Por que o Bitcoin precisa de soluções de segunda camada

Limites do Bitcoin Layer-1

A rede Bitcoin processa transações utilizando um mecanismo de consenso global e descentralizado. Aproximadamente a cada 10 minutos, mineradores agrupam transações pendentes em um bloco e o adicionam ao blockchain. Esse intervalo fixo, aliado ao limite de tamanho de bloco de 1 a 4 MB, limita a capacidade do Bitcoin a cerca de 7 transações por segundo—um valor muito abaixo do necessário para uma infraestrutura financeira global.

Essas restrições são propositalmente incorporadas ao design da rede. O Bitcoin prioriza a descentralização e a segurança, sacrificando velocidade e flexibilidade. Sua linguagem de script é intencionalmente não Turing completa, o que reduz vulnerabilidades e garante comportamento previsível e auditável. Contudo, isso também limita a programabilidade e impede o suporte nativo a lógicas complexas ou sistemas mais escaláveis.

Como resultado, o Layer 1 do Bitcoin apresenta alta latência e congestionamento em momentos de maior demanda. Quando o número de transações pendentes excede a capacidade dos blocos, os usuários precisam competir pagando taxas mais altas para conseguir confirmações rápidas. Esse cenário foi notável em momentos como a alta de 2017, a onda dos Ordinals em 2023 e os picos de demanda impulsionados por ETFs no início de 2025, quando as taxas chegaram a centenas de satoshis por virtual byte. Para pagamentos pequenos ou rotineiros—como remessas, microtransações ou compras diárias—esse ambiente de taxas frequentemente torna o uso do Bitcoin inviável.

Embora o mercado de taxas seja indispensável para incentivar mineradores e manter a segurança no longo prazo, ele também dificulta a adoção em massa. O Layer 1 do Bitcoin segue extremamente seguro e descentralizado, mas é intrinsecamente limitado em escalabilidade e programabilidade. Essas limitações impulsionaram o surgimento de soluções Layer 2 que oferecem transações mais rápidas, baratas e flexíveis.

Padrões de design Layer-2 na arquitetura blockchain

Soluções Layer-2 são protocolos que funcionam sobre uma camada base como o Bitcoin. Seu propósito é desafogar a cadeia principal, mantendo as garantias de liquidação do Bitcoin. Esses sistemas agrupam, comprimem ou abstraem dados das transações para que apenas a mínima interação com a camada principal seja necessária.

No universo blockchain, as arquiteturas Layer-2 seguem padrões bem definidos. Um deles são os canais de pagamento, que criam uma conexão bidirecional entre usuários para a realização de múltiplas transações sem tocar na cadeia principal até o encerramento do canal. Outro padrão são as sidechains, blockchains independentes que rodam em paralelo à cadeia principal e utilizam mecanismos de peg-in e peg-out para transferências de ativos.

Os rollups representam outro padrão. Eles agregam várias transações fora da cadeia e enviam uma única prova comprimida ou pacote de dados para a camada base. Conforme o método de validação, os rollups podem ser do tipo otimista ou de conhecimento zero. Ainda que originalmente desenvolvidos para o Ethereum, inovações recentes estão adaptando esse conceito ao Bitcoin.

Há também os sistemas baseados em federação, em que um grupo de entidades confiáveis administra conjuntamente a custódia e o processamento das transações. Isso abrange sistemas Chaumianos de eCash e estruturas UTXO agrupadas. Tais modelos viabilizam anonimato ou custódia eficiente, mas exigem confiar em um grupo de signatários ou guardiões.

Mais recentemente, o BitVM foi introduzido nas pesquisas sobre Bitcoin, permitindo a verificação de computações arbitrárias na rede por meio de lógica de desafio-resposta. Apesar de ainda experimental, o BitVM possibilita trazer execução de propósito geral ao Layer-2 do Bitcoin.

Cada padrão aborda restrições específicas: alguns aumentam a escalabilidade, outros aprimoram privacidade ou programabilidade. O elemento comum entre eles é utilizar o Bitcoin como camada final de liquidação, enquanto a lógica principal ocorre fora da cadeia.

Trade-offs entre segurança, descentralização e escalabilidade

Toda solução Layer-2 precisa equilibrar três atributos fundamentais: segurança, descentralização e escalabilidade. Essa ideia, chamada de trilema da escalabilidade, sustenta que otimizar dois desses aspectos normalmente exige concessões no terceiro.

A camada principal do Bitcoin maximiza segurança e descentralização, mas sacrifica desempenho. As Layer-2 buscam recuperar a escalabilidade, reduzindo o impacto sobre as demais propriedades, porém os trade-offs são inevitáveis.

Canais de pagamento como a Lightning Network preservam a segurança do Bitcoin, mas enfrentam obstáculos em descentralização e eficiência de roteamento. Os canais precisam ser financiados on-chain, e os pagamentos se limitam à rede de pares conectados. O roteamento de liquidez é, em geral, desigual e usuários móveis podem sofrer interrupções. Além disso, dependem de monitoramento ativo ou uso de watchtowers para prevenir fraudes em disputas.

Sistemas federados como o Fedimint abrem mão de certa descentralização em favor de privacidade e facilidade de início. Guardiões podem censurar ou administrar fundos inadequadamente, mesmo com protocolos projetados para mitigar esse risco via custódia multiparte e escolha coletiva. Os usuários dependem da honestidade de um quórum de membros da federação.

Sidechains como Liquid ou Rootstock oferecem programabilidade e escalabilidade, mas transferem a confiança para conjuntos de validadores separados. Não herdam a segurança do proof-of-work do Bitcoin. Os ativos transferidos para sidechains ficam bloqueados por federações ou contratos inteligentes, e a segurança depende do consenso interno da própria sidechain.

Rollups melhoram a integridade dos dados e escalabilidade, especialmente com provas de conhecimento zero. No Bitcoin, porém, rollups precisam operar sem suporte nativo e os desenvolvedores enfrentam restrições adicionais. Projetos como Citrea e Botanix buscam, com Taproot e soft forks, implementar rollups, mas a limitação dos opcodes dificulta o avanço.

O BitVM, embora prometedor, traz novos modelos de confiança e incentivo que ainda estão em estudo. Ele permite que lógica arbitrária seja executada no Bitcoin sem alterar suas regras de consenso, mas impõe soluções complexas de disputa e maior latência.

Cada solução traz uma engenharia específica sobre esses três trade-offs. Algumas priorizam rapidez e custos baixos; outras, resistência à censura ou programabilidade. Usuários e desenvolvedores precisam decidir quais concessões são aceitáveis para seus objetivos.

Tipos de Layer-2 do Bitcoin

O universo Layer-2 do Bitcoin se desenvolveu de modo expressivo nos últimos anos. De canais de pagamento simples, evoluiu para um ecossistema diversificado de ferramentas de escalabilidade e expansão. Cada classe de solução atende a diferentes perfis de usuário e casos de uso.

A Lightning Network é o Layer-2 mais adotado no Bitcoin. Ela permite pagamentos instantâneos e de baixo custo por meio de uma rede de canais bidirecionais. Depois que um canal é aberto, os usuários conseguem rotear pagamentos entre vários participantes. A rede é ideal para transações frequentes de baixo valor, como gorjetas, micropagamentos e remessas. A Lightning é não-custodial e minimiza a necessidade de confiança, mas seu modelo de liquidez pode ser desafiador, principalmente para novos usuários e negócios.

Sistemas federados, como Fedimint e Ark, priorizam privacidade e facilidade de uso. O Fedimint segue o modelo Chaumiano de eCash, onde usuários depositam BTC junto a um grupo de guardiões confiáveis que emitem tokens anônimos. Esses tokens podem ser gastos de forma privada e, depois, resgatados em BTC on-chain ou via Lightning. O Ark, de arquitetura mais recente, permite pagamentos anônimos em rodada única, utilizando um host que agrega e transmite as transações de vários usuários simultaneamente. Ambos trazem maior privacidade, mas exigem certo nível de confiança e coordenação custodial.

As sidechains ampliam as funcionalidades do Bitcoin ao operar em cadeias paralelas com regras e ambientes de execução próprios. A Liquid, da Blockstream, é uma sidechain federada voltada a transferências rápidas e confidenciais entre exchanges. A Rootstock traz a máquina virtual compatível com Ethereum para o Bitcoin, viabilizando contratos inteligentes e aplicativos descentralizados. Essas soluções permitem casos de uso financeiro mais avançados, mas exigem confiança nos mecanismos de peg e nos validadores.

Rollups estão começando a ser implementados no Bitcoin. O Citrea desenvolve um rollup de conhecimento zero que utiliza o Bitcoin para liquidação, executando contratos fora da cadeia principal. O Botanix trabalha em um rollup compatível com EVM que ancora dados de transação aos blocos do Bitcoin. Esses projetos querem trazer ao Bitcoin os ganhos de escalabilidade já vistos no Ethereum, mas enfrentam obstáculos técnicos devido à limitação do script do Bitcoin.

O BitVM representa uma nova fronteira para o Layer-2. Proposto em 2023, o BitVM possibilita que cálculos gerais sejam verificados no Bitcoin por meio de um sistema de fraudes interativas. Permite lógica Turing-completa em rodadas de desafio-resposta, podendo viabilizar aplicações como bridges, oráculos e rollups—tudo sem necessidade de hard fork. O modelo ainda está em estágio experimental e não foi implantado em larga escala.