A partir de agora, quantos blockchains públicos (L1s e L2s) existem?

Pode ser difícil para alguém responder imediatamente a esta pergunta com precisão. Segundo DefiLlama, existem atualmente 225 redes públicas registradas, sem falar nas inúmeras emergentes e inéditas. É seguro dizer que o mundo criptográfico é um universo caótico composto por vários blockchains. Neste mundo criptográfico de múltiplas cadeias, cada blockchain tem características tecnológicas únicas, suporte comunitário, ferramentas de desenvolvimento e ecossistema. Por exemplo, existem cadeias públicas POW lideradas por Bitcoin, cadeias públicas baseadas em EVM, como Ethereum, juntamente com vários L2s, cadeias públicas distintas de alta velocidade, como Solana, e cadeias públicas baseadas em Move, representadas por Aptos e Sui. Esta diversidade oferece, de facto, mais possibilidades para aplicações descentralizadas (DApps) e inovação financeira. No entanto, também traz uma série de desafios.

A interoperabilidade, a troca de ativos e informações entre diferentes blockchains, tornou-se uma questão urgente a ser abordada. No passado, diferentes sistemas de blockchain eram isolados uns dos outros, cada um abrigando uma riqueza de ativos e dados, mas incapazes de interagir de forma eficaz com outras cadeias. Este foi um obstáculo significativo para alcançar um mundo criptográfico verdadeiramente descentralizado. Para resolver esse problema, surgiu a tecnologia cross-chain, buscando quebrar esses isolamentos e permitir a troca contínua de ativos e informações entre diferentes sistemas blockchain. Para desenvolvedores e usuários, a tecnologia cross-chain significa não apenas maior liquidez e opções, mas também um mundo blockchain mais aberto e interconectado. Este artigo explorará por que precisamos da tecnologia cross-chain, seus principais conceitos, categorização, métodos de implementação e desafios, bem como como ela moldará nosso futuro mundo criptográfico.

Parte 1: A Necessidade de Tecnologia Cross-Chain

A tecnologia cross-chain é realmente necessária para alcançar um futuro blockchain genuinamente descentralizado e interconectado? Muitas pessoas podem ter respostas diferentes. Influenciados por uma série de incidentes de segurança no campo cross-chain, alguns tornaram-se céticos, associando automaticamente cross-chain a “pseudoproposições” ou “armadilhas”. Esta é a tragédia desses indivíduos e de toda a indústria. No entanto, é inegável que a coexistência de múltiplas cadeias é a estrutura de mercado atual, e com o crescente número de cadeias públicas e Layer2 (Rollups), bem como os seus ecossistemas em maturação gradual, a tecnologia cross-chain inevitavelmente se tornará um requisito fundamental no estrutura atual do mercado. Você pode encontrar a resposta nos dois aspectos a seguir:

Primeiro, a interoperabilidade tornou-se um problema cada vez mais aparente. Entre as mais de 225 cadeias públicas, cada uma pode ter aplicações, ativos e usuários específicos. Contudo, se o valor criado nestas cadeias não puder ser transferido para outras, o seu potencial será severamente limitado. Essa questão vai além da negociação de ativos, envolvendo dados, lógica e interoperabilidade de aplicações.

Este é o problema da “ilha” que o atual mundo blockchain enfrenta. Estas ilhas são ricas em recursos, mas devido ao seu isolamento, não podem utilizá-los plenamente. Imagine se as principais plataformas da Internet não pudessem comunicar entre si; nossa experiência online seria bastante diminuída. A situação no blockchain é semelhante.

Em segundo lugar, a liquidez dos activos é o núcleo de qualquer sistema financeiro. No mundo financeiro tradicional, os activos podem fluir livremente entre bolsas, bancos e instituições financeiras. No entanto, no atual domínio da blockchain, a liquidez dos ativos em diferentes cadeias é restrita. Isto não só afeta a experiência comercial dos utilizadores, mas também limita o desenvolvimento das finanças descentralizadas (DeFi).

Portanto, seja considerando a interoperabilidade ou a liquidez de ativos, há uma necessidade prática de tecnologia cross-chain, incluindo pontes tradicionais de ativos cross-chain (Bridge) e protocolos de interoperabilidade (Protocolo de Interoperabilidade). Nas seções a seguir, tentaremos categorizar todas as soluções cross-chain de uma perspectiva técnica e apresentar essas duas categorias separadamente para melhor compreensão.

Parte 2: Categorização de Soluções Cross-Chain

A tecnologia cross-chain desenvolveu-se rapidamente nos últimos anos, fornecendo uma gama de métodos para resolver os problemas de interação entre cadeias. Essas soluções entre cadeias podem ser categorizadas de forma diferente com base em várias dimensões. Aqui, apresentamos uma estrutura de análise de cadeia cruzada proposta pelo fundador da Connext, Arjun Bhuptani, categorizando protocolos de interoperabilidade (pontes de cadeia cruzada) com base em seus métodos de verificação de mensagens em três categorias principais: Nativo verificado, Verificado externamente e Verificado localmente.

Nativo verificado

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(Fonte: Connext, Arjun Bhuptani)

No modelo Native Verified, um cliente leve ou nó da cadeia de origem é executado na cadeia de destino para verificar as mensagens da cadeia de origem. A principal vantagem deste método é a sua alta confiabilidade e descentralização. Como a lógica de verificação do cliente light é idêntica à lógica de verificação de bloco de outros tipos de nós, ele fornece um mecanismo robusto de verificação entre cadeias.

Um papel fundamental neste mecanismo é o Head Relayer, responsável por transmitir as informações do cabeçalho do bloco da cadeia de origem ao cliente leve na cadeia de destino para verificação. Os desafios deste método incluem a sua dependência do mecanismo de consenso subjacente e a complexidade potencial, especialmente à medida que aumenta o número de cadeias envolvidas.

Projetos que adotam a Verificação Nativa incluem Cosmos IBC, Near Rainbow Bridge, Snowbridge, etc. A entrada/saída de rollup também é uma forma de Verificação Nativa.

Verificado externamente

(Fonte: Connext, Arjun Bhuptani)

Os métodos verificados externamente envolvem a introdução de um conjunto externo de validadores para verificar mensagens entre cadeias. Este grupo normalmente consiste em múltiplas entidades, e os validadores podem assumir várias formas, como sistemas de computação multipartidários (MPC), oráculos, grupos multi-sig, etc. A vantagem distinta desta abordagem é a sua alta escalabilidade, uma vez que pode ser facilmente estendida a qualquer blockchain (pontes que usam verificação externa atualmente dominam o espaço de pontes entre cadeias).

No entanto, é importante notar que a introdução de um conjunto externo de validadores também significa a introdução de novas suposições de segurança. A segurança neste modelo é determinada pelo nível de segurança mais baixo entre a Cadeia A, a Cadeia B e os validadores externos, aumentando potencialmente a vulnerabilidade do sistema.

Exemplos de protocolos verificados externamente incluem Wormhole (Portal Bridge), Axelar, Chainlink CCIP, Multichain e, fundamentalmente, LayerZero também adota uma abordagem de verificação externa.

Verificado localmente

(Fonte: Connext, Arjun Bhuptani)

Diferente dos métodos acima, o verificado localmente, também conhecido como verificação ponto a ponto, concentra-se na verificação direta entre as partes da transação. Este método geralmente envolve um contrato Hash Time Locked (HTLC), onde as partes podem verificar mutuamente as transações umas das outras. Dado que as partes envolvidas na transação têm geralmente interesses económicos conflitantes, a possibilidade de conluio é significativamente reduzida.

Uma vantagem notável deste método é a sua natureza descentralizada e alta confiabilidade para as partes envolvidas na transação. No entanto, enfrenta desafios, como a necessidade de ambas as partes estarem online simultaneamente e a sua incapacidade de suportar a transferência geral de dados entre cadeias (o que significa que a verificação local só é adequada para pontes Swap, principalmente pontes de ativos de camada cruzada Ethereum).

Exemplos típicos de verificação local incluem Connext, cBridge, Hop, etc.

Em resumo, cada um destes três métodos tecnológicos cross-chain tem as suas vantagens e limitações e representa apenas uma dimensão da classificação. A escolha do método na prática depende dos requisitos específicos da aplicação, das considerações de segurança e da natureza das cadeias envolvidas. À medida que o campo criptográfico continua a se desenvolver, esperamos abordagens mais inovadoras para enfrentar os desafios nas interações entre cadeias.

Parte 3: Passagem de mensagens entre cadeias e entre cadeias de ativos

Tendo introduzido os conceitos básicos e classificações de soluções entre cadeias, vamos nos aprofundar nas diferenças entre a passagem de mensagens entre cadeias cruzadas de ativos e entre cadeias cruzadas.

Cadeia Cruzada de Ativos

A cadeia cruzada de ativos permite que os ativos digitais migrem perfeitamente de uma blockchain para outra. É o aplicativo cross-chain mais comum e popular, resolvendo um problema central: como representar e utilizar os mesmos ativos em diferentes cadeias. Os princípios de funcionamento comuns da cadeia cruzada de ativos incluem:

Bloquear e hortelã

O método mais comum no processo de transferência de ativos entre cadeias é o lock-and-mint. Simplificando, quando os ativos passam da cadeia de origem para a cadeia de destino, eles são bloqueados na cadeia de origem e “cunhados” na cadeia de destino. (Mecanismos semelhantes incluem queimar e resgatar, que não serão elaborados aqui devido a restrições de espaço. Um exemplo típico é o método cross-chain adotado pelo emissor USDC Circle.)

(Fonte da imagem: web3edge, @0xPhillan)

Por exemplo, quando o BTC é usado como token no Ethereum, o BTC original é bloqueado e uma quantidade equivalente de tokens Wrapped Bitcoin (WBTC) é gerada no Ethereum. Isto garante que o fornecimento total de BTC permaneça inalterado, preservando assim a escassez do ativo. Além do WBTC, algumas pontes oficiais Ethereum Layer2, como Polygon Bridge e Arbitrum Bridge, e a Rainbow Bridge que conecta Ethereum ao ecossistema Near, também usam um mecanismo lock-and-mint/burn.

Swaps de pool de liquidez

Os swaps de pool de liquidez envolvem o uso de um pool de liquidez especial para facilitar as transações entre cadeias. Os usuários depositam seus ativos de uma rede no pool de liquidez e retiram um valor equivalente de ativos do pool de outra rede. A vantagem deste método é que oferece transações e trocas rápidas, mas pode incorrer em taxas, uma vez que os fornecedores de liquidez (LPs) normalmente esperam um retorno sobre a liquidez que oferecem.

(Fonte da imagem: web3edge, @0xPhillan)

Em termos de mecanismo, os riscos de segurança de tais pontes entre cadeias são suportados principalmente pelos LPs. Se o pool for hackeado, a liquidez fornecida pelos LPs poderá ser roubada. O desequilíbrio no pool de liquidez também pode levar à evaporação do valor dos ativos entre cadeias, transmitindo a crise aos utilizadores de cadeias cruzadas. As pontes entre cadeias que usam pools de liquidez incluem ThorSwap, Hop Exchange, Synapse Bridge, entre outras.

Trocas Atômicas

Os swaps atômicos permitem que duas partes troquem ativos diretamente, sem intermediários. Eles usam contratos Hash Time Locked (HTLC) para garantir que a troca seja “atômica”, o que significa que a transação é completamente executada ou não é executada. Nas pontes cross-chain de troca atômica, os ativos são acessados por meio de chaves privadas. Se uma parte agir de forma maliciosa, a outra poderá recuperar seus ativos por meio do bloqueio de tempo (que abre após um tempo especificado) sem precisar de confiança centralizada de terceiros. Projetos típicos que usam swaps atômicos incluem Connext, cBridge e outros.

(Fonte da imagem: web3edge, @0xPhillan)

Mensagens entre cadeias

Diferente do cross-chain de ativos, as mensagens cross-chain envolvem não apenas ativos, mas todos os tipos de informações transferidas de uma cadeia para outra, como chamadas de contrato e atualizações de estado.

Sincronização de estado

Um método comum de mensagens entre cadeias é por meio da sincronização de estado. Isso significa que o estado de uma cadeia ou parte dela está sincronizado com outra cadeia. Por exemplo, a cadeia de retransmissão do Polkadot é responsável por sincronizar os estados de seus vários parachains.

Escuta e resposta a eventos

Quando um evento (como uma confirmação de transação ou chamada de contrato inteligente) ocorre em uma cadeia, outra cadeia pode ser configurada para ouvir esses eventos e responder conforme necessário. Por exemplo, ChainBridge da ChainSafe usa este método para lidar com mensagens entre cadeias.

Na verdade, seja no encadeamento cruzado de ativos ou no envio de mensagens entre cadeias, o principal desafio é garantir a integridade, a segurança e a atualidade das informações. À medida que a tecnologia avança, novas soluções cross-chain continuarão a surgir, proporcionando um suporte mais robusto e flexível para a interoperabilidade num ambiente multi-chain.

Parte 4: Desafios da Tecnologia Cross-Chain**

• À medida que a tecnologia blockchain se desenvolve e amadurece, a tecnologia cross-chain emergiu como um foco de pesquisa significativo. Seu objetivo é facilitar a troca contínua de ativos e dados entre diferentes blockchains. Contudo, atingir esse objetivo não é simples. Análogo à “trindade impossível” em blockchains individuais, existe um “trilema de dificuldades” no domínio da interoperabilidade entre cadeias.
• De acordo com uma estrutura proposta por Arjun Bhuptani, qualquer solução entre cadeias pode satisfazer no máximo dois dos três critérios a seguir:
• • Extensibilidade: Suporta passagem arbitrária de mensagens.
• • Falta de confiança: não introduz novas suposições de confiança.
• • Generalização: Pode ser facilmente adaptado a mais blockchains.

(Fonte: Connext, Arjun Bhuptani)

Quando é impossível atender a todos os três critérios simultaneamente, devem ser feitos compromissos e equilíbrios, que podem ser mais complexos em relação aos blockchains individuais. Estes incluem compromissos entre segurança e confiança, uniformidade e diversidade, ativos embalados e ativos nativos, entre outros. Estes são os desafios que a tecnologia cross-chain deve enfrentar à medida que continua a evoluir. Vários projetos de pontes entre cadeias estão tentando otimizar ou até mesmo romper esses trilemas de diferentes ângulos, visando alcançar o mais alto desempenho geral.

Parte 5: Resumo e Perspectiva

A tecnologia cross-chain é uma área chave no desenvolvimento do blockchain, sendo até considerada o Santo Graal da área. É vital para quebrar o “isolamento” da blockchain e alcançar a interconectividade entre múltiplas cadeias. Do encadeamento cruzado de ativos ao encadeamento cruzado de mensagens, todos os Web3 Builders estão se esforçando para realizar um ecossistema de blockchain unificado e colaborativo.

No entanto, conforme discutido, a tecnologia cross-chain ainda enfrenta muitos desafios. Mas com investigação mais profunda e avanço tecnológico, esperamos superar estes desafios e alcançar um ecossistema cross-chain mais seguro, eficiente e contínuo.

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