Resolver o problema da escalabilidade: como funciona a técnica de hash no blockchain

Resumo Executivo

A fragmentação representa uma das soluções mais importantes propostas para lidar com as limitações de escalabilidade em redes de blockchain de primeira camada. Esta técnica divide a rede em várias “partes”, permitindo que as transações sejam processadas em paralelo. O resultado: maior velocidade, custos reduzidos e um desempenho de rede melhorado. No entanto, a fragmentação não está isenta de desafios de segurança e técnicos que devem ser tratados com cautela.

O desafio fundamental: a tríplice dilema do blockchain

A tecnologia blockchain enfrenta uma contradição fundamental: não é possível alcançar descentralização, segurança e escalabilidade ao mesmo tempo. Isso é conhecido como “a trilema”.

As redes tradicionais escolheram sacrificar a escalabilidade em troca da segurança e descentralização. Cada nó mantém uma cópia completa dos dados, garantindo segurança e transparência, mas desacelerando significativamente o processamento.

Aqui entra o papel da fragmentação como uma solução estratégica que visa alcançar o equilíbrio entre esses três elementos.

O que é exatamente a fragmentação?

A fragmentação é um conceito inspirado na gestão de bases de dados modernas. A ideia é simples: em vez de processar todas as transações de forma sequencial, a rede é dividida em seções independentes chamadas “partes”.

Cada parte funciona como uma unidade separada, capaz de:

• Processar suas transações de forma independente
• Execução de contratos inteligentes
• Verificação da validade dos dados
• Tudo isso em paralelo com as outras partes

A aplicação deste modelo em redes de blockchain alcança dois objetivos principais: melhorar a velocidade enquanto mantém a descentralização.

Como aplicar a fragmentação na prática

de sequencial para paralelo

No modelo tradicional ( o processamento em série ), cada nó na rede é responsável por:

• Processar cada transação
• Verifique a sua validade
• Armazenar todos os dados completos

Isto proporciona uma alta segurança, mas cria um verdadeiro estrangulamento no desempenho.

A fragmentação muda completamente este cenário. Em vez de um único processamento linear, múltiplos processamentos ocorrem ao mesmo tempo em partes diferentes. Isso significa um número muito maior de transações processadas por segundo.

divisão horizontal: a base técnica da fragmentação

A fragmentação depende do que é chamado de “divisão horizontal” e não vertical.

Divisão horizontal: os dados são divididos por linhas e distribuídos em diferentes nós. Cada nó mantém um subconjunto independente de dados. Isso garante que a integridade das informações não seja perdida.

Divisão vertical: os dados são divididos por colunas (propriedades). Cada nó mantém todas as propriedades de um conjunto específico de entidades. Isso é menos eficiente para a blockchain.

Por que a divisão horizontal é a ideal?

Três razões principais:

1. Escalabilidade real: Cada parte funciona de forma independente, aumentando enormemente o número de transações processadas.
2. Descentralização preservada: Mais contratos podem se juntar porque os requisitos de computação e armazenamento são muito menores.
3. Segurança dos dados: Cada parte mantém suas transações completas, o que preserva a integridade dos dados.

As vantagens tangíveis da fragmentação

acelerar transações de forma radical

Em vez de esperar que a primeira transação seja concluída antes de iniciar a segunda, milhares de transações podem ser processadas ao mesmo tempo em diferentes partes.

Exemplo prático: A rede Ziliqua já utiliza a fragmentação e realiza milhares de transações por segundo. Isso era impossível com o modelo tradicional.

Redução das cargas computacionais e financeiras

O modelo tradicional impõe a cada nó:

• Armazenamento da cadeia de dados completa
• Processar cada transação
• Verificar cada operação

Isso significa que participar da rede requer recursos enormes e custos muito altos.

Com a fragmentação, cada nó processa apenas uma parte dos dados totais. O resultado: pessoas com dispositivos comuns podem se tornar validadores. Isso promove a verdadeira descentralização e mantém o caráter democrático da rede.

Melhoria do desempenho geral da rede

Em redes tradicionais, quanto maior o número de nós, pior é o desempenho ( porque a comunicação entre eles torna-se mais complexa ).

A fragmentação reflete essa tendência. Cada parte opera em paralelo, e novos nós são adicionados a partes específicas, e não à rede inteira. O resultado: melhor desempenho com o crescimento da rede, e não deterioração.

Os desafios e riscos que não podem ser ignorados

fraqueza das partes individuais contra os ataques

No modelo de hash, o poder computacional necessário para controlar uma parte é muito menor do que o necessário para controlar toda a rede.

Isto abre a porta para o “ataque de um por cento”: um atacante com recursos relativamente limitados pode conseguir controlar uma parte. Esta é uma ameaça de segurança real que requer mecanismos de proteção adicionais robustos.

complexidade das transações entre as partes

Quando uma transação envolve dados de várias partes, as coisas tornam-se muito complicadas.

O problema: risco de gasto duplo. Se uma das partes não acompanhar o estado da outra parte com precisão, os usuários podem explorar isso para gastar o mesmo dinheiro duas vezes. Gerir este cenário requer protocolos muito complexos.

fornece dados e rede

Se algumas partes se tornarem indisponíveis ( contratos não conectados à Internet ), a rede pode ter problemas para recuperar e verificar os dados completos. Isso pode interromper toda a rede.

desiquilíbrio entre as partes

Se os dados e processos não forem distribuídos de forma equitativa entre as partes, algumas partes podem ficar excessivamente sobrecarregadas enquanto outras permanecem ociosas. Isso prejudica o desempenho geral.

Atraso na sincronização entre nós

A partilha e atualização de dados entre milhares de nós diferentes leva tempo. E se houver um nó com uma conexão lenta ou um processamento fraco, pode interromper todo o processo.

Aplicação de Fraccionamento no Ethereum: o caminho para o futuro

Ethereum planeia implementar a fragmentação como parte da atualização Ethereum 2.0 (também conhecida como Eth2 ou Serenity).

Objetivo: melhorar a velocidade e a eficiência da rede, permitindo processar muitas mais transações e reduzir a congestão.

Fases:

• Fase um e dois: Melhorias graduais
• Fase final: Aplicação completa de fracionamento

Os desenvolvedores da Ethereum esperam que esta atualização resolva problemas de escalabilidade e altos custos. No entanto, a aplicação requer testes muito rigorosos para garantir que a segurança e a descentralização não sejam comprometidas.

Resumo: O futuro do blockchain passa pela fragmentação

A fragmentação representa um passo sério para resolver o dilema tríplice do blockchain. Apesar dos desafios técnicos reais, o potencial é imenso:

• Expansão real sem sacrificar a descentralização
• Velocidades de transação competitivas
• Redes mais democráticas e justas

Várias outras cadeias de blockchain estão estudando a fragmentação seriamente. O sucesso do Ethereum na implementação da fragmentação será um modelo a ser seguido.

Mas, como acontece com qualquer tecnologia emergente, o verdadeiro sucesso dependerá do investimento contínuo em pesquisa, desenvolvimento e testes rigorosos antes da aplicação em larga escala.