Discusión sobre las soluciones de escalado de Ethereum Capa 2: Optimistic Rollups y ZK-Rollups

Ethereum, como una de las plataformas de blockchain más activas en la actualidad, alberga numerosas aplicaciones descentralizadas, desde DeFi hasta NFT, y su ecosistema está en pleno desarrollo. Sin embargo, la prosperidad de las transacciones en la cadena también viene acompañada de algunos desafíos inherentes, como el aumento de las tarifas de transacción debido a la congestión de la red, el alargamiento de los tiempos de transacción y el aumento de la tasa de fallos, problemas que afectan gravemente el entusiasmo de los participantes.

Para resolver estos problemas y mantener las características distribuidas de la cadena principal, la comunidad adopta principalmente soluciones de escalado de Capa 2. El principio central de Capa 2 es trasladar los cálculos y transacciones de la red principal (L1) a una segunda capa de red, solo enviando los resultados finales de las transacciones a la red principal. Este método puede mejorar la eficiencia de las transacciones y reducir los costos, al mismo tiempo que mantiene la seguridad de la red principal.

Actualmente, las soluciones L2 más conocidas incluyen Rollups y cadenas laterales. Los Rollups se dividen aún más en Rollups Optimistas (OP-Rollups) y Rollups de Conocimiento Cero (ZK-Rollups).

Optimistic Rollups

Los OP-Rollups realizan todos los cálculos de transacciones y actualizaciones de estado en la red L2, y luego publican en la red principal los datos originales de las transacciones comprimidos en lotes. Los nodos L2 suponen por defecto que estas transacciones son válidas y no contienen comportamientos maliciosos, similar al principio de presunción de inocencia en el mundo real. Este modelo reduce una gran cantidad de validaciones innecesarias, mejorando significativamente la velocidad y eficiencia de la confirmación de transacciones.

Después de que se envíe la transacción, si un validador encuentra un problema, puede presentar una prueba de fraude dentro de los siete días. El contrato inteligente en L1 verificará esta prueba, solo necesita revisar la transacción especificada y juzgar rápidamente si hay un problema. Si efectivamente contiene una transacción problemática, el lote de esa transacción y los lotes posteriores se revertirán, la cadena L2 volverá al estado anterior a la ejecución de la transacción problemática, los nodos maliciosos serán castigados y los validadores recibirán recompensas.

Si no se recibe prueba de fraude dentro de los siete días, todas las transacciones se considerarán legítimas. La existencia del mecanismo de "prueba de fraude" en sí misma tiene un fuerte efecto disuasorio; de hecho, muy pocos nodos presentan pruebas de fraude o son confirmados en su mal comportamiento. Esto se debe a que los proyectos han sido suficientemente probados, el costo de actuar mal es alto, y las posibles pérdidas económicas y de reputación superan con creces los pequeños beneficios que se podrían obtener.

En comparación con la mala conducta de los nodos, los problemas causados por fluctuaciones en la red o errores de software son más comunes. La principal desventaja de los OP-Rollups radica en los problemas de flujo de fondos que trae consigo el período de desafío de siete días y el riesgo potencial de centralización.

Rollups de Conocimiento Cero

En comparación con los OP-Rollups, los ZK-Rollups, al enviar datos a la cadena, además de comprimir los datos, también necesitan incluir pruebas de validez. Los ZK-Rollups también procesan transacciones fuera de la cadena y las empaquetan para enviarlas a la mainnet, pero antes de la presentación formal, deben calcular las pruebas de validez fuera de la cadena.

La tecnología ZK existía antes de la aparición de la blockchain, pero la complejidad del mundo real limitó su ámbito de aplicación. La ventaja de la aplicación de la tecnología ZK en blockchain radica en que puede limitar la complejidad dentro de los contratos inteligentes, solo necesita verificar los datos y cálculos en la cadena. Esto significa que los usuarios solo necesitan confiar en contratos inteligentes descentralizados, sin depender de ninguna organización o individuo centralizado.

La complejidad de los ZK-Rollups radica en la necesidad de compilar los datos y la lógica de la ejecución de las transacciones en un complejo diagrama de circuitos lógicos, y luego, mediante un probador especializado, generar resultados que se puedan verificar rápidamente a través de cálculos criptográficos. Este proceso generalmente requiere compiladores y verificadores especializados, dependiendo de una gran capacidad de cálculo.

Costos de Capa 2

Los costos de OP-Rollups provienen principalmente de dos aspectos: las tarifas por enviar datos de transacciones comprimidos a L1, y los costos de operación de los nodos L2. Estos costos finalmente se trasladarán a los usuarios. Afortunadamente, el esquema EIP-4844 de Ethereum ha reducido significativamente los costos de interacción entre L2 y la red principal. Además, el mantenimiento de nodos requiere bloquear grandes cantidades de fondos, lo que puede hacer que los inversores pierdan otras oportunidades.

El principal costo de ZK-Rollups proviene de los recursos computacionales, ya que la generación de pruebas de conocimiento cero requiere una gran cantidad de recursos computacionales y hardware especializado. Al mismo tiempo, también debe asumir los costos de transacción para enviar datos a la cadena. La demanda de hardware especializado puede llevar a una mayor centralización de la red, dificultando la participación de los usuarios comunes.

Resumen

Tanto los OP-Rollups como los ZK-Rollups son soluciones importantes para que el ecosistema de Ethereum enfrente los desafíos de escalabilidad. Actualmente, estas dos soluciones siguen en constante desarrollo. Con la implementación de actualizaciones como el EIP-4844 de Ethereum, el costo de publicación de datos en Capa 2 se ha reducido significativamente, lo que liberará aún más el potencial de ambas soluciones y proporcionará un fuerte apoyo para el desarrollo continuo del ecosistema de Ethereum.