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

Pode ser difícil para alguém responder imediatamente a esta pergunta com precisão. De acordo com DeFillama, existem actualmente 225 cadeias públicas registadas, para não falar de numerosas cadeias emergentes e inéditas. É seguro dizer que o mundo cripto é um universo caótico composto por vários blockchains. Neste mundo cripto multi-cadeias, cada blockchain tem as suas características tecnológicas únicas, suporte comunitário, ferramentas de desenvolvimento e ecossistema. Por exemplo, existem cadeias públicas de POW lideradas por Bitcoin, cadeias públicas baseadas em EVM como Ethereum juntamente com numerosos L2s, cadeias públicas distintas de alta velocidade como Solana, e cadeias públicas baseadas em Move representadas por Aptos e Sui. Esta diversidade oferece realmente 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 resolver. No passado, diferentes sistemas blockchain estavam isolados uns dos outros, cada um com uma riqueza de ativos e dados mas incapazes de interagir eficazmente com outras cadeias. Isto foi um obstáculo significativo para alcançar um mundo cripto verdadeiramente descentralizado. Para resolver este problema, surgiu a tecnologia de cadeia cruzada, procurando quebrar esses isolamentos e permitir a troca contínua de ativos e informações entre diferentes sistemas blockchain. Para programadores e utilizadores, a tecnologia cross-chain significa não só maior liquidez e escolhas mas também um mundo blockchain mais aberto e interligado. Este artigo irá explorar porque precisamos da tecnologia cross-chain, os seus conceitos centrais, categorização, métodos de implementação e desafios, bem como a forma como molda o nosso futuro mundo cripto.

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 de cadeias cruzadas, alguns tornaram-se céticos, associando automaticamente a cadeia cruzada a “pseudo-proposições” ou “armadilhas”. Isto é tanto a tragédia destes indivíduos como de toda a indústria. No entanto, é inegável que a coexistência de múltiplas cadeias é a estrutura atual do mercado, e com o número crescente de cadeias públicas e Layer2 (Rollups), bem como os seus ecossistemas em maturação gradual, a tecnologia cross-chain irá inevitavelmente tornar-se um requisito fundamental na atual estrutura do mercado. Pode encontrar a resposta nos dois aspetos seguintes:

Primeiro, a interoperabilidade tornou-se um ponto de dor cada vez mais aparente. Entre as mais de 225 cadeias públicas, cada uma pode ter as suas aplicações, ativos e utilizadores específicos. No entanto, se o valor criado nestas cadeias não puder ser transferido para outras, o seu potencial será severamente limitado. Esta 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-las totalmente. Imagine se as principais plataformas da Internet não pudessem comunicar umas com as outras; a nossa experiência online seria muito diminuída. A situação na cadeia de blocos é semelhante.

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

Portanto, quer se considere a interoperabilidade ou a liquidez de ativos, existe uma necessidade prática de tecnologia cross-chain, incluindo pontes de cadeia cruzada de ativos tradicionais (Bridge) e protocolos de interoperabilidade (Interoperability Protocol). Nas secções seguintes, tentaremos categorizar todas as soluções de cadeia cruzada de uma perspectiva técnica e introduzir estas duas categorias separadamente para uma melhor compreensão.

Parte 2: Categorização de soluções de cadeia cruzada

A tecnologia de cadeia cruzada desenvolveu-se rapidamente nos últimos anos, fornecendo uma gama de métodos para resolver os problemas de interação entre cadeias. Estas soluções de cadeia cruzada 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, que categoriza os protocolos de interoperabilidade (pontes entre cadeias) com base nos 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 elevada fiabilidade e descentralização. Uma vez que a lógica de verificação do cliente leve é idêntica à lógica de verificação de blocos de outros tipos de nós, fornece um mecanismo robusto de verificação de cadeia cruzada.

Um papel fundamental neste mecanismo é o Head Relayer, responsável por transmitir as informações do cabeçalho do bloco da cadeia de origem ao cliente de luz 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 o número de cadeias envolvidas aumenta.

Os projetos que adotam a Verificação Nativa incluem Cosmos IBC, Near Rainbow Bridge, Snowbridge, etc. O rollup de entrada/saída 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 de cadeia cruzada. Este grupo consiste tipicamente em várias 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 elevada escalabilidade, uma vez que pode ser facilmente alargada a qualquer blockchain (pontes que utilizam verificação externa dominam atualmente o espaço da ponte entre cadeias).

No entanto, é importante notar que a introdução de um conjunto externo de validadores também significa introduzir 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, o LayerZero também adota uma abordagem de verificação externa.

Verificado localmente

(Fonte: Connext, Arjun Bhuptani)

Diferente dos métodos acima, Localmente Verificado, também conhecido como verificação ponto a ponto, concentra-se na verificação direta entre as partes transacionantes. Este método envolve frequentemente um Hash Time Locked Contract (HTLC), onde as partes podem verificar mutuamente as transações umas das outras. Uma vez que as partes transacionantes geralmente têm interesses económicos conflitantes, a possibilidade de conluio é significativamente reduzida.

Uma vantagem notável deste método é a sua natureza descentralizada e elevada fiabilidade para as partes transacionantes. 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 de troca, 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 de cadeia cruzada tem as suas vantagens e limitações e representa apenas uma dimensão de 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 das criptomoedas continua a desenvolver-se, aguardamos abordagens mais inovadoras para enfrentar os desafios nas interações entre cadeias.

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

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

Cadeia cruzada de ativos

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

Bloqueio e hortelã

O método mais comum no processo de transferência de ativos entre cadeias é o bloqueio e a moeda. Simplificando, quando os ativos se movem 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 de cadeia cruzada adotado pelo emissor USDC Circle.)

(Fonte da imagem: web3edge, @0xPhillan)

Por exemplo, quando o BTC é usado como um token no Ethereum, o BTC original é bloqueado e uma quantidade equivalente de tokens Wrapped Bitcoin (WBTC) é gerada no Ethereum. Isso garante que a oferta total de BTC permaneça inalterada, preservando assim a escassez do ativo. Além do WBTC, algumas pontes oficiais da Ethereum Layer2, como a Ponte Polygon e a Ponte Arbitrum, e a Ponte Arco-Íris que liga o Ethereum ao ecossistema Near, também usam um mecanismo de bloqueio e mina/queima.

Swaps de Pool de Liquidez

Os swaps de pool de liquidez envolvem a utilização de um pool de liquidez especial para facilitar as transações entre cadeias. Os utilizadores depositam os seus ativos de uma cadeia no pool de liquidez e retiram um valor equivalente dos ativos do pool de outra cadeia. A vantagem deste método é que oferece transações e trocas rápidas mas pode incorrer em taxas, uma vez que os provedores 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 dessas pontes de cadeia cruzada são suportados principalmente pelos LPs. Se o pool for hackeado, a liquidez fornecida pelos LPs pode ser roubada. O desequilíbrio no pool de liquidez também pode levar à evaporação do valor dos ativos entre cadeias, transmitindo a crise aos utilizadores entre cadeias. As pontes entre cadeias que utilizam pools de liquidez incluem ThorSwap, Hop Exchange, Synapse Bridge, entre outros.

Troca Atómica

Os swaps atómicos permitem que duas partes troquem ativos diretamente sem intermediários. Eles usam Hash Time Locked Contracts (HTLC) para garantir que a troca é “atômica”, o que significa que a transação é completamente executada ou não é de todo. Nas pontes de cadeia cruzada de swap atómico, os ativos são acedidos através de chaves privadas. Se uma das partes agir de forma maliciosa, a outra pode recuperar os seus ativos através do bloqueio de tempo (que abre após um tempo especificado) sem precisar de confiança centralizada de terceiros. Projetos típicos que utilizam swaps atómicos incluem Connext, cBridge e outros.

(Fonte da imagem: web3edge, @0xPhillan)

Mensagens de cadeia cruzada

Diferente da cadeia cruzada de ativos, as mensagens entre cadeias 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 através da sincronização de estado. Isto significa que o estado de uma cadeia ou uma parte dela está sincronizado com outra cadeia. Por exemplo, a cadeia de relés da Polkadot é responsável pela sincronização dos estados dos 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, o ChainBridge da ChainSafe usa este método para lidar com mensagens de cadeia cruzada.

Na verdade, quer se trate de cadeias cruzadas de ativos ou mensagens entre cadeias, o principal desafio é garantir a integridade, segurança e pontualidade das informações. À medida que a tecnologia avança, novas soluções cross-chain continuarão a surgir, fornecendo um suporte mais robusto e flexível para a interoperabilidade num ambiente multi-cadeias.

Parte 4: Desafios da Tecnologia Cross-Chain**

• À medida que a tecnologia blockchain se desenvolve e amadurece, a tecnologia cross-chain surgiu como um foco de pesquisa significativo. O seu objetivo é facilitar a troca contínua de ativos e dados entre diferentes blockchains. No entanto, atingir este 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 de cadeia cruzada pode satisfazer no máximo dois dos três critérios a seguir:
• • Extensibilidade: Suporta a passagem arbitrária de mensagens.
• • Inconfiança: Não introduz novos pressupostos de confiança.
• • Generalização: Pode ser facilmente adaptado a mais blockchains.

(Fonte: Connext, Arjun Bhuptani)

Quando é impossível cumprir todos os três critérios simultaneamente, devem ser feitos compensações e saldos, o que pode ser mais complexo em relação a blockchains individuais. Estes incluem compensações entre segurança e confiança, uniformidade e diversidade, ativos embrulhados 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 ponte de cadeia cruzada estão a tentar otimizar ou mesmo romper esses trilemas de diferentes ângulos, com o objetivo de alcançar o mais alto desempenho geral.

Parte 5: Resumo e Perspectivas

A tecnologia cross-chain é uma área chave no desenvolvimento da blockchain, mesmo considerada o Santo Graal do campo. É vital para quebrar o “isolamento” da cadeia de blocos e alcançar a interconectividade entre várias cadeias. Do cross-chaining de ativos ao cross-chaining de mensagens, todos os Web3 Builders estão a esforçar-se para realizar um ecossistema blockchain unificado e colaborativo.

No entanto, conforme discutido, a tecnologia cross-chain ainda enfrenta muitos desafios. Mas com uma investigação mais aprofundada e o avanço tecnológico, estamos ansiosos para superar esses desafios e alcançar um ecossistema de cadeia cruzada mais seguro, eficiente e contínuo.

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