Bitaigen Research Este artigo foi escrito pela equipe editorial da Bitaigen, focando nos desafios fundamentais da concorrência e do paralelismo no processamento de contratos inteligentes em blockchains. Analisaremos os gargalos de desempenho atuais do Ethereum, examinaremos como o modelo de contabilidade subjacente afeta a taxa de processamento de transações e apresentaremos possíveis caminhos técnicos. Para entender os fatores críticos que determinarão a execução eficiente de contratos no futuro, continue a leitura.
Concorrência e paralelismo em contratos inteligentes de blockchain
Ethereum é lento — extremamente lento.
Recentemente realizei uma simples transação de autorização USDC, que levou cerca de 3 horas para ser validada.
Há também uma estatística ainda mais reveladora: o Ethereum gera, em média, um bloco a cada 10 a 20 segundos, e cada bloco comporta menos de 350 transações, o que corresponde a aproximadamente 30 transações por segundo.
Ao criticar a lentidão do Ethereum, costuma‑se compará‑lo com o Visa, que processa cerca de 2 000 TPS. Talvez essa comparação não seja totalmente justa, já que o Ethereum ainda está em fase contínua de desenvolvimento.
De qualquer forma, no curto prazo o Ethereum dificilmente dominará o setor financeiro digital. Seu baixo throughput representa um gargalo estrutural.
O Ethereum é uma blockchain baseada em contas: o estado do livro‑razão é representado como um mapeamento de chave‑valor que associa endereços de contas a um conjunto de dados.
Uma transferência simples de ETH (movimentação de valor) apenas incrementa ou decrementa o saldo de ETH das contas envolvidas; transações mais complexas (chamadas de contrato) modificam os dados armazenados em contas específicas.
Portanto, as transações no Ethereum são essencialmente funções que transformam o estado global do livro‑razão, e é exatamente por isso que a Ethereum Virtual Machine (EVM) pode ser Turing‑complete e suportar contratos inteligentes — os contratos são, na prática, dados de contas interativos.
A seguir, veremos como a EVM trata ou valida essas transações. Processar todas as transações em paralelo não é viável. Por design, qualquer transação pode alterar o estado global.
Se as transações fossem executadas paralelamente, a EVM enfrentaria condições de corrida: por exemplo, duas transações tentando incrementar a mesma variável uint ao mesmo tempo resultariam em apenas um incremento, em vez de dois.
Para evitar esse tipo de erro de concorrência, o Ethereum opta por executar as transações sequencialmente. Em outras palavras, a EVM funciona como uma máquina de estado monothread.
Assim, o Ethereum implementa concorrência (Concurrency), e não paralelismo (Parallelism).
Podemos imaginar o Ethereum como um sistema de fila com apenas um caixa, onde os itens na fila são as transações aguardando validação e o único caixa corresponde à própria máquina virtual. Quando consideramos as taxas de gas, a situação se complica ainda mais — qualquer pessoa pode pagar a mais para “furar a fila”. Quando a fila se torna muito longa, os usuários que não desejam ou não podem pagar taxas mais altas são forçados a esperar ainda mais tempo.
A baixa taxa de processamento se destaca ainda mais em cenários Web 3.0. O Ethereum já serve como camada base para inúmeras aplicações Web. Se seu throughput permanecer nos níveis atuais, operações triviais como curtir um comentário no Reddit podem levar mais de duas horas para ser concluídas. Vivemos em uma era em que a velocidade determina o sucesso, e a lentidão do Ethereum se tornou um obstáculo crítico.
Alguns perguntam por que não tratar as transações conflituosas de forma concorrente, por exemplo, processando em paralelo transferências de valor que afetam contas diferentes, enquanto outras permanecem sequenciais. Infelizmente, os trabalhos de Saraph e Herlihy já demonstraram que esse tipo de aceleração pode proporcionar, no máximo, ganhos modestos.
Para melhorar a escalabilidade do Ethereum, diversas propostas já foram apresentadas. O recente EIP‑1559 (hard‑fork de Londres) não aumenta diretamente a velocidade das transações, mas, teoricamente, pode reduzir o número potencial de blocos que usuários comuns precisam aguardar antes da confirmação, amenizando a volatilidade durante picos de grandes transações. As soluções de camada 2, conhecidas como Rollups, surgiram em seguida e prometem elevar significativamente o throughput sem sacrificar a confiança descentralizada da blockchain.
Paralelamente, outras blockchains que simulam máquinas virtuais de uso geral também estão em desenvolvimento ativo. Alguns projetos já implementaram processamento paralelo e prometem taxas de transação muito superiores aos cerca de 30 TPS do Ethereum. Entre os mais relevantes estão Algorand, Solana e Cardano, cada um adotando abordagens únicas para alcançar paralelismo na camada de contratos inteligentes.
Este é, portanto, um panorama geral sobre concorrência e paralelismo em contratos inteligentes de blockchain. Para aprofundar o tema, acompanhe os demais artigos da Bitaigen (比特根).
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