T acredite no FUD: Ethereum pode escalar

Hunter Hillman é o chefe de crescimento da Connext. Steven McKie é cofundador da Amentum Capital. Eric Olszewski é um desenvolvedor de Ethereum e cofundador da Committed.

Nos últimos meses, notamos um número significativo de artigos proclamando o fracasso iminente e o colapso da plataforma Ethereum devido à sua incapacidade de escalar e sua falta geral de tração do usuário. Isso não é nenhuma surpresa; com muitas novas tecnologias emergentes, vemos um ciclo de hype semelhante. No famoso modelo da Gartner, o "Pico das Expectativas Infladas" é seguido rapidamente pelo "Vale da Desilusão".

No caso do Ethereum, já passamos pelo primeiro e estamos bem encaminhados pelo último.

As preocupações levantadas nesses artigos são legítimas, mas geralmente ignoram o progresso impressionante que está sendo feito diariamente em relação à escalabilidade. Não, o Ethereum não pode escalar para se tornar um computador mundial em seu estado atual. O rendimento é baixo e o custo é exorbitante. No entanto, essas questões foram antecipadas e foram bem compreendidas, desde antes do lançamento do Ethereum como um blockchain. Neste artigo, discutiremos as várias soluções que foram criadas nos últimos anos para lidar com essas limitações.

No meio da bolha do ICO, altos volumes de transações lotaram a rede e aumentaram o preço do GAS, a pequena quantidade de ether necessária para alimentar as transações. Isso trouxe desafios de escala, dos quais os desenvolvedores do Ethereum estavam bem cientes e já tinham começado a abordar, embora para a atenção da mídia fizesse você pensar o contrário.

Embora o dimensionamento do Ethereum possa ser um mundo novo e corajoso para alguns, as opções para lidar com a taxa de transferência estão no radar dos desenvolvedores há anos:

• Escale o próprio Ethereum para conseguir lidar com o aumento da carga de transações (por exemplo, por meio de atualizações conhecidas como Serenity e Casper).
• Reduza a carga na cadeia principal movendo a maior parte das transações para uma segunda camada e usando apenas a camada base durante a liquidação da transação (por exemplo, canais de pagamento, canais de estado, plasma e cadeias laterais)

Soluções de "Camada Um" como sharding e Casper estão no roteiro do Ethereum há alguns anos, mas foram atormentadas por vários contratempos que impediram um progresso significativo na implementação e no desenvolvimento. Mesmo após essas melhorias, ainda haverá necessidade de mecanismos de escala de "Camada Dois" que forneçam rendimento ainda maior, transações privadas e taxas de transação mais baixas.

Antes de mergulhar nas várias soluções da Camada Dois, pedimos que você pense no Ethereum como uma camada de liquidação global em vez de um computador mundial holístico. Isso significa que o Ethereum serve para liquidar toda e qualquer transação que tenha sido conduzida fora da cadeia principal e impor transferências de valor de acordo. É esse caso de uso do blockchain servindo como uma terceira parte imparcial para arbitragem em que todas as soluções da segunda camada operam.

Em um nível alto, qualquer solução da camada dois segue esta fórmula, ou alguma variação dela:

• Duas ou mais partes concordam com um conjunto de regras pelas quais entrarão e sairão de uma solução de Camada Dois.
• Essas partes então codificam essas regras em um contrato inteligente que exige que cada parte faça um depósito de segurança.
• Após depositarem seus depósitos de segurança, todas as partes podem operar entre si fora da cadeia enquanto enviam atualizações intermitentes para o contrato inteligente na cadeia.
• Quando uma ou mais partes desejam sair da solução da camada dois, elas normalmente fornecem alguma prova criptográfica que é uma representação precisa do depósito de segurança restante de cada parte.
• Há um período de desafio em que a prova pode ser contestada e descartada. Se o período de desafio expirar, as partes relacionadas sairão da solução da camada dois com seus saldos atualizados

Inovações da Camada Dois como Plasma e Canais de Pagamento/Canais Estaduais, alguns dos quais já estão processando pagamentos reais em produção, facilitarão a maior parte das transações de Ethereum . Escalar um blockchain público (particularmente um com um mecanismo de consenso tão robusto) é difícil, com certeza. Mas não é de forma alguma impossível; na verdade, o suporte a contratos inteligentes e a máquina virtual Ethereum (EVM) permitem novas soluções de escala e maior extensibilidade do que outras cadeias que tentam escalar por meio de uma segunda camada com scripts baseados estritamente em saídas de transações não gastas (UTXOs), que T são tão extensíveis, por design (um conjunto diferente de compensações e benefícios, como tudo na ciência da computação).

As dificuldades dos aplicativos distribuídos (dapps) para reter usuários são bem divulgadas. Mas anos de pesquisa e implementação de escala estão permitindo a experiência do usuário e a baixa latência necessárias para dar suporte a dapps com altos números de usuários ativos mensais (MAU).

Em suma, as soluções da Camada Dois do ethereum estão quase prontas para o horário PRIME – com empresas como Cente Spankchain (aviso:Não recomendado para menores de 18 anos), e outros, já atendendo usuários no blockchain ao vivo – e estão prontos para derrubar a narrativa de que o Ethereum T pode escalar. As seções a seguir discutem as limitações dos métodos de escala tradicionais altamente elogiados e defendem o conjunto de soluções robustas e generalizáveis ​​do ethereum.

Métodos tradicionais de dimensionamento

A maioria dos métodos tradicionais de escalonamento se resume à observação de que muitas interações T exigem consenso rigoroso para serem consideradas finais pelas partes envolvidas. Por exemplo, se um varejista e um cliente concordam que um serviço foi prestado satisfatoriamente em troca de um pagamento especificado, não há razão para que ocorra confirmação de terceira, quarta e quinta partes.

O que importa são dois fatores: (i) a certeza de que o pagador cumprirá sua parte do acordo e (ii) que nem o pagador nem o beneficiário precisam confiar que um terceiro executará fielmente a transação em seu nome.

Essa estrutura nos permite considerar o dimensionamento off-chain, em que as transações são conduzidas fora do blockchain principal e posteriormente liquidadas na cadeia. Para cumprir com (i), os pagadores devem se comprometer criptograficamente e irrevogavelmente a transferir fundos; para cumprir com (ii), esses fundos devem ser transferidos de forma trustless e a transação deve ser executável on-chain, se necessário.

Esses critérios sustentam a rede lightning do bitcoin, que tem sido (corretamente) o assunto de ampla cobertura da mídia. Pense nisso como uma conta de bar: os participantes concordam em pagar pequenas quantias ao longo de uma noite, mas só acertam no final da noite. Esta é uma simplificação exagerada da rede lightning, é claro; uma explicação mais detalhada pode ser encontradaaqui.

O Lightning é inegavelmente bom para o Bitcoin e tem grande potencial para o dimensionamento da Camada Dois do Bitcoin . Devido em parte à ampla cobertura da mídia, o Lightning é frequentemente visto como uma panaceia para os problemas de dimensionamento do bitcoin. Enquanto isso, houve uma série de artigos aclamando "blockchains destruidoras do Ethereum" e opinando que o Ethereum é incapaz de dimensionar. Em poucas palavras, isso está errado.

Primeiro, o Ethereum é mais do que capaz de escalar o volume de pagamento de uma maneira muito similar ao lightining. Os canais de pagamento baseados em contrato de bloqueio de tempo com hash (HTLC) são tão viáveis ​​no Ethereum quanto no Bitcoin e, de fato, o Ethereum permite estratégias multi-hop mais inovadoras e fáceis de usar do que o bBitcoin, e elas podem ser implementadas muito mais facilmente.

Como o Bitcoin usa um modelo UTXO, os fundos devem ser realmente passados ​​utilizando métodos tradicionais de mensagens criptográficas para conduzir transações (mesmo aquelas off-chain). Em contraste, o sistema de saldo de conta do ethereum permite atualizações de saldo off-chain mais simples e menos custosas.

Por exemplo, o Connext'simplementação de canais de pagamento(que tem sidoprocessando pagamentos em produção para Spankchainpor quase alguns meses) usa "threads", uma implementação multi-hop que permite que as partes passem atualizações de saldo diretamente entre si, em vez de depender de roteamento de pagamento com hash bloqueado. Esta é uma abordagem computacionalmente mais barata, igualmente rápida e igualmente segura, que provavelmente é mais adequada a muitos padrões de transação do que o lightning.

Além disso, interações complexas de contrato são um BIT mais intensivas em overhead para implantar, já que o script de Bitcoin é um tanto limitante. O modelo UTXO, embora seja um método excelente para enviar e receber transações assinadas para serem verificadas em uma rede baseada em blockchain, significa que você tem que aumentar seus scripts para casos de uso mais novos (por exemplo, cauções).

Com a generalização do Ethereum e a capacidade de criar tokens, registros, ativos não fungíveis (como CryptoKitties ou identificadores digitais para bens de luxo) e outros padrões de contratos inteligentes aceitos pela comunidade, a construção de contratos modulares e interoperáveis que tenham como alvo o EVM é simplesmente mais integrada.

Canais de estado generalizados

O suporte a contratos inteligentes e EVM no Ethereum permite uma ampla variedade de aplicativos que atualmente não são viáveis ​​em nãoTuring-completo plataformas como o Bitcoin, devido às suas decisões de arquitetura e design – que reduzem sua superfície geral de ataque, o que por sua vez coloca maior foco em seu caso de uso de pagamentos ponto a ponto sem permissão como seu recurso mais elogiado.

No entanto, como os scripts Turing-complete são mais complicados de executar do que transações simples, esses recursos aumentam o congestionamento geral no Ethereum (e causam o tamanho do estadopara crescer em um ritmo muito mais rápido).

Já discutimos como os canais de pagamento podem reduzir taxas e latência para pagamentos ponto a ponto, mas o Ethereum suporta uma lógica de transação muito mais complexa que os canais de pagamento T abordam.

Os Canais de Estado Generalizados, no entanto, propõem uma solução para problemas de escala associados a interações complexas de contratos. No momento, interações de contratos com estado que permitem os casos de uso pelos quais o Ethereum é conhecido devem ser executadas no blockchain. O pensamento de muitos ursos do Ethereum é que, à medida que mais e mais contratos são implantados, chamadas de função irá sobrecarregar lentamente a rede e elevar os preços do GAS às alturas.

O dimensionamento da Camada Um , que recebeu a maior parte da cobertura da mídia, pergunta como podemos acomodar mais dessas interações complexas no blockchain ativo, ou mainnet; soluções da Camada Dois, como Canais de Estado Generalizados e Plasma (mais sobre isso depois), perguntam como podemos mover mais dessas funções para fora da cadeia, mantendo a segurança e a integridade fornecidas pela mainnet (considerando certas compensações).

A segurança dos canais de pagamento depende da capacidade de cada parte de "entrar na cadeia" e usar um contrato inteligente para julgar e retificar disputas. Ou seja, os canais de pagamento permitem que duas partes se comportem como se estivessem realizando transações na cadeia, mesmo que T estejam.

Como eles têm a capacidade de entrar na cadeia a qualquer momento (já que as atualizações de saldo que eles enviam para frente e para FORTH carregam o peso das transações na cadeia), em uma disputa, o contrato simplesmente decide qual atualização de saldo é mais recente pesquisando a cadeia da mainnet. A resolução de disputas na cadeia é custosa, no entanto, em termos de tempo e GAS, então atores racionais evitariam esse cenário. E, se a maioria dos canais estaduais estiver usando padrões seguros e auditados, podemos criar sistemas interoperáveis ​​com finalidade rápida que são vinculados pelas mesmas garantias criptográficas das interações da mainnet, com custo de GAS drasticamente reduzido, quase zero.

Instanciação contrafactual

Essa abordagem levanta a questão: se podemos incentivar as partes a se comportarem como se um contrato simples existisse na cadeia, podemos fazer o mesmo para lógicas mais complexas? Uma estratégia é conhecida como instanciação contrafactual.

Existem algumas implementações diferentes, mas elas giram em torno do mesmo princípio: o estado é passado para a estrutura generalizada uma vez no início e pode ser manipulado de acordo com um contrato especificado (mas não implantado) quando o canal é aberto. Os casos de disputa também são julgados pelo contrato. Como os participantes têm a capacidade de entrar na cadeia e invocar o contrato, todos são incentivados a se comportar como se ele existisse.

Os efeitos dos Canais de Estado Generalizados prontos para produção que alavancam a instanciação contrafactual serão duplos:

• Operações envolvendo contratos que agora podem ser instanciados contrafactualmente ocorrerão todas off-chain; o volume total de contratos implantados diminuirá em relação ao status quo. Isso reduzirá o congestionamento da rede, beneficiando contratos que devem ser implantados on-chain.
• As operações que ocorrem fora da cadeia em Canais de Estado Generalizados T incorrem em tempos de confirmação ou taxas de GAS ; isso melhorará radicalmente a experiência do usuário e permitirá que o Ethereum (como um todo) acomode volumes de transações de ordens de magnitude maiores.

Conectar,Contrafactual,Perun, e outros estão trabalhando ativamente em direção a frameworks de Canal de Estado Generalizado que abordarão diretamente o congestionamento da rede, a experiência do usuário e os problemas de custo que muitos citam como os calcanhares de Aquiles do ethereum. Essas soluções são habilitadas pela funcionalidade de contrato inteligente, são significativamente mais extensíveis do que as soluções de dimensionamento baseadas em UTXO, retêm a segurança do blockchain subjacente e têm o potencial de desbloquear os novos Mercados e oportunidades de negócios prometidos pelo Ethereum. Acreditamos que os Canais de Estado Generalizados têm o potencial de ser tão transformadores para o Ethereum quanto o Serenity; seja devido à baixa acessibilidade de informações ou esforços de publicidade inadequados, eles não receberam a devida atenção.

Raio

O Lightning foi o ponto de partida para os canais de pagamento baseados em UTXO,trocas atômicas, e mais. O trabalho que foi feito por Olaoluwa Osuntokun, Joseph Poon e todo o ecossistema de pesquisadores e engenheiros de raios é impressionante.

Existem algumas implementações funcionais do protocolo e especificação do Lightning, incluindo o projeto LND (pelo Lightning Labs, liderado por seu cientista-chefe, Olaoluwa e escrito na linguagem de programação Go) e oProjeto C-lightning(escrito em C).

Além de adições interessantes como "Watchtowers" (serviços que monitoram seus canais de pagamento em busca de fraudes e permanecem online para que seu nó não precise estar - em troca de uma taxa), oCarteira Neutrino(Cliente de luz experimental do Lightning Labs, também escrito em Go), há uma série de outras melhorias em andamento, como a especificação do Lightning ecomunidade de desenvolvedores amadurece e cresce.

Algumas das pesquisas mais difíceis estão atualmente focadas em: Splicing (depósito/saque parcial e implantação de canal paralelo); Wumbo (remoção do limite de capacidade do canal); Pagamentos multicaminhos (dividir um pagamento em vários, permitindo que ele seja roteado por várias rotas – pense em fragmentação); Destinos ocultos (rotas públicas para pagamentos para canais privados) e mais trabalho árduo está sendo feito repetidamente em conferências e por equipes independentes em todo o mundo.

O trabalho da equipe lightning e o dimensionamento de cadeias baseadas em UTXO – utilizando algumas implementações de ponta de Cripto – não é pouca coisa e não pode ser minimizado. Frequentemente, o problema é que as pessoas buscam comparar diretamente as medidas de dimensionamento da Camada Dois do lightning e do ethereum usando metodologias semelhantes que T consideram as compensações e capacidades únicas que as duas soluções variadas oferecem, devido à arquitetura única da cadeia raiz subjacente (ou seja, modelo UTXO versus o modelo de conta no Ethereum).

Plasma

Canais de estado generalizados estão longe de ser a única opção para escalar Ethereum. Plasma é uma solução de escala de segunda camada que, em conjunto com canais de estado, busca fornecer rendimento adicional e finalidade, mas com algumas compensações adicionais.

Pense no Plasma como uma espécie de "protocadeia", que busca imitar o máximo possível a integridade e a segurança da cadeia raiz, apenas com um componente de custo variável, que normalmente é mais alto do que quando comparado aos canais de estado (devido à replicação de mais funcionalidade da cadeia principal em um novo substrato acima dela).

O Plasma pega a totalidade do estado off-chain e mantém um estado completo dele, com hash na cadeia raiz da mainnet (que tem seu próprio conjunto de compensações de risco, embora isso esteja sendo constantemente aprimorado por meio de pesquisas adicionais).

Embora o rendimento possa ser maior do que o da cadeia principal, ao contrário dos canais de estado onde não há um algoritmo de consenso formal, as cadeias de Plasma podem trazer seu próprio algoritmo de consenso exclusivo, completo com seus tempos de bloco personalizados também (que possuemsua própria série de compensações). Embora o throughput e a finalidade não sejam tão rápidos, eles são muito mais acessíveis quando comparados aos canais de estado, pois qualquer um pode acessar o estado da cadeia raiz que foi transmitido e ingressar – enquanto os canais de estado estão disponíveis apenas para suas contrapartes acordadas (na maioria das implementações atuais). E os canais de estado não estão mais disponíveis depois que um canal fecha, tornando-os máquinas econômicas com vida útil finita, pois são propositalmente construídos para serem mais semipermanentes.

No entanto, no Plasma, como você tem que salvar cada interação de estado na cadeia raiz, da sua cadeia filha, esses custos são maiores dependendo de qual versão do Plasma você opta por implementar. Com avanços em como melhor implementar o Plasma acontecendo regularmente em muitas equipes espalhadas globalmente, temos certeza de que um padrão comum surgirá com um conjunto sensato de compensações que podem ser aplicadas a uma ampla gama de casos de uso.

Poder dos padrões interoperáveis

Liquidez não custodial – e como transmiti-la de forma mais eficiente e segura em diversos cenários diferentes envolvendo múltiplos participantes – é uma Confira contínua que continua a expandir a ciência emergente da criptoeconomia e como vários mecanismos operam em condições adversas.

Padrões como ERC-20 (para tokens) e ERC-721 (para ativos não fungíveis) tornam a tecnologia de escalabilidade da Camada Dois do Ethereum e os dapps mais seguros socialmente, dado que há normas aceitas pela comunidade e melhores práticas em torno de quais padrões implementar para certos casos de uso. Isso é especialmente importante quando esses vários padrões – que eventualmente buscam interagir uns com os outros fluidamente para permitir " Finanças descentralizadas" – podem falar e se comunicar de forma interoperável, com atrito e custo mínimos.

Essas interações e economias sem atrito que surgem da nova interoperabilidade entre tokens, ativos não fungíveis e escalabilidade da Camada 2 criam mais segurança para a rede Ethereum , porque todos os participantes agora estão interligados em atividades econômicas complexas nas camadas adicionais acima dela; tudo sendo construído em padrões seguros, que foram auditados e aceitos pela comunidade técnica.

A importância da arquitetura não custodial, combinada com o caminho de menor resistência para a funcionalidade mais extensível e generalizável, não pode ser subestimada. Esses são componentes cruciais e primitivos para dar vida a novas e inovadoras máquinas econômicas, que, graças a despesas, regulamentação e limitação computacional, antes eram consideradas impossíveis de implementar no mundo real.

Hora de uma nova narrativa

Escalar blockchains é difícil, e o Ethereum não é exceção. Mas enaltecer blockchains "matadores de ethereum", ou suas alternativas pré-existentes, tudo porque o Ethereum supostamente T pode escalar, minimiza o trabalho notável que a comunidade Ethereum está fazendo na Tecnologia da Camada Dois. Soluções da Camada Um estão em andamento e provavelmente serão transformadoras para a rede no futuro, mas soluções da Camada Dois estão chegando ao mercado agora.

A narrativa de que o Ethereum T pode escalar e a ideia de que as soluções da Camada Um são os únicos planos para escalar a rede são cansativas e estão sendo ativamente refutadas em ambientes de produção diariamente. Hoje, o Ethereum é uma plataforma lenta e imparável para dinheiro programável; o potencial de tal sistema é autoevidente. Um sistema financeiro inteiramente novo poderia ser construído sobre o Ethereum, e as soluções da Camada Dois abrirão caminho para novos Mercados radicais que alavancam essa pilha financeira descentralizada.

Transferência de valor, governança, novos tipos de Mercados e estruturas de incentivo, coordenação da comunidade e até mesmo implementação adequada de Política tributária são possíveis no Ethereum. Os desenvolvedores do Ethereum veem esse futuro e estão construindo os dapps para fazê-lo acontecer. Outros desenvolvedores do Ethereum estão construindo os protocolos para tornar a rede utilizável em uma escala grande o suficiente para inaugurar esse futuro.

Este artigo não pretende ser uma crítica às implementações alternativas de blockchain, muitas das quais estão impulsionando a vanguarda da pesquisa criptográfica, conforme declarado acima. Nem é um caso para ICOs, shilling e exagero equivocado.

Em vez disso, é um caso de escalabilidade do Ethereum , para um futuro econômico descentralizado que usa o blockchain do Ethereum como uma camada de liquidação e facilita a maior parte das transações com tecnologias da Camada Dois.

É um caso para o Ethereum que vemos e que esperamos que tenha o devido destaque aos olhos do público e veja a luz do dia.

Imagem do Ethereum via arquivos do CoinDesk .