Exploração das soluções de escalabilidade da Ethereum Camada 2: Optimistic Rollups e ZK-Rollups

Ethereum, como uma das plataformas de blockchain mais ativas atualmente, abriga inúmeras aplicações descentralizadas, desde DeFi até NFT, com um ecossistema em crescimento. No entanto, a prosperidade das transações na cadeia também traz alguns desafios inerentes, como o aumento das taxas de transação devido à congestão da rede, o prolongamento dos tempos de transação e o aumento da taxa de falhas, problemas que impactam seriamente o entusiasmo dos participantes.

Para resolver esses problemas e manter as características distribuídas da cadeia principal, a comunidade optou principalmente por soluções de escalabilidade L2. O princípio central do L2 é transferir o cálculo e as transações da rede principal (L1) para uma rede de segunda camada, enviando apenas os resultados finais das transações para a rede principal. Esse método pode aumentar a eficiência das transações, reduzir custos e, ao mesmo tempo, manter a segurança da rede principal.

Atualmente, as soluções L2 mais conhecidas incluem Rollups e sidechains. Rollups são ainda subdivididos em Optimistic Rollups (OP-Rollups) e Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups).

Rollups Otimistas

Os OP-Rollups realizam todos os cálculos de transações e atualizações de estado na rede L2, e em seguida, publicam em massa os dados brutos das transações comprimidos na mainnet. Os nós L2 assumem por padrão que essas transações são válidas e não contêm comportamentos maliciosos, semelhante ao princípio da presunção de inocência no mundo real. Este modelo reduz uma grande quantidade de validações desnecessárias, aumentando consideravelmente a velocidade e eficiência da confirmação de transações.

Após a submissão da transação, se o validador encontrar um problema, pode submeter uma prova de fraude dentro de sete dias. O contrato inteligente na L1 irá validar esta prova, verificando apenas a transação especificada, julgando rapidamente se há um problema. Se realmente contiver uma transação problemática, o lote em que a transação está e os lotes subsequentes serão revertidos, a cadeia L2 retornará ao estado anterior à execução da transação problemática, o nó malicioso será punido e o validador receberá uma recompensa.

Se não receber provas de fraude dentro de sete dias, todas as transações serão confirmadas como legítimas. A própria existência do mecanismo de "provas de fraude" exerce um forte efeito dissuasor, na prática, raramente há nós que apresentem provas de fraude ou que sejam confirmados como maliciosos. Isso se deve ao fato de que os projetos foram suficientemente testados, o custo de agir de má-fé é elevado e as potenciais perdas econômicas e de reputação superam em muito os pequenos ganhos que podem ser obtidos.

Comparado à má conduta dos nós, problemas causados por flutuações na rede ou bugs de software são, na verdade, mais comuns. A principal desvantagem do OP-Rollups reside nos problemas de fluxo de capital trazidos pelo período de contestação de sete dias e no potencial risco de centralização.

Rollups de Conhecimento Zero

Comparado aos OP-Rollups, os ZK-Rollups, ao submeter dados na cadeia, precisam anexar uma prova de validade além de compactar os dados. Os ZK-Rollups também processam transações fora da cadeia e as empacotam para submissão na mainnet, mas antes da submissão oficial, é necessário calcular a prova de validade fora da cadeia.

A tecnologia ZK já existia antes do surgimento da blockchain, mas a complexidade do mundo real limitou seu campo de aplicação. A vantagem da aplicação da tecnologia ZK na blockchain é que pode limitar a complexidade dentro dos contratos inteligentes, necessitando apenas da verificação de dados e cálculos na cadeia. Isso significa que os usuários precisam apenas confiar em contratos inteligentes descentralizados, sem depender de qualquer organização ou indivíduo centralizado.

A complexidade dos ZK-Rollups reside na necessidade de compilar os dados e a lógica da execução das transações em complexos circuitos lógicos, que são então gerados por um provador especializado através de cálculos criptográficos, resultando em resultados que podem ser verificados rapidamente. Este processo geralmente requer compiladores e verificadores especializados, dependendo de uma poderosa capacidade de computação.

Custo da Camada 2

Os custos dos OP-Rollups vêm principalmente de duas fontes: as taxas para submeter dados de transações comprimidos ao L1, e os custos operacionais dos nós L2. Esses custos acabam sendo repassados aos usuários. Felizmente, a proposta EIP-4844 do Ethereum reduziu significativamente as taxas de interação entre o L2 e a rede principal. Além disso, a manutenção dos nós exige o bloqueio de uma grande quantidade de fundos, o que pode fazer com que os investidores percam outras oportunidades.

Os principais custos dos ZK-Rollups vêm dos recursos computacionais, a geração de provas de conhecimento zero requer uma grande quantidade de recursos computacionais e hardware especializado. Ao mesmo tempo, também é necessário arcar com as taxas de transação para enviar dados para a cadeia. A demanda por hardware especializado pode levar a uma maior centralização da rede, dificultando a participação de usuários comuns.

Resumo

Quer se trate de OP-Rollups ou ZK-Rollups, ambas são soluções importantes que o ecossistema Ethereum utiliza para enfrentar os desafios de escalabilidade. Atualmente, essas duas soluções ainda estão em constante desenvolvimento. Com a implementação de atualizações como o EIP-4844 do Ethereum, os custos de publicação de dados da Camada 2 foram significativamente reduzidos, o que irá liberar ainda mais o potencial de ambas as soluções e fornecer um forte apoio para o desenvolvimento contínuo do ecossistema Ethereum.