Appchains: O futuro das soluções especializadas em blockchain

Introdução

À medida que o mundo caminha para a adoção em massa de produtos e serviços Web3, há uma necessidade crescente de sistemas mais escaláveis e especializados em Web3. As pessoas estão a fazer a transição da Web tradicional para a cadeia de blocos, e as aplicações construídas em cadeias de blocos públicas não estão a conseguir lidar com o nível de experiência personalizada que se procura. Como resultado, há uma necessidade urgente de soluções especializadas em blockchain, dando origem a Appchains.

As cadeias de aplicações prometem permitir uma transição sem descontinuidades da Web2 para a Web3. O atual sistema de cadeia de blocos é lento e não é escalável, pelo que não há incentivo para que os utilizadores regulares da Internet queiram mudar para a Web3. Com o aparecimento de cadeias de blocos específicas para aplicações que oferecem uma experiência personalizada e especializada, os programadores poderão criar aplicações melhoradas que são superiores às plataformas Web2.

O que são cadeias de aplicações?

Também conhecidas como blockchains de aplicações específicas, as appchains são blockchains especializadas concebidas para aplicações específicas. Por outras palavras, uma cadeia de aplicações (appchain) é uma cadeia de blocos dedicada que serve apenas uma determinada aplicação. Esta é uma diferença notável em relação às cadeias de blocos públicas que acomodam muitas aplicações. As cadeias de aplicações permitem que os programadores controlem a infraestrutura central do sistema, incluindo a estrutura de governação, o mecanismo de consenso e as características de segurança. O principal objetivo das appchains é a flexibilidade e a liberdade que os programadores têm, dando-lhes a oportunidade de construir sistemas sustentáveis, eficientes e escaláveis.

A necessidade de cadeias de aplicações

Fonte: Learnnear.club - O alcance das appchains em comparação com as blockchains de uso geral

À medida que o sector das cadeias de blocos amadurece, apercebemo-nos rapidamente de que uma abordagem única não poderia satisfazer as necessidades específicas de diversas aplicações. A indústria queria especialização e escalabilidade dos sistemas actuais, mas as aplicações de cadeias de blocos foram construídas em cadeias de blocos públicas, cada uma utilizando apenas um único mempool. Isto significa que havia uma enorme competição entre as aplicações pela velocidade, espaço de armazenamento e débito. Os programadores precisavam da sua própria cadeia onde pudessem criar aplicações escaláveis sem terem de competir com outras aplicações pelos recursos. Tornou-se claro que, para que a Web3 fosse suficientemente atractiva para ser adoptada em massa, eram necessárias soluções de cadeia de blocos específicas para cada aplicação.

As cadeias de aplicações surgiram como uma solução para os problemas existentes no espaço das cadeias de blocos. Melhora o desempenho das aplicações Web3 e melhora as suas funcionalidades. Uma vez que não competem com outras aplicações por recursos de armazenamento e computacionais, as cadeias de aplicações proporcionam um melhor desempenho, uma maior propriedade e uma melhor personalização.

Vantagens da utilização de cadeias de aplicações

Mais pormenorizadamente, apresentamos de seguida os benefícios da utilização de cadeias de aplicações:

1) Escalabilidade: As Appchains podem permitir que as aplicações de cadeias de blocos atinjam uma escalabilidade que era anteriormente inimaginável. Uma vez que as aplicações construídas em appchains não têm de competir por espaço de bloco, resultam num melhor desempenho e numa melhor taxa de transferência. Mais utilizadores podem utilizar a aplicação sem problemas porque o congestionamento é reduzido, ao contrário do que acontece com as aplicações alojadas em cadeias de blocos públicas.

2) Interoperabilidade: As Appchains permitem que os programadores desenvolvam aplicações que podem comunicar e trocar valores dentro do ecossistema mais alargado da blockchain. Devido à capacidade de personalização que as cadeias de aplicações oferecem, as aplicações podem escolher com que interveniente do ecossistema querem interagir, melhorando a usabilidade e a segurança.

3) Personalização: As cadeias de aplicações dão aos programadores a criatividade e a liberdade de personalizarem as suas aplicações. Não têm de depender dos recursos das cadeias de blocos públicas antes de construírem as suas próprias cadeias, o que aumenta a flexibilidade e a inovação. Com as appchains, os programadores podem escolher a sua estrutura de governação preferida, o mecanismo de consenso e os modelos económicos sem depender de sistemas de terceiros.

4) Inovação: É mais fácil inovar em appchains do que em qualquer outro tipo de blockchain devido à liberdade que proporcionam. Uma vez que não dependem da cadeia de blocos principal para funcionar, os programadores podem experimentar coisas novas, conduzindo a melhores inovações.

5) Eficiência: Como se concentram numa aplicação, as appchains atingem eficiências elevadas que são quase impossíveis em blockchains de uso geral. Isto leva a uma melhor experiência do utilizador e a uma maior velocidade e produtividade das transacções.

6) Segurança: As cadeias de aplicações podem ser desenvolvidas com características de segurança que se adaptam especificamente ao caso de utilização da aplicação, aumentando a segurança global da plataforma. Isso permite a criação de uma aplicação que pode lidar com as ameaças e vulnerabilidades únicas peculiares à sua circunstância.

7) Soberania: As cadeias de aplicações podem ser independentes e auto-suficientes, reduzindo o risco de falhas em cascata de outros sistemas. Isto permite que a aplicação tenha uma elevada taxa de sucesso porque tudo o que acontece no ecossistema é facilmente controlável.

Desvantagens da utilização de cadeias de aplicações

Apesar das inúmeras vantagens da utilização de Appchains, deve ter em consideração algumas limitações. A principal desvantagem é a complexidade envolvida na construção de cadeias de aplicações, em comparação com as cadeias de blocos tradicionais. Além disso, as cadeias de aplicações são dispendiosas e demoradas, com os riscos de segurança e de composição que as acompanham.

1) Intensivo em recursos: O desenvolvimento de cadeias de aplicações é intensivo em termos de recursos, exigindo um investimento considerável em termos de conhecimentos especializados, custos financeiros e tempo da equipa. O lançamento de uma cadeia de aplicações requer uma lista muito longa de infra-estruturas adicionais que devem ser coordenadas com os validadores. Ao contrário das cadeias de blocos públicas, que já têm estas infra-estruturas prontas a utilizar, os programadores de cadeias de aplicações necessitam de uma equipa maior e de custos mais elevados, que podem não ser acessíveis às empresas em fase de arranque, especialmente nas suas fases iniciais.

2) Preocupações com a segurança: O desenvolvimento da cadeia de aplicações envolve a construção de muitos recursos a partir do zero, incluindo características de segurança. A segurança das appchains depende em grande medida da adoção da aplicação pelos utilizadores, da eficácia dos validadores e do preço do seu token nativo. Se os programadores comprometerem quaisquer requisitos de segurança para reduzir os custos, o sistema será suscetível a vulnerabilidades de segurança.

3) Ecossistema mais pequeno: Por serem novas e mais personalizadas, a comunidade que segue as appchains é muito pequena em comparação com as plataformas de blockchain estabelecidas. Isto limita o suporte e os recursos disponíveis nos sistemas e pode também afetar negativamente a segurança da plataforma.

4) Complexidade: Embora a natureza especializada das appchains seja uma grande caraterística, a plataforma torna-se altamente complexa, tornando difícil o desenvolvimento e a manutenção da aplicação ao longo do tempo.

5) Falta de capacidade de composição: Nas cadeias de blocos públicas, as aplicações têm uma capacidade de composição atómica, com cada aplicação a interagir sem problemas com vários protocolos. Esta capacidade de composição atómica é uma caraterística única das aplicações Web3 que lhes permite resolver diversos problemas. No entanto, as appchains não têm capacidade de composição atómica porque são construídas isoladamente de outras blockchains. A obtenção da capacidade de composição em cadeias de aplicações requer processos complexos, como a ligação entre cadeias, que não pode ser conseguida atomicamente.

6) Riscos de ponte: Outra limitação das cadeias de aplicações é o risco de ligação de activos. Os riscos de ponte são um problema peculiar para as aplicações DeFi porque a sua funcionalidade depende da ponte entre vários activos como ETH, stablecoins e BTC. As ligações em ponte geralmente degradam a experiência do utilizador e aumentam a exposição a ameaças à segurança. Este risco é ainda maior com as cadeias de aplicações, porque podem não atrair pontes de renome, obrigando-as a contentar-se com pontes centralizadas ou feitas à medida.

Como é que uma Appchain funciona?

Fonte: <a href="https://medium.com/@OneBlockplus/how-does-appchains-become-the-potential-chain-of-web3-2f44ae20eab3"" > Medium.com/@OneBlockplus - Imagem que mostra as appchains como soluções especializadas de cadeias de blocos

As Appchains utilizam os princípios fundamentais da tecnologia blockchain com atributos únicos que se alinham com a aplicação. Esta especialização diferencia-as das blockchains tradicionais e resulta em qualidades distintas. Funcionam utilizando os seus ambientes de cadeia de blocos personalizados que são adaptados ao protocolo ou aplicação específicos, assegurando que os contratos e transacções inteligentes são processados de forma independente na cadeia de aplicações.

Uma vez que os criadores de aplicações appchain podem personalizar parâmetros como a escolha de padrões de token, mecanismos de consenso, modelos de governação e muito mais, existe uma maior flexibilidade e eficiência em comparação com as dApps tradicionais.

Utilizando três critérios, o seguinte destaca o funcionamento das cadeias de aplicações:

1) Mecanismos de consenso personalizados: Em vez de confiar na solução de tamanho único disponível em blockchains públicas, as appchains podem implementar mecanismos de consenso personalizados mais adequados ao seu objetivo específico. Esta flexibilidade permite casos de utilização mais simplificados, consoante o caso de utilização pretendido da aplicação. Por exemplo, uma aplicação utilizada para jogos pode necessitar de um mecanismo de consenso diferente de outra aplicação utilizada na gestão da cadeia de abastecimento.

2) Rede dedicada: Outro atributo único que permite que as appchains funcionem sem problemas é a sua propriedade de uma rede de blockchain dedicada. Isto garante que os recursos não são partilhados entre várias aplicações, resultando em velocidades de transação mais rápidas e num ambiente mais estável. Isto também assegura que uma cadeia de aplicações tem um mempool dedicado e não tem de o partilhar com outros projectos.

3) Contratos inteligentes personalizados: As cadeias de aplicações podem ter contratos inteligentes dedicados que permitem uma maior eficiência e funcionalidade. Isto dá aos programadores a flexibilidade de criar uma lógica de contrato mais complexa e matizada que é adaptada às necessidades específicas da aplicação.

Comparação entre Appchains e outras cadeias de blocos

Fonte: Academia CoinMarketCap

Em comparação com as soluções tradicionais de cadeias de blocos, as cadeias de aplicações centram-se normalmente numa única aplicação. Para obter uma melhor perspetiva sobre as cadeias de aplicações, é essencial conhecer as peculiaridades das cadeias de aplicações e a sua comparação com outros tipos de cadeias de blocos. Este conhecimento ajudará a compreender o ponto de vista da cadeia de aplicações no âmbito de uma série de soluções de cadeia de blocos.

Appchains Vs. Cadeias de blocos do nível 1

Também designadas cadeias monolíticas, as cadeias L1 são soluções tudo-em-um em que várias aplicações são executadas na camada de base. Exemplos comuns de projectos construídos em cadeias da Camada 1 (L1) são o Bitcoin e o Ethereum 1.0. Estas cadeias oferecem simplicidade porque não dependem de protocolos externos e têm um elevado grau de descentralização e imutabilidade. São também muito seguros, uma vez que todos os nós seguem a mesma regra e possuem superfícies de ataque mais pequenas.

Apesar dos seus inúmeros benefícios, as cadeias L1 enfrentam problemas significativos de escalabilidade e flexibilidade. Isto deve-se ao facto de numerosas aplicações serem executadas nas cadeias, o que as obriga a competir por recursos e largura de banda limitados, conduzindo assim a taxas de transação elevadas e ao congestionamento da rede. Como todas as aplicações têm de seguir o mecanismo de consenso da cadeia e outros protocolos, há um limite para a inovação e a personalização, o que pode ser um desafio.

Vamos explorar como as Appchains se comparam a estas cadeias L1:

• Desenvolvimento e implantação: O desenvolvimento de uma aplicação numa cadeia de aplicações é um processo mais personalizado, porque se centra na aplicação específica, enquanto o desenvolvimento L1 é mais complexo devido à necessidade de satisfazer uma gama mais vasta de aplicações.
• Desempenho: As cadeias de aplicações podem ter um desempenho superior ao das cadeias L1 em áreas de nicho devido à sua natureza especializada e personalizada.
• Generalização Vs. Especialização: As Appchains oferecem uma solução direccionada e processos de implementação especializados, enquanto as L1 são generalistas, alojando uma gama mais vasta de aplicações.
• Comunidade e ecossistema: Os L1 têm geralmente uma maior comunidade de seguidores devido à maior variedade de recursos e ferramentas que possuem. No entanto, as cadeias de aplicações têm ecossistemas e comunidades mais pequenos devido à sua natureza especializada.

Appchains Vs. Cadeias de blocos de camada 2

As cadeias de blocos da camada 2 operam no topo das cadeias L1 e servem como soluções de escalonamento, lidando com algumas funções de execução ou liquidação para a L1. Melhoram essencialmente a velocidade e a finalidade da rede porque descarregam o tráfego da cadeia de base. No entanto, a autonomia e a soberania das cadeias L2 são limitadas porque dependem das cadeias L1 para a disponibilidade de dados e o consenso. Arbitrum e Optimism são exemplos de blockchains da camada 2. Comparam-se com as cadeias de aplicações nos seguintes aspectos:

• Objetivo: As cadeias de aplicações são desenvolvidas para satisfazer aplicações específicas, enquanto as cadeias L2 funcionam principalmente para melhorar o desempenho e a escalabilidade das cadeias L1.
• Complexidade: Como requerem uma blockchain totalmente nova, adaptada a uma aplicação específica, as Appchains são mais complexas de construir. No entanto, uma vez que as cadeias L2 são construídas em cima de uma cadeia de blocos existente, são geralmente mais fáceis de implementar.
• Independência: As cadeias L2 são construídas com base em cadeias de blocos existentes e dependem da infraestrutura existente, enquanto as cadeias de aplicações são cadeias de blocos independentes criadas especificamente para uma aplicação.
• Segurança: As Appchains têm o seu próprio protocolo de segurança personalizado que é adaptado às necessidades específicas de uma aplicação, enquanto as L2 chains herdam normalmente as características de segurança da blockchain existente.

Appchains Vs. Cadeias laterais

As sidechains são cadeias de blocos compatíveis com outras cadeias de blocos, principalmente cadeias L1, mas que não têm as suas características de segurança. As sidechains não publicam transacções na blockchain principal e utilizam o seu próprio protocolo de segurança. As sidechains são configuradas de forma a estarem ligadas à blockchain principal através de uma ponte bidirecional. O Polygon é um exemplo comum de Sidechains. Comparam-se com a Appchain nos seguintes aspectos:

• Integração com L1: As cadeias laterais são paralelas às cadeias L1, facilitando o descarregamento de transacções para reduzir o congestionamento. Por outro lado, as Appchains são blockchains independentes construídas para servir especificamente uma aplicação.
• Personalização: As Appchains permitem um maior grau de personalização quando comparadas com as Sidechains porque são feitas à medida para aplicações específicas, permitindo inovação e flexibilidade.
• Casos de utilização: As sidechains são geralmente utilizadas para melhorar a funcionalidade e a escalabilidade da cadeia principal, enquanto as Appchains fornecem uma solução de cadeia de blocos mais especializada.

Appchains Vs. Correntes modulares

As funções principais das cadeias modulares estão divididas em camadas separadas, incluindo as camadas de execução, consenso, liquidação e disponibilidade de dados. Isto torna o sistema escalável porque as cadeias modulares ajudam a processar mais transacções e a armazenar mais dados utilizando técnicas de especialização e paralelização. Como podem subcontratar determinadas tarefas a outras camadas ou cadeias, as cadeias modulares podem otimizar a sua largura de banda e os seus recursos.

Apesar das inúmeras vantagens das cadeias modulares, estas enfrentam condicionalismos em termos de segurança e complexidade. Como dependem frequentemente de entidades externas, as cadeias modulares têm problemas de segurança e de complexidade da rede. Exemplos de cadeias modulares são a Solana e a Ethereum 2.0. Vamos comparar as cadeias modulares com as cadeias de aplicações:

• Objetivo: As cadeias modulares podem executar várias aplicações, enquanto as cadeias de aplicações são dedicadas a uma aplicação específica.
• Dependência: As cadeias modulares dependem das cadeias L1 ou L2, enquanto as cadeias de aplicações funcionam de forma independente.

Plataformas Appchain populares

Fonte: Medium.com/1kxnetwork -

A imagem mostra os produtos e plataformas Appchain e os sectores em que operam

Embora o conceito de cadeias de aplicações seja relativamente novo, está a ser progressivamente adotado por várias plataformas de cadeias de blocos que esperam entrar no mundo das soluções especializadas de cadeias de blocos. À medida que mais projetos de blockchain estão surgindo com um desejo de recursos especializados e personalização, há uma necessidade crescente de plataformas de blockchain que possam hospedar Appchains. Atualmente, existem diferentes plataformas de cadeia de blocos adequadas para cadeias de aplicações, cada uma com características únicas que satisfazem necessidades específicas das aplicações. Eis algumas plataformas de cadeias de blocos notáveis que são pioneiras na utilização de cadeias de aplicações:

Parachains Polkadot

No Polkadot, os parachains são usados para operar aplicações ou projectos específicos e estão todos ligados a uma cadeia de blocos central chamada Relay Chain. Usando um modelo de prova de participação (PoS), os validadores apostam $DOT, o token nativo de Polkadot. Estes validadores são responsáveis por um parachain específico e têm como objetivo essencial a manutenção da rede.

O Polkadot só pode ocupar 100 parachains de cada vez, e os programadores obtêm parachains através de um processo de leilão em que os participantes na rede licitam projectos que consideram merecedores de uma appchain. O projeto vencedor obtém então uma cadeia de aplicações alugada durante dois anos. Estes parachains têm todos os atributos já descritos sobre as appchains, incluindo a governação e as estruturas económicas. Os programadores também podem criar tokens nativos específicos de aplicações nos seus parachains.

A desvantagem óbvia da utilização da rede Polkadot é o facto de apenas suportar 100 parachains, o que limita a escalabilidade da rede. Para resolver este problema, a Polkadot já está a trabalhar no Parathreads, uma infraestrutura que pode acomodar mais de 10.000 parathreads. Outra desvantagem do Polkadot é a sua não-compatibilidade com contratos inteligentes, o que coloca uma limitação significativa no desempenho da rede.

Os projectos Appchain que utilizam o Polkadot são o Litentry e o Acala.

Zonas Cosmos

No Cosmos Zones, as Appchains são chamadas de zonas. Estas zonas funcionam na rede Cosmos e estão todas ligadas ao Hub Cosmos, que é o centro da rede Cosmos. Como as zonas estão interligadas, podem enviar tokens e dados umas às outras sem problemas. Embora cada zona possa ter o seu próprio token, todas as zonas no Cosmos Hub podem utilizar o token nativo, $ATOM, para recompensas, staking e taxas de transação.

As zonas Cosmos oferecem aos programadores várias vantagens, para além das características habituais das cadeias de aplicações. O Cosmos utiliza uma infraestrutura de rede denominada Tendermint Core, que melhora consideravelmente a velocidade e a finalidade das transacções da Appchain. A principal diferença entre o Cosmos e o Polkadot são as estruturas de governação das respectivas cadeias de aplicações.

dYdX e Osmosis são exemplos de cadeias de aplicações que utilizam a rede Cosmos Hub.

Sub-redes Avalanche

As cadeias de aplicativos na cadeia do Avalanche são chamadas de Sub-rede do Avalanche. A Avalanche é uma agregação de ecossistemas de cadeias de blocos que contém os validadores e as sub-redes. Usando o Avalanche Subnets, os desenvolvedores podem desenvolver appchains apostando em $AVAX, que é um token nativo para o Avalanche. O protocolo de consenso da plataforma utiliza o algoritmo Snowball que suporta um sistema rápido, escalável e eficiente.

O Avalanche é superior ao Cosmos e ao Polkadot em termos de escalabilidade, velocidade e finalidade. Não há limite para o número de cadeias de aplicativos que podem ser criadas nas sub-redes do Avalanche. Além disso, o sistema processa as transacções rapidamente, em 1-2 segundos, e tem um elevado débito de mais de 4500 transacções por segundo (tps).

Crabada's Swimmer e Crystalvale são exemplos de projectos que utilizam sub-redes Avalanche.

Supernets poligonais

As cadeias de aplicações no Polygon são chamadas de supernets. A plataforma de construção de blockchain da Polygon, Polygon Edge, fornece aos desenvolvedores as ferramentas para construir seu próprio blockchain compatível com Ethereum Virtual Machine (EVM). Os programadores também recebem ferramentas e serviços digitais necessários para desenvolver as suas cadeias de aplicações utilizando supernets. Isto dá-lhes a flexibilidade para personalizar as suas aplicações e utilizar qualquer infraestrutura de dimensionamento que desejem.

Exemplos de projectos de cadeia de aplicações criados por Polygon Supernets incluem Boomland e Vorz.

Como escolher a melhor cadeia de aplicações

Para que a aplicação seja bem sucedida e cumpra o objetivo pretendido, os programadores devem escolher a melhor cadeia de aplicações para o seu projeto. Atualmente, existem várias cadeias de aplicações no mercado, cada uma com as suas particularidades. O processo de seleção da melhor Appchain para um projeto é muito crucial e influenciará significativamente o seu sucesso.

Eis os aspectos a que deve estar atento:

1) Objectivos do projeto: A cadeia de aplicações escolhida deve estar especificamente alinhada com as metas e os objectivos do projeto. A cadeia de aplicações deve também possuir as características e funcionalidades necessárias para satisfazer as necessidades da aplicação.

2) Escalabilidade: A plataforma deve ser capaz de se adaptar ao crescimento da aplicação. Sem comprometer a velocidade e a segurança, a cadeia de aplicações deve ser capaz de lidar com um número crescente de transacções na aplicação.

3) Interoperabilidade: Como as aplicações precisam de se ligar sem problemas no mundo descentralizado das cadeias de blocos, a interoperabilidade é uma caraterística fundamental. A cadeia de aplicações escolhida deve ser capaz de interagir com outras cadeias de blocos, facilitando um ecossistema robusto em que as aplicações possam tirar partido da força de outras.

4) Suporte da comunidade: Considere a possibilidade de utilizar uma cadeia de aplicações que tenha um apoio comunitário vibrante, onde as ferramentas, os recursos e os conhecimentos especializados estejam prontamente disponíveis. As plataformas com um forte apoio da comunidade são normalmente muito seguras e altamente recomendadas.

5) Segurança e facilidade de utilização: É crucial avaliar a infraestrutura de segurança da cadeia de aplicações, explorando o mecanismo de consenso e as técnicas criptográficas utilizadas para proteger os dados. Opte sempre por uma cadeia de aplicações com funcionalidades de segurança robustas que protejam contra potenciais ameaças. Além disso, a cadeia de aplicações deve ser de fácil utilização, com um processo de desenvolvimento simples.

O futuro das cadeias de aplicações

Fonte: Medium.com/1kxnetwork - A história das cadeias de aplicações, sublinhando o seu futuro promissor

À medida que as cadeias de aplicações continuam a ganhar força, haverá um aumento da procura de soluções de cadeias de aplicações em todos os sectores da vida. Muitos sectores necessitarão destas soluções especializadas de cadeia de blocos para resolver os seus problemas específicos. Isto pode abrir caminho para a nova era da tecnologia de cadeia de blocos que oferece soluções especializadas e à medida.

Sectores como a saúde, os jogos, a cadeia de abastecimento e os cuidados de saúde já estão a tirar partido das Appchains para responder às suas necessidades específicas. Isto melhorou muito a eficiência nestes sectores, sublinhando a incrível promessa que as cadeias de aplicações trazem ao mundo. À medida que mais criadores exploram a utilização de cadeias de aplicações para os seus projectos, podemos esperar uma proliferação na predominância de cadeias de blocos especializadas, cada uma contribuindo para o sucesso dos seus ecossistemas.

Conclusão

As cadeias de aplicações representam um marco notável para o ecossistema de cadeias de blocos, pois provaram que é possível alcançar a personalização, a segurança, a interoperabilidade e a eficiência num único projeto de cadeias de blocos. Em vez de uma abordagem de tamanho único, as cadeias de aplicações estão a melhorar a experiência do utilizador na Web3. À medida que avançamos para esta nova fase de inovação da cadeia de blocos, as cadeias de aplicações são adequadas para impulsionar a prosperidade da era digital.