🌉 Um futuro multi-chain é realmente possível?
Desafios para alcançar interoperabilidade segura e eficiente entre diferentes blockchains.
Em 2021, cresceu o uso de blockchains de primeira camada (Layer 1) alternativas à Ethereum, devido às altas taxas de transação desta, que praticamente impossibilitam o uso para quem tem um portfólio mais modesto.
A Binance Smart Chain (BSC) foi a primeira a se popularizar. Depois outras, como Solana, Avalanche, Near, Cosmos e Polkadot .
Além disso, também temos as blockchains de segunda camada (Layer 2) como Polygon, Arbitrum e Optimism.
Vemos que, no início de 2021, a Ethereum possuía mais de 90% do valor total bloqueado (TVL) em DeFi.
Essa proporção caiu durante o ano, chegando a cerca de 55% em abril/22. Após o colapso da Terra, subiu novamente para cerca de 65%.
Isso mostra que usuários estão dispostos a testar outras redes, em busca de taxas mais baratas e melhores oportunidades de yield.
Como o desenvolvimento de um universo multi-chain, são necessárias soluções que facilitem a comunicação entre blockchains.
Alguém que tenha os fundos na Ethereum pode precisar de transferir rapidamente para a Solana, para aproveitar o boom de NFTs dessa rede. Ou talvez tenha um novo protocolo de yield farming interessante na Avalanche. São diversos os casos em que um usuário precisa mover fundos entre diferentes blockchains.
Os produtos do mercado que fazem essa integração são chamados de bridges (pontes), e acumulam uma boa quantia de volume e TVL. Podemos pensar nelas como protocolos de interoperabilidade.
Aliás, podemos dizer que o desafio da escalabilidade está muito ligado à interoperabilidade.
Já se sabe que podemos escalar uma rede (como a Ethereum) usando múltiplos domínios (como as shard chains), o problema é como transportar ativos entre estes, de maneira confiável.
Acima, valor total bloqueado em diferentes bridges para a Ethereum.
Polygon, Arbitrum e Avalanche, respectivamente, lideram atualmente.
Todo esse valor chama a atenção de hackers, e não são poucos os casos de ataques. A Ronin (cor rosa no gráfico) inclusive já esteve no top 3 por maior valor bloqueado, até ser hackeada.
Somando os ataques a Ronin (615M), Poly Network (610M), Wormhole (325M) e Harmony Bridge (100M), já passamos da cifra de $1.5 bilhões de dólares.
Apenas neste ano de 2022, já foram mais de 1 bilhão perdidos.
Cada protocolo se descreve como seguro e descentralizado, mas a realidade às vezes não é bem assim. Como entender as diferentes trocas entre segurança e usabilidade em bridges?
O Trilema da Interoperabilidade
Em um mundo ideal, poderíamos transferir ativos suavemente entre quaisquer redes, e após um clique de um botão e alguns blocos de confirmação, nossas moedas apareceriam na nova rede.
Na realidade, existe certo atrito na comunicação entre chains, devido a diferente infraestrutura e padrões de mensagem. Isso leva a alguns problemas, como a demora (latência) para que os fundos cheguem.
Além disso, há a questão da confiabilidade e segurança.
Por exemplo, vamos dizer que você tem fundos na rede Arbitrum. A Arbitrum é uma rollup, uma solução de segunda camada para a Ethereum.
Isso significa que - com algumas considerações razoáveis - seus fundos estão sendo protegidos pela validação da rede Ethereum.
Imagine então que você queira transferir os fundos para Optimism, já que por essa também ser uma solução de segunda camada, você se sente seguro sabendo que vai continuar a ter a mesma proteção fornecida pela rede Ethereum.
O problema é que o protocolo de ponte usado tem seu próprio conjunto de validadores externos. Pode não parecer nada inicialmente, mas seus fundos neste momento não estão mais protegidos pela rede Ethereum.
Sistemas criptoeconômicos são tão confiáveis quanto seu elo mais fraco.
Ao usar um conjunto de validadores externos, temos um vetor de ataque, e daí surgem os hacks que apontamos anteriormente.
Podemos categorizar os protocolos de interoperabilidade em 3 tipos principais, baseados em quem faz a verificação das transações.
Verificação Nativa
É quando os validadores da própria blockchain principal verificam as transações pela ponte.
Um bom exemplo é a Rainbow Bridge, da Near.
A vantagem está na confiabilidade, visto que os validadores de cada rede estão diretamente envolvidos na transação, e também por permitir a passagem de dados/mensagens arbitrárias totalmente generalizadas entre os domínios - isso tem haver com a possibilidade de invocar contratos na outra chain.
A desvantagem é que esse método depende do mecanismo de consenso e do domínio para funcionar, então deve ser personalizado para cada um.
O ecossistema da Ethereum é altamente heterogêneo. Temos domínios que vão de zk/optimistic rollups, a sidechains, e uma ampla variedade de mecanismos de consenso como ETH-POW, Nakamoto-POW, Tendermint-POS, Snowball-POS, POA, entre outros.
Cada domínio e mecanismo de consenso desses requer uma estratégia única para implementar um sistema de interoperabilidade nativo - daí a dificuldade desse método.
Verificação Externa
É aquele em que um conjunto externo de validadores é usado para transmitir os dados entre as redes.
Como exemplos temos a Thorchain, Anyswap, PolyNetwork, Synapse e muitos outros.
A vantagem é que esse método, além de permitir a passagem de dados totalmente generalizados, pode também ser facilmente estendido para qualquer domínio no ecossistema da Ethereum.
A desvantagem é que os fundos passam por validadores externos, sendo então menos confiável e seguro que as alternativas.
Uma observação é que, apesar da menor segurança, essas pontes permitem maior agilidade na transferência - o que às vezes pode ser de suma importância.
Por exemplo, para transferir fundos da Aurora para a Ethereum pela Rainbow Bridge (solução nativa), demora alguns dias para recebermos o valor, enquanto pela Synapse, a transação é finalizada em poucos minutos. Aqui temos um trade off entre segurança e agilidade.
Verificação Local
Esses protocolos são aqueles em que apenas as partes envolvidas em cada domínio verificam a interação.
Ele simplifica uma verificação complexa de n-partes para uma de duas partes. Esse modelo funciona contanto que ambas as partes sejam economicamente antagônicas - ou seja, não há como as duas conspirarem para retirar fundos da rede.
Exemplos incluem a Hop, Connext, entre outros.
As vantagens são a confiabilidade, que é garantida pela segurança das redes principais e a facilidade de se estender para outros domínios.
A desvantagem é que esse método não permite a passagem de dados generalizados entre as chains.
Trade Offs entre os métodos
A discussão acima pode ser resumida pelo trilema da interoperabilidade (inspirado pelo trilema da escalabilidade).
Protocolos de interoperabilidade tem de escolher duas das três seguintes propriedades:
Confiabilidade: Ter a segurança equivalente da rede principal.
Extensibilidade: Capaz de ser suportado em qualquer domínio.
Generalização: Capaz de lidar com dados arbitrários entre os domínios.
Existem aqueles que buscam tratar esse trilema de maneira parecida com o que a Ethereum fez com o trilema da escalabilidade.
Sabendo que tinha que escolher dois entre segurança, descentralização e escalabilidade, os desenvolvedores da Ethereum preferiram os dois primeiros, em detrimento da escalabilidade.
O racional por trás dessa decisão é que essas duas propriedades são - provavelmente - as mais importantes para a utilidade e longevidade de uma blockchain.
Então, a Ethereum busca escalar utilizando soluções de segunda camada/sharding em cima da base de uma blockchain segura e descentralizada.
A bridge Connext, localmente verificada, possui a segurança dos domínios subjacentes (confiabilidade) e pode ser usada em qualquer domínio (extensibilidade).
Para conseguir a generalização, de maneira similar a Ethereum, ela adiciona protocolos como uma “segunda camada” à sua rede de interoperabilidade.
Trabalhos que desenvolvem esse tipo de solução são de suma importância.
Se o futuro realmente será multi-chain, ou se teremos uma rede principal (como a Ethereum), utilizando múltiplos domínios para escalar, ainda não sabemos.
Em ambos os casos, a interoperabilidade tem um papel importante, e iremos continuar a ver pontes que oferecem soluções com diferentes trade-offs.