Plasma vs Sharding: Qual é a melhor solução inovadora de escalabilidade?

A escalabilidade do blockchain continua sendo um desafio fundamental, estimulando a exploração de soluções inovadoras de escalabilidade do blockchain, como Plasma e sharding. 

À medida que as redes descentralizadas continuam a evoluir, a necessidade de processar transações de forma mais eficiente e acomodar as crescentes exigências dos utilizadores tornou-se cada vez mais premente. Tanto o Plasma quanto o sharding oferecem abordagens distintas para enfrentar esse desafio fundamental, visando otimizar o rendimento das transações e o desempenho geral da rede.  

Neste guia, exploramos os meandros dessas duas estratégias, descobrindo suas características únicas, benefícios e possíveis desvantagens. Ao examinar os princípios básicos, mecanismos e implicações no mundo real de cada abordagem, obtemos uma compreensão abrangente de como essas tecnologias moldam o cenário da escalabilidade do blockchain. Junte-se a nós enquanto desvendamos as complexidades dessas soluções concorrentes e esclarecemos suas contribuições para o futuro dos sistemas descentralizados.

O que é Plasma?

O Plasma, comumente conhecido como Ethereum Plasma porque foi proposto pela primeira vez pelo cofundador Ethereum , Vitalik Buterin, é uma solução de escalonamento que visa melhorar o desempenho da rede Ethereum . Sua premissa central gira em torno do estabelecimento de uma rede de cadeias laterais que mantêm interação mínima com a blockchain Ethereum , comumente chamada de cadeia principal. A estrutura fundamental do Plasma adota um arranjo hierárquico semelhante a uma árvore blockchain, em que múltiplas “cadeias filhas” são colocadas em camadas sobre a cadeia primária.

A estrutura do Plasma permite a criação de uma extensa variedade de cadeias laterais (também chamadas de cadeias secundárias), atuando essencialmente como réplicas condensadas do blockchain Ethereum por meio da utilização detracinteligentes e árvores Merkle.

Essas cadeias laterais são projetadas exclusivamente para executartracinteligentes personalizados, acomodando diversos requisitos de várias entidades. Esta adaptabilidade permite a criação detracinteligentes Plasma distintos, adaptados a casos de uso específicos, permitindo assim que as empresas aproveitem o potencial da estrutura Plasma para atender às suas necessidades individuais.

Ao capitalizar a segurança fornecida pela cadeia principal, o Plasma facilita a implantação de inúmeras cadeias secundárias. Estas cadeias operam de formadent, aderindo a diretrizes pré-determinadas e perseguindo objetivos específicos que podem não necessariamente estar alinhados com os da cadeia principal. Esta estratégia de design visa aliviar as preocupações de congestionamento na blockchain Ethereum primária.

Componentes do Plasma Ethereum

Para entender a mecânica do Ethereum Plasma , é essencial explorar os componentes fundamentais que sustentam esta rede:

1. Computação fora da cadeia

O conceito de computação fora da cadeia estabelece um sentimento de confiança entre os participantes da rede Ethereum . Facilita a liquidação de múltiplas transações fora da blockchain Ethereum primária. Este princípio decorre da noção de que nem toda transação necessita de validação de todos os nós da cadeia principal.  

Consequentemente, esta validação seletiva da transação alivia a carga de trabalho na cadeia primária, aliviando o congestionamento e aumentando a eficiência. Os desenvolvedores estruturam meticulosamente os blockchains do Plasma, muitas vezes empregando um único operador para agilizar o processamento de transações, resultando em transações mais rápidas e econômicas.

2. Compromissos do Estado

Ethereum Plasma adota a prática de publicar periodicamente compromissos estaduais na rede principal Ethereum . Esta sincronização garante o conhecimento mútuo do estado das cadeias filhas e mantém a compatibilidade entre elas.  

Esta interação é vital para a capacidade do Plasma de alavancar a segurança da cadeia principal. Embora as transações ocorram fora da cadeia, as liquidações finais ocorrem dentro da camada de execução primária Ethereum . Esta relação interligada evita inconsistências e protege contra a proliferação de transações inválidas.

3. Entradas e Saídas

A interação perfeita entre ambos os blockchains é um pré-requisito fundamental ao fundir a cadeia principal Ethereum com o Plasma. 

Isto exige o estabelecimento de um canal de comunicação que facilite a transferência de ativos, concretizando assim a solução de escalabilidade. O Plasma executa isso por meio de umtracmestre no Ethereum, orquestrando a mecânica de entradas e saídas.

4. Arbitragem de Disputas

A resolução de disputas é uma faceta fundamental do design de escalabilidade do Ethereum Plasma. Um mecanismo enraizado na aplicação da integridade da transação é empregado para combater a possibilidade de ações maliciosas por parte dos participantes.  

Esta salvaguarda, conhecida como Prova de Fraude, foi concebida paradentparticipantes envolvidos em comportamentos suspeitos. As provas de fraude servem como alegações que contestam a validade de transições de estado específicas.  

Os usuários os invocam ao detectar possíveis gastos duplos, onde um ativo tenta ser gasto duas vezes antes da conclusão da confirmação. A vigilância e a notificação imediata são fundamentais para a eficácia deste processo. Os usuários que publicam prontamente provas de fraude interrompem transações ilícitas, levando a ações punitivas contra os culpados.

Como funciona Ethereum Plasma?

Em essência, o Plasma representa uma solução fora da cadeia principal estrategicamente projetada para melhorar significativamente a eficiência operacional da rede Ethereum e blockchains análogos. Essa otimização é alcançada transferindo uma parte substancial das tarefas de processamento da cadeia principal para uma rede de cadeias menores e especializadas, cada uma servindo funções distintas.

Embora as transações do Plasma sejam executadas fora da cadeia, elas são liquidadas na camada de execução principal Ethereum para garantir garantias de segurança. No entanto, a finalização de transações fora da cadeia exige a publicação periódica de “compromissos estatais” por parte do operador, responsável pela geração dos blocos da cadeia de plasma. Esses compromissos, semelhantes às raízes Merkle derivadas das árvores Merkle, são formas criptográficas de comprometer-se com valores sem revelá-los. Eles evitam a alteração de valores comprometidos e desempenham um papel fundamental na manutenção da segurança.

As raízes Merkle são construções criptográficas que permitem condensar grandes quantidades de dados. Essas raízes, também chamadas de “raízes de bloco”, podem representar transações de bloco inteiro, ajudando a confirmar a inclusão de pequenos dados em um conjunto de dados mais amplo. Os usuários podem validar a inclusão de dados usando provas Merkle, especialmente para demonstrar a presença de transações em um bloco específico.

As raízes Merkle servem a um propósito vital ao transmitir dados de estado fora da cadeia para Ethereum. Analogamente, funcionam como “pontos de salvamento”, onde o operador indica o estado da cadeia de plasma em um momento específico e o corrobora com uma raiz de Merkle como evidência. Este ato de compromisso com o estado contínuo da cadeia plasmática usando uma raiz Merkle é denominado “compromisso estatal”.

Embora originalmente conceituado por Vitalik Buterin e Joseph Poon em agosto de 2017 para enfrentar os desafios de escalabilidade do Ethereum, o conceito Plasma exibe adaptabilidade para integração em outras plataformas blockchain. Joseph Poon, proponente da proposta da Lightning Network para Bitcoin, é fundamental para destacar as sinergias entre Plasma e Lightning Network como soluções de escalabilidade para seus respectivos blockchains. É importante notar que embora estas soluções partilhem objetivos comuns, elas empregam metodologias e mecanismos distintos.

O projeto Ethereum Plasma continua sendo uma iniciativa de código aberto, com seu repositório de código acessível no GitHub. Para um mergulho mais profundo nas complexidades técnicas, o whitepaper oficial do Plasma serve como um recurso valioso. Apesar de estar nos estágios iniciais de desenvolvimento, o conceito de Plasma é imensamente promissor. A implementação bem-sucedida tem o potencial de inaugurar uma nova era de eficiência para a rede Ethereum , ao mesmo tempo que serve como modelo fundamental para outras redes blockchain que buscam soluções de escalabilidade.

Benefícios de usar Plasma para escalabilidade de blockchain

• As cadeias de plasma oferecem uma vantagem distinta sobre os canais, permitindo transferências de ativos ou moedas para qualquer destinatário, em oposição às transações de canal limitadas a partes bilaterais.
• As cadeias de plasma apresentam uma vantagem fundamental sobre as cadeias laterais devido à sua ancoragem na segurança da cadeia principal. Embora uma violação da cadeia lateral não afete a cadeia principal, ela não pode proteger os usuários na cadeia lateral. Em contraste, as cadeias de plasma utilizam a segurança da cadeia principal, permitindo que os usuários saiam para a cadeia principal caso a cadeia de plasma enfrente ameaças. Essa dinâmica garante à plasma uma segurança superior em comparação às cadeias laterais .

Limitações do uso do Plasma para escalabilidade de blockchain

• Uma limitação inerente ao plasma é o cronogramatracde retirada para usuários que desejam mudar suas moedas da camada 2 para a camada 1.
• Os usuários estão sujeitos a um período de espera de 7 a 14 dias para saques, essencial para examinar a legitimidade da transação de saque e prevenir atividades fraudulentas.

O que é fragmentação?

Sharding é uma técnica que envolve dividir blockchains ou bancos de dados em seções menores e particionadas chamadas shards, cada uma gerenciando segmentos de dados específicos. Isso alivia a pressão sobre uma única cadeia que processa todas as transações da rede. Os fragmentos funcionam como blockchains individuais, capazes de lidar com suas transações, enquanto uma cadeia principal ou cadeia de beacon supervisiona as interações dos fragmentos. Esta atualização de rede de Camada 1 aprimora a escalabilidade ao distribuir a carga de trabalho. Ethereum foi um dos primeiros blockchains a adotar sharding ao iniciar sua transição para uma rede escalonável de Proof of Stake, com uma Beacon Chain coordenando vários shards.

Uma vantagem significativa do sharding é a simplificação da operação dos nós. Como os dados são divididos entre shards, os nós validadores não precisam mais armazenar todo o histórico da blockchain, concentrando-se apenas nas confirmações de integridade dos dados. Redes sharded complementam rollups, que melhoram a escalabilidade ao validar transações off-chain e consolidá-las na cadeia principal. O sharding aumenta a eficiência dos rollups, permitindo que eles reportem estados mais rapidamente.

No entanto, a fragmentação apresenta questões de segurança. Um ator mal-intencionado que obtenha o controle de um fragmento pode potencialmente perturbar outras partes da rede. Regulamentações e salvaguardas adequadas são necessárias para evitar esse problema, já que assumir o controle de um fragmento é comparativamente mais fácil do que sequestrar uma rede inteira não fragmentada.

Como funciona o sharding?

A fragmentação desempenha um papel fundamental na obtenção de uma distribuição eficiente de armazenamento de dados, levando a uma melhor relação custo-benefício em rollups e operações simplificadas de nós. Esta abordagem capacita soluções de camada 2 para alavancar a segurança do Ethereume, ao mesmo tempo, manter taxas de transação mais baixas.

O blockchain Ethereum hospeda atualmente mais de três mil aplicativos descentralizados (dApps), ressaltando a necessidade urgente de soluções de escalabilidade, como sharding.

A fragmentação envolve a divisão da rede em unidades ou partições menores, cada uma das quais aumenta substancialmente as transações por segundo (TPS) da rede. 

No entanto, embora a fragmentação possa parecer simples, ela envolve vários componentes e complexidades cruciais:

1. Nós

Os nós dentro de uma rede blockchain lidam com o processamento e gerenciamento de todos os volumes de transações que ocorrem na rede. Estas entidades autónomas têm a tarefa de preservar e armazenar dados descentralizados gerados pela rede, incluindo saldos de contas e históricos de transações. Os nós gerenciam todas as atividades, dados e transações dentro da rede, uma decisão de design que persiste desde o início da rede.

No entanto, esse design dificulta a velocidade de processamento das transações, embora mantenha a segurança do blockchain ao armazenar todas as transações em cada nó. Este lento processamento de transações representa um obstáculo para um futuro onde se espera que as blockchains gerenciem milhões de transações.

2. Particionamento horizontal

A fragmentação pode ser obtida por meio do particionamento horizontal de bancos de dados, em que as linhas são divididas em segmentos ou fragmentos com base em suas características. 

Por exemplo, um fragmento poderia se concentrar no armazenamento do histórico de transações e no estado atual de uma categoria específica de endereços. Os fragmentos também podem ser categorizados pelo tipo de ativo digital que contêm, permitindo o tratamento especializado de transações envolvendo esses ativos.

Benefícios da fragmentação de blockchain

A capacidade de processamento das redes blockchain é limitada devido à necessidade de todos os nós chegarem a um consenso sobre a legitimidade da transação antes do processamento. Este requisito mantém a natureza descentralizada de redes como Ethereum e Bitcoin, em que cada nó retém todo o histórico da blockchain e processa cada transação.

1. Segurança e compressão de dados

Esse design fortalece a segurança da rede contra aquisições hostis ou alterações de transações, mesmo que dificulte a escalabilidade. Os blockchains fragmentados apresentam uma alternativa, permitindo que os nós renunciem ao download do histórico completo ou à validação de cada transação. Isso reforça o desempenho da rede, aumentando sua capacidade de acomodar mais usuários.

2. Escalabilidade aprimorada

O principal benefício do Sharding é o aumento de escalabilidade que ele proporciona aos blockchains. A fragmentação permite a integração de nós adicionais e conjuntos de dados maiores sem diminuir significativamente a velocidade das transações. Isto tem potencial para acelerar a adoção da tecnologia blockchain em todos os setores, especialmente no setor financeiro, onde transações mais rápidas podem fomentar a concorrência contra sistemas de pagamento centralizados.

3. Acessibilidade aprimorada

A fragmentação traz duas vantagens complementares: maior participação na rede e melhor acessibilidade do usuário. As melhorias previstas na fragmentação do Ethereumpodem reduzir os pré-requisitos de hardware para executar um cliente, permitindo a participação de computadores pessoais e dispositivos móveis. Esta democratização do acesso pode ampliar a participação na rede.

Considerações de segurança em particionamento

É importante observar que a aplicação do sharding em redes blockchain está em fase preliminar de testes. Está principalmente associado aos seguintes riscos:

1. Risco de colisões de fragmentos

Uma preocupação de segurança diz respeito a colisões de fragmentos, onde um fragmento assume o controle de outro ou substitui seus dados. Este risco pode levar à perda de dados ou à introdução de dados corrompidos por fragmentos maliciosos. Ethereum 2 mitiga esse risco atribuindo nós aleatoriamente aos fragmentos e reatribuindo-os em intervalos.

2. Risco de Corrupção de Fragmentos

Considerar cada fragmento como uma rede blockchaindent com seus usuários e dados revela um risco potencial: corrupção de fragmentos. Um invasor que obtivesse o controle de um fragmento poderia introduzir transações fraudulentas. Ethereum aborda isso por meio de atribuição e reatribuição aleatória de fragmentos, frustrando a capacidade dos invasores de prever e explorar vulnerabilidades.

Conclusão

O Plasma, desenvolvido por Vitalik Buterin e Joseph Poon, introduz cadeias laterais que interagem minimamente com a cadeia principal. Essa arquitetura permite a criação de inúmeras cadeias filhas comtracinteligentes personalizados, aliviando o congestionamento na cadeia primária e mantendo a segurança.

Por outro lado, o sharding concentra-se no particionamento da rede em segmentos menores e gerenciáveis, conhecidos como shards. Cada fragmento processa transações específicas, aliviando a pressão em uma única cadeia e reforçando a escalabilidade.

Embora tanto o Plasma quanto o sharding compartilhem o objetivo de escalabilidade, eles possuem mecanismos distintos. O Plasma enfatiza as cadeias laterais, diversificando os casos de uso, enquanto o sharding se concentra na segmentação da cadeia principal para aumentar a eficiência. Seu desenvolvimento contínuo visa remodelar o potencial do blockchain, oferecendo alternativas para enfrentar os desafios de escalabilidade.

Atualizado em setembro de 2025.