O que é a Data Availability Layer e qual a sua importância para os rollups?

Data Availability Layer (DAL): a base da escalabilidade do blockchain

Ao longo dos últimos anos, com a expansão global da tecnologia blockchain, o conceito de Data Availability Layer tornou-se cada vez mais determinante para o desenvolvimento e sustentabilidade do ecossistema. Para ilustrar a sua relevância, imagine o blockchain como uma vasta rede urbana, por onde a informação circula de forma ininterrupta. A Data Availability Layer funciona como a infraestrutura essencial da cidade — estradas, pontes e redes de comunicação —, assegurando que os dados não ficam apenas guardados, mas permanecem sempre acessíveis e verificáveis por todos os participantes da rede.

A DAL é a camada estrutural que garante o funcionamento e vitalidade do ecossistema blockchain. Permite distribuir e aceder a dados de forma eficiente, prevenindo pontos de congestionamento ou falhas únicas. Esta infraestrutura é essencial para preservar a integridade e segurança das redes blockchain, ao assegurar que os dados das transações estão sempre disponíveis quando necessário, e são resistentes a censura ou manipulação.

Ao salvaguardar o acesso aos dados em toda a rede, a DAL desempenha um papel central na preservação do carácter trustless da tecnologia blockchain. Possibilita que cada participante verifique transações autonomamente, sem depender de entidades centrais, mantendo o princípio descentralizado que caracteriza o blockchain. Esta funcionalidade é fundamental para a adoção e crescimento de soluções blockchain em múltiplos setores e casos de utilização.

Porque é que a Data Availability Layer revoluciona os Rollups

Os rollups afirmaram-se como resposta promissora aos maiores desafios de escalabilidade do blockchain. Estas soluções inovadoras agrupam diversas transações num único pacote, reduzindo drasticamente a pressão computacional e de armazenamento sobre a rede principal. Contudo, o impacto real dos rollups depende da colaboração estreita com a Data Availability Layer, que fornece a infraestrutura fulcral ao seu funcionamento.

Há dois grandes tipos de rollups que tiram partido da DAL de formas diferentes: Zero-Knowledge (ZK) Rollups e Optimistic Rollups. Os ZK Rollups recorrem a provas criptográficas avançadas para validar transações fora da cadeia antes de as inserir na cadeia principal, oferecendo garantias matemáticas de validade. Já os Optimistic Rollups assumem a validade das transações por defeito, só ativando mecanismos de verificação em caso de disputa. Em ambas as abordagens, a DAL assegura a disponibilidade dos dados destas transações off-chain para validação, potenciando a capacidade e desempenho da rede.

A integração da DAL nos rollups traz vantagens transformadoras ao universo blockchain:

• Integridade e segurança dos dados: Ao garantir a disponibilidade e verificabilidade dos dados de transações por qualquer participante, a DAL reforça significativamente a segurança e fiabilidade dos rollups. Isto torna-os uma solução mais robusta e segura para ampliar redes blockchain, mantendo as garantias de Layer 1.

• Escalabilidade aumentada: A DAL permite que os rollups processem volumes muito superiores de transações de forma eficiente, ultrapassando as limitações de escalabilidade. Esta capacidade prepara as redes blockchain para uma adoção em massa, equiparando o seu desempenho aos sistemas convencionais de pagamentos.

• Eficiência de custos e rapidez: Com o apoio da DAL, os rollups podem reduzir custos de transação e acelerar o processamento, tornando a tecnologia blockchain mais acessível e rentável para uma gama mais ampla de aplicações, incluindo transações frequentes e de baixo valor.

• Experiência do utilizador melhorada: O aumento da escalabilidade, a segurança reforçada e a eficiência resultam numa experiência significativamente superior para o utilizador, incentivando a adoção e a participação ativa de particulares e empresas no ecossistema blockchain.

Projetos Data Availability de referência em cripto a acompanhar

O segmento de data availability tem registado avanços notáveis, com vários projetos a posicionarem-se como líderes nesta infraestrutura essencial. Compilámos uma seleção dos principais projetos empenhados em soluções de data availability para blockchains. Estes projetos definem o estado da arte em DAL e são fundamentais para acompanhar de perto, pois influenciam o futuro da escalabilidade no blockchain. Eis alguns dos principais Data Availability Layer em destaque no mercado cripto:

Celestia

A Celestia destaca-se no panorama Data Availability Layer graças à sua abordagem modular pioneira à arquitetura blockchain. Ao contrário das cadeias monolíticas tradicionais, que concentram todas as funções numa única camada, a Celestia separa as funções essenciais — execução, consenso e data availability — em camadas independentes e especializadas. Esta estrutura permite aos programadores lançar cadeias personalizadas, seguras e escaláveis, ajustadas a necessidades e objetivos concretos.

A proposta inovadora da Celestia tem captado o interesse da comunidade blockchain pelo seu potencial para solucionar desafios de escala, preservando elevados padrões de segurança. O compromisso de ultrapassar os limites da tecnologia reflete-se tanto na execução técnica como no desenvolvimento de um ecossistema diversificado sobre a sua infraestrutura.

Assente em provas avançadas de data availability baseadas em erasure coding, a tecnologia da Celestia garante que os dados dos blocos se mantêm acessíveis e recuperáveis pelos participantes. Esta solução permite validar a disponibilidade dos dados com elevado grau de confiança, exigindo apenas o download de uma fração do bloco, respondendo ao desafio de garantir integridade sem os custos de computação e armazenamento típicos dos nós completos. Ao viabilizar um modelo de medição de recursos mais flexível e económico em comparação com cadeias monolíticas, a Celestia abre portas a blockchains modulares capazes de escalar eficientemente, sem comprometer a descentralização.

Os tokens TIA desempenham papéis essenciais no ecossistema Celestia: asseguram a segurança da rede através do staking, permitindo aos detentores contribuir para a proteção da rede e receber recompensas; são usados em decisões de governança, permitindo à comunidade definir o rumo do protocolo; e funcionam como moeda nativa para pagamento de taxas de transação na plataforma modular Celestia.

EigenDA

A EigenDA representa uma solução de data availability inovadora, desenvolvida para garantir elevado débito e operação descentralizada, com foco nos rollups assentes na blockchain Ethereum. O projeto recorre aos mecanismos de restaking do EigenLayer, assegurando uma infraestrutura de data availability robusta, segura e passível de expansão, fundamental para soluções de Layer 2.

A adoção de técnicas avançadas como erasure coding e compromissos KZG (Kate-Zaverucha-Goldberg) permite à EigenDA armazenar e recuperar dados de forma eficiente, promovendo a descentralização e segurança do processo de data availability. Estas abordagens criptográficas garantem a verificação eficiente dos dados, sem obrigar todos os participantes a deter cópias completas da informação.

A EigenDA concentra-se em reduzir vários custos associados à data availability, tanto ao nível do staking como da operação da infraestrutura. Esta eficiência é conseguida através de um modelo de segurança partilhada, aproveitando o conjunto de validadores da Ethereum, e pela redução dos requisitos de armazenamento para operadores. Assim, a data availability torna-se economicamente sustentável para rollups de todas as dimensões.

A abordagem da EigenDA à gestão do congestionamento — com débito superior e mecanismos de reserva de largura de banda — torna a data availability mais previsível e competitiva em termos de custos para rollups. Em testes privados, o sistema já demonstrou desempenho até 10 MBps, com metas ambiciosas de evolução até 1 GBps, o que posiciona a EigenDA para reforçar de forma significativa o desempenho e viabilidade económica das redes blockchain, sobretudo nas soluções Ethereum Layer 2.

Avail

A Avail é uma camada de data availability avançada, desenhada para ultrapassar problemas de escalabilidade e interoperabilidade no ecossistema Web3. Serve de infraestrutura de base para aplicações trust-minimized e rollups soberanos, oferecendo uma plataforma robusta e escalável para a próxima geração de aplicações blockchain.

Desenvolvida pela Polygon, reconhecida por soluções de escalabilidade blockchain, a Avail assegura disponibilidade imediata e fiável de dados, conjugando tecnologias inovadoras como validity proofs, erasure coding e compromissos polinomiais KZG. Esta combinação permite uma operação eficiente dos rollups, garantindo que os dados estão sempre disponíveis para validação e reconstrução dos estados das aplicações, mesmo em cenários adversos.

A arquitetura recorre a técnicas de redundância, códigos de eliminação e compromissos vetoriais, o que permite proteger e verificar dados blockchain de modo eficiente e a custo constante, independentemente da dimensão da cadeia. Ao permitir que light clients recolham pequenas amostras dos dados e que um conjunto distribuído destes clientes valide em conjunto toda a cadeia, a Avail reforça tanto o débito como a segurança da rede.

A Avail estabeleceu parcerias estratégicas com entidades como a StarkWare para implementar soluções de data availability escaláveis em diferentes aplicações e ecossistemas blockchain. Estas colaborações evidenciam o compromisso da Avail com o avanço do ecossistema Web3 e a sua relevância como infraestrutura crítica para a nova geração de aplicações blockchain.

KYVE

A KYVE distingue-se no ecossistema Web3 ao disponibilizar um protocolo descentralizado de validação e transferência de dados, respondendo a necessidades essenciais da infraestrutura de dados blockchain. O projeto assume-se como sopro vital para garantir imutabilidade, validação e recuperação eficiente de dados entre diferentes camadas de armazenamento ou data availability, funcionando como elo entre várias redes e soluções de armazenamento.

A KYVE proporciona uma experiência de dados aprimorada e personalizada desde a sua origem até ao consumo final, servindo de ponte universal para qualquer camada de armazenamento ou data availability. A KYVE Foundation foi criada para potenciar as capacidades da rede e apoiar o desenvolvimento sustentado, com um foco claro na descentralização e evolução técnica do protocolo. O roadmap da fundação apresenta metas ambiciosas e recursos para consolidar a robustez e expansão da rede.

Graças à sua tecnologia inovadora e abordagem ampla, a KYVE angariou parcerias e apoio de entidades de referência na área blockchain, como a NEAR Foundation, Solana Foundation, Distributed Global, Coinbase Ventures e Mechanism Capital. Estes parceiros validam a importância e potencial da KYVE no contexto Web3.

O objetivo do projeto passa por oferecer Data Rollups-as-a-Service (DRaaS), permitindo uma escalabilidade de outro nível para blockchains e rollups. Este serviço facilita uma experiência de dados eficiente para programadores, validadores e builders em todo o mundo, simplificando a implementação de soluções robustas de data availability.

O token KYVE ($KYVE) é fundamental no ecossistema, sendo utilizado para descentralização e segurança via Proof of Stake, além de garantir a integridade dos dados a nível do protocolo. Tem também papel central na governança, permitindo aos participantes apresentar e votar propostas que orientam o desenvolvimento do projeto.

NEAR DA

A camada NEAR Data Availability, recentemente lançada pela NEAR Foundation, é um avanço relevante ao disponibilizar soluções de data availability económicas e seguras para rollups Ethereum e programadores. Como parte do NEAR Open Web Stack, a NEAR DA permite reduzir de forma expressiva os custos operacionais dos rollups Ethereum, oferecendo preços de armazenamento de calldata muito inferiores aos do Layer 1 da Ethereum.

Os ganhos económicos são notáveis: armazenar 100 kB de calldata na NEAR pode ser mais de 8 000 vezes mais barato do que na Ethereum, o que torna esta solução extremamente apelativa para projetos que pretendem reduzir custos. Esta iniciativa assegura poupanças e mantém os elevados padrões de segurança da Ethereum, apoiando projetos de qualidade que implementam app-chains ou soluções Layer 2. Entre os primeiros utilizadores da NEAR DA contam-se projetos como Madara by StarkNet, Caldera, Fluent, Vistara, Dymension RollApps e Movement Labs, sinalizando forte adoção inicial.

No quadro das ofertas do protocolo NEAR, a NEAR DA integra-se com o restante Open Web Stack, viabilizando um modelo modular de desenvolvimento blockchain que apoia programadores e fundadores nos seus projetos sobre Ethereum, tirando partido das valências tecnológicas da NEAR. Esta expansão melhora o acesso ao stack tecnológico da NEAR, que inclui FastAuth para onboarding rápido de utilizadores e uma biblioteca abrangente para frontends descentralizados, consolidando o papel da NEAR no universo modular da Ethereum.

Quem quiser recorrer à NEAR DA para rollups Ethereum encontra documentação detalhada e guias de integração nos canais oficiais da NEAR, facilitando a adoção desta solução acessível de data availability.

Storj

A Storj é uma plataforma descentralizada de armazenamento cloud, que visa oferecer soluções mais seguras, privadas e económicas face aos serviços cloud centralizados. Fá-lo ao distribuir fragmentos de ficheiros encriptados por uma rede global de nós de armazenamento independentes, eliminando pontos únicos de falha e reforçando a segurança e privacidade dos dados.

O sistema Storj está estruturado em várias camadas de segurança, incluindo encriptação end-to-end, fragmentação dos ficheiros e erasure coding, protegendo a informação e garantindo a sua disponibilidade a utilizadores autorizados. A arquitetura assenta em Storage Nodes (armazenam dados de terceiros e são remunerados), Uplink Clients (ferramentas para upload/download de dados) e Satellites (gerem acessos, metadados, reputação dos nós e faturação).

Com enfoque nas necessidades dos programadores, a Storj apresenta funcionalidades como compatibilidade S3 para integração direta, preços previsíveis e uma biblioteca técnica completa. O modelo distribuído reforça a segurança, ao mesmo tempo que reduz custos de armazenamento face aos fornecedores cloud convencionais.

A Storj distingue-se pelo uso de encriptação AES-256-GCM em todos os ficheiros antes do upload, pela fragmentação dos dados para armazenamento distribuído e pelo processo de recuperação, que requer apenas parte dos fragmentos. Estas medidas garantem a privacidade e segurança dos dados dos utilizadores no conjunto da rede. O modelo descentralizado e a utilização de tabelas de hash distribuídas para localizar fragmentos reafirmam o compromisso com a privacidade e proteção da informação.

A rede assenta num modelo pay-for-what-you-use, o que a torna acessível a diferentes perfis, de utilizadores individuais a empresas. Adicionalmente, os operadores de nós (“farmers”) são incentivados por micropagamentos pelo armazenamento e manutenção dos ficheiros, promovendo uma infraestrutura fiável e resiliente.

Os tokens STORJ são o principal meio de pagamento no ecossistema, usados por utilizadores e operadores para aceder a espaço de armazenamento descentralizado e largura de banda.

Filecoin

A Filecoin é uma rede peer-to-peer dedicada ao armazenamento descentralizado de ficheiros, recorrendo a incentivos económicos e criptografia avançada para garantir a fiabilidade e segurança dos dados ao longo do tempo. O projeto foi criado para democratizar o mercado de armazenamento, promovendo um ecossistema mais concorrencial e transparente.

Os utilizadores pagam pelas necessidades de armazenamento com tokens Filecoin (FIL), enquanto os fornecedores recebem FIL por disponibilizar espaço e recuperar dados para clientes, criando um mercado aberto e competitivo, em contraste com as soluções cloud centralizadas e opacas.

A Filecoin adota mecanismos de consenso como proof-of-replication (PoRep) e proof-of-spacetime (PoSt), que verificam criptograficamente o armazenamento inicial e a preservação contínua dos ficheiros. Estes mecanismos asseguram integridade e disponibilidade dos dados, garantindo que permanecem acessíveis e inalterados.

Um dos pontos distintivos da Filecoin é a integração nativa com o InterPlanetary File System (IPFS), que usa endereçamento de conteúdo para armazenar e recuperar dados na web descentralizada. Enquanto o IPFS gere distribuição e recuperação, a Filecoin acrescenta incentivos económicos que asseguram armazenamento persistente por fornecedores motivados. Esta integração permite soluções distribuídas robustas e económicas face às alternativas centralizadas.

Os programadores valorizam a Filecoin pela sua escala, integração com IPFS e custos de armazenamento reduzidos face ao mercado tradicional. A rede é modular, permitindo a combinação flexível de Filecoin e IPFS para responder a necessidades específicas de cada aplicação.

Os tokens FIL são a moeda nativa da rede, servindo para remunerar mineiros no armazenamento, recuperação de dados e participação nos mecanismos de consenso.

Desafios e limitações da Data Availability Layer

Apesar de a Data Availability Layer ser determinante para a escalabilidade e eficiência do blockchain, enfrenta desafios e limitações relevantes. Estes obstáculos evidenciam a complexidade da tecnologia blockchain e sublinham áreas onde a inovação, a investigação e o aperfeiçoamento permanecem essenciais para atingir o desempenho ideal.

Limitações e custos de armazenamento de dados: Com o crescimento das redes blockchain e o aumento exponencial das transações, a procura por armazenamento acompanha essa expansão, podendo causar estrangulamentos e custos elevados. Este desafio agrava-se pela necessidade de garantir que os dados se mantêm acessíveis e seguros durante longos períodos, pressionando a infraestrutura DAL. Garantir a sustentabilidade económica do armazenamento é uma questão crítica ao escalar para a adoção generalizada.

Largura de banda e latência da rede: A eficácia da DAL depende da sua capacidade de disponibilizar dados rapidamente em redes geograficamente dispersas, exigindo largura de banda significativa. As diferenças de conectividade entre regiões e as latências de transmissão podem provocar atrasos em transações sensíveis ao tempo e afetar a eficiência global do sistema, sobretudo em períodos de grande tráfego ou em zonas com infraestruturas de internet deficitárias.

Complexidade na verificação dos dados: Garantir a integridade e autenticidade dos elevados volumes de dados sob gestão da DAL pode ser muito exigente em termos computacionais e requerer técnicas criptográficas avançadas. Este processo pode gerar estrangulamentos e custos operacionais acrescidos, sobretudo com o aumento do volume de dados. Encontrar o equilíbrio entre rigor da verificação e desempenho é um desafio constante.

Compatibilidade e interoperabilidade entre cadeias: A multiplicidade de redes blockchain implica que a DAL assegure compatibilidade entre cadeias com requisitos técnicos e mecanismos de consenso distintos. Este desafio é especialmente relevante para rollups que requerem integração entre a cadeia principal e soluções Layer 2. Garantir interoperabilidade mantendo integridade e disponibilidade dos dados em sistemas heterogéneos é um desafio técnico significativo.

Equilíbrio entre descentralização e escalabilidade: Embora a DAL promova a escalabilidade, depara-se frequentemente com o desafio de equilibrar este objetivo com sopro descentralizado — valor-chave do blockchain. Soluções demasiado centralizadas podem comprometer a natureza trustless, enquanto a maximização da descentralização pode limitar os ganhos de escala, exigindo ponderação cuidada ao nível da arquitetura.

Considerações finais

A relação simbiótica entre a Data Availability Layer e os rollups representa um momento crucial na evolução para um ecossistema blockchain escalável e eficiente, pronto para a adoção generalizada. Esta sinergia tecnológica ultrapassa limitações históricas do blockchain, abrindo caminho a novas aplicações e serviços descentralizados.

O futuro aponta para inovações contínuas em tecnologia de rollups, impulsionadas por avanços na infraestrutura DAL, que deverão inaugurar uma nova era de utilidade e acessibilidade do blockchain. Desde algoritmos de compressão de dados mais eficientes, mecanismos de verificação otimizados, interoperabilidade entre cadeias ou protocolos de segurança reforçados, estes progressos deverão acelerar a adoção do blockchain em setores distintos.

Estas evoluções abrem oportunidades inéditas para aplicações blockchain nas finanças, cadeias de abastecimento, identidade digital e muitos outros domínios. À medida que a DAL amadurece e supera as limitações atuais, é expectável uma integração crescente da tecnologia blockchain nos sistemas convencionais, cumprindo a promessa de uma infraestrutura digital global mais transparente, eficiente e descentralizada.

Perguntas Frequentes

O que é a Data Availability Layer (DA) e qual o seu papel no blockchain?

A Data Availability Layer assegura que os dados do blockchain são armazenados, transmitidos e podem ser verificados. Garante que os dados das transações permanecem acessíveis para validação, previne censura e viabiliza a escalabilidade modular do blockchain através da validação de dados off-chain.

Porque é que os Rollups precisam de uma data availability layer? Como é que a camada DA garante a segurança dos Rollups?

Os rollups necessitam de uma camada DA para garantir que todos os dados de transações off-chain podem ser validados on-chain. A camada DA assegura a segurança ao tornar os metadados das transações publicamente acessíveis, permitindo a qualquer participante validar a autenticidade das transações e evitar alterações fraudulentas de estado.

Quais são as principais soluções Data Availability Layer e que diferenças existem entre Ethereum, Celestia e Avail?

A Ethereum recorre a calldata para DA, com segurança elevada e capacidade limitada. A Celestia especializa-se como camada DA independente, com arquitetura modular. A Avail oferece data availability otimizada e maior débito. Cada solução equilibra de forma distinta segurança, custos e escalabilidade para rollups.

Que impacto tem a escolha de diferentes camadas DA nos rollups? De que forma afetam desempenho e custos?

Camadas DA distintas têm impacto direto nos rollups. A DA on-chain oferece segurança máxima, mas implica custos superiores e menor débito. Opções DA off-chain ou alternativas reduzem custos e aumentam a velocidade, podendo sacrificar alguma descentralização. A escolha depende do equilíbrio desejado entre segurança, desempenho e custos de transação para cada aplicação.

O que é Data Availability Sampling (DAS)? Como melhora a eficiência da camada DA?

O Data Availability Sampling (DAS) permite que light nodes validem a disponibilidade dos dados por amostragem aleatória, sem descarregar blocos completos. Isto reduz a necessidade de largura de banda, diminui custos operacionais dos nós e melhora a escalabilidade e desempenho da camada DA.

Qual a diferença entre a camada DA em blockchains modulares e em cadeias monolíticas?

Os blockchains modulares separam a camada DA para armazenamento de dados e escalabilidade, enquanto as cadeias monolíticas integram todas as funções num sistema único. O design modular proporciona flexibilidade e especialização; as cadeias monolíticas oferecem simplicidade e arquitetura integrada.