uma com suas próprias características e propósitos. Vamos explorar detalhadamente as principais sidechains:

  • Liquid Network

Finalidade e Funcionalidades: A Liquid Network é uma sidechain do Bitcoin desenvolvida pela Blockstream, focada principalmente no mercado financeiro. Ela permite transações mais rápidas e confidenciais do que a blockchain principal do Bitcoin. Uma característica notável é a possibilidade de emitir ativos digitais, incluindo tokens e stablecoins.

Mecanismo de Consenso e Segurança: Ao contrário do Bitcoin, que usa prova de trabalho (PoW), a Liquid Network usa um sistema chamado "Federação". Este sistema consiste em um grupo de entidades confiáveis que validam e confirmam transações, proporcionando maior velocidade, mas com um nível de centralização maior do que o Bitcoin.

Integração com a Rede Bitcoin: Os usuários podem mover bitcoins entre a rede principal e a Liquid Network através de um processo de peg-in e peg-out, mantendo um vínculo 1:1 com os bitcoins na rede principal.

  • Rootstock (RSK)

A RSK é uma sidechain que introduz funcionalidades de contratos inteligentes compatíveis com a Ethereum na rede Bitcoin. Isso permite o desenvolvimento de aplicações descentralizadas (dApps) e soluções de Finanças Descentralizadas (DeFi) com a segurança da rede Bitcoin.

Mecanismo de Consenso e Segurança: A RSK utiliza um mecanismo de consenso híbrido que combina prova de trabalho (PoW) com federações. Essa abordagem procura equilibrar segurança e eficiência, permitindo validação rápida de transações enquanto se beneficia da segurança da rede Bitcoin.

Interoperabilidade: A RSK é projetada para ser interoperável com a rede Bitcoin e outras blockchains, facilitando a movimentação de valor e informações entre diferentes redes.

  • Stacks
Branding

Stacks é uma blockchain de camada 1 inicialmente, entretanto se integrou à rede Bitcoin, ampliando suas capacidades sem alterar sua estrutura base.

Ela permite a criação de dApps e contratos inteligentes, abrindo um novo leque de possibilidades para o ecossistema Bitcoin.

Mecanismo de Consenso e Segurança: A blockchain Stacks utiliza um mecanismo de consenso único chamado "Proof of Transfer" (PoX), que se baseia na segurança da blockchain do Bitcoin. O PoX recompensa os mineradores e detentores de tokens, incentivando a participação na rede.

Conexão com a Rede Bitcoin: Embora Stacks opere como uma blockchain independente, ela se integra à rede Bitcoin para garantir a segurança e registrar eventos críticos, utilizando a robustez do Bitcoin como uma camada de segurança adicional.

Cada uma dessas sidechains oferece uma abordagem única para expandir as capacidades do Bitcoin, seja através da introdução de contratos inteligentes, emissão de ativos digitais ou desenvolvimento de novas aplicações. Elas demonstram a flexibilidade e adaptabilidade do ecossistema Bitcoin, abrindo caminho para inovações e melhorias contínuas na rede.

4. Rollups e Zero-Knowledge Proofs

As tecnologias de rollups e provas de conhecimento zero (zero-knowledge proofs, ZKPs) estão emergindo como soluções promissoras para desafios de escalabilidade e privacidade em blockchains, incluindo potenciais aplicações no Bitcoin. Vamos explorar cada uma delas:

  • Rollups

O que são Rollups: Rollups são mecanismos de escalabilidade de segunda camada que processam e armazenam transações fora da blockchain principal. Eles agregam múltiplas transações em um único pacote, reduzindo a quantidade de dados que precisam ser verificados e armazenados na cadeia principal.

Tipos de Rollups: Existem principalmente dois tipos de rollups - Rollups Optimistic e ZK-Rollups. Rollups Optimistic assumem que as transações são válidas por padrão e só executam cálculos completos se houver uma disputa. Já os ZK-Rollups utilizam provas de conhecimento zero para provar a validade das transações de forma compacta e eficiente.

Aplicabilidade no Bitcoin: Embora os rollups sejam mais comuns em outras blockchains, como Ethereum, existem discussões sobre como eles poderiam ser implementados na rede Bitcoin. Essas implementações podem ajudar a superar os desafios de escalabilidade do Bitcoin, mantendo a segurança e descentralização.

  • Zero-Knowledge Proofs

Definição e Importância: ZKPs são métodos que permitem a uma parte provar a outra que uma afirmação é verdadeira, sem revelar nenhuma informação além da veracidade da afirmação. Isso é crucial para a privacidade nas transações, pois permite validar transações sem expor os detalhes.

Uso em Blockchains: Em blockchains, ZKPs podem ser usadas para validar transações de maneira segura e privada. Isso melhora a privacidade e também pode contribuir para a escalabilidade, já que as provas são menos intensivas em dados do que as transações completas.

Potencial para Bitcoin: A integração de ZKPs na rede Bitcoin ou em suas soluções de segunda camada poderia aprimorar significativamente a privacidade e eficiência das transações. Isso representaria um avanço notável em termos de escalabilidade e segurança.

O crescimento da rede e oportunidades alternativas

Apesar dos desafios, o ecossistema Bitcoin continua crescendo e evoluindo. As soluções de escalabilidade estão abrindo novas oportunidades e aplicações para o Bitcoin.

A Lightning Network, por exemplo, é uma solução de segunda camada que permite transações quase instantâneas e de baixo custo, ideal para pagamentos menores e frequentes. Esta rede já está ganhando tração e é vista como um avanço significativo para tornar o Bitcoin mais prático para transações do dia-a-dia, podendo já ser incorporada em negócios.

Adicionalmente, soluções de sidechains como a Rootstock e Stacks, possuem ecossistemas próprios com diversos aplicativos descentralizados. Amba as redes posuem tokens paralelos que operam nestas redes, podendo ser utilizados em diversas maneiras.

Além disso, o crescimento de ferramentas e aplicativos construídos em torno do Bitcoin está ampliando seu uso além de uma mera criptomoeda. O desenvolvimento contínuo dessas soluções não apenas aborda o problema da escalabilidade, mas também fortalece o Bitcoin como uma plataforma robusta para inovação financeira e tecnológica.

#HODL


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