O Ethereum, como uma das plataformas de blockchain mais ativas atualmente, suporta uma grande quantidade de aplicações descentralizadas, desde as Finanças Descentralizadas (DeFi) até os NFTs (Tokens Não Fungíveis), com um ecossistema muito próspero. No entanto, a prosperidade das transações na cadeia também vem acompanhada de alguns desafios inerentes, como taxas de transação que sobem loucamente devido à congestão da rede, aumento do tempo de transação e aumento da taxa de falhas, o que afeta muito o entusiasmo dos participantes na cadeia.
Para resolver os problemas acima, sem afetar as características descentralizadas da cadeia principal, a comunidade opta principalmente por uma solução de escalabilidade L2. O princípio central do L2 é executar os cálculos e transações na segunda camada da rede, enquanto apenas os resultados finais das transações são enviados para a cadeia principal (ou seja, L1). Isso permite que as transações sejam mais eficientes, com custos mais baixos, enquanto ainda herda a segurança da cadeia principal.
As soluções L2 mais conhecidas incluem Rollups, sidechains, entre outras.
Os Rollups são ainda subdivididos em Optimistic Rollups e Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups).
OP-Rollups
Vamos primeiro olhar para os Optimistics Rollups, que realizam todos os cálculos de transações e atualizações de estado na rede L2 (isso pode acelerar a velocidade das transações e reduzir as taxas de transação), e depois publicam os dados originais das transações em lotes comprimidos na mainnet (isso é usado para garantir a validade das transações). Na submissão, os nós L2 assumem por padrão que essas transações são válidas e não contêm transações maliciosas, utilizando o princípio jurídico do mundo real: se ninguém pode provar que você é culpado, então você deve ser considerado inocente. Esse modelo elimina uma quantidade significativa de validações desnecessárias, o que pode acelerar significativamente a velocidade de confirmação das transações e melhorar a eficiência das transações.
Após a transação ser submetida pelos nós, se o validador descobrir que uma transação tem problemas, ele pode apresentar uma prova de fraude dentro de sete dias. Esta prova será verificada por um contrato inteligente na L1. Como o apresentador precisa indicar claramente a transação com problemas, o validador apenas precisa verificar a transação especificada, permitindo assim uma rápida confirmação se a transação realmente tem problemas. Se de fato contiver uma transação problemática, então o Batch onde essa transação está localizada, bem como todos os Batches subsequentes, terão que ser revertidos. A cadeia L2 será revertida para o estado anterior à execução da transação maliciosa, e o nó malicioso será punido (com a apreensão do depósito de garantia), enquanto o validador receberá algumas recompensas.
Se não receber nenhuma prova de fraude submetida por nós em sete dias, todas as transações serão confirmadas como legais pela rede Blockchain.
Atualmente, a "prova de fraude" é um design bastante prático, é como a espada de Dâmocles em histórias míticas, a sua existência é mais útil do que aplicar punições reais com ela. O portador da espada pode efetivamente deter pragas, muito mais do que o efeito da sua própria capacidade de combate. No estado atual, quase nunca há nós que apresentem provas de fraude, muito menos que realmente provem que um nó agiu maliciosamente. As razões são múltiplas, como o fato de que os projetos que implementaram Op-Rollups já foram amplamente testados, punições severas resultam em altos custos para agir mal, e as perdas econômicas e de crédito causadas por ações maliciosas superam em muito os benefícios insignificantes que vêm com agir mal.
Na verdade, em comparação com a má conduta dos nós, as pessoas encontram mais frequentemente flutuações na rede, flutuações ou interrupções na rede causadas por bugs de software. As desvantagens dos Op-Rollups estão principalmente nos problemas de fluxo de capital causados pelo longo período de contestação de sete dias, bem como nos riscos de centralização.
ZK-Rollups
Ao contrário dos Op-Rollups, que são naturalmente otimistas, os ZK-Rollups precisam incluir, ao submeter dados na cadeia, uma prova de validade além dos dados comprimidos em si. Ou seja, os ZK-Rollups também realizam transações fora da cadeia e as empacotam para submeter à rede principal, mas antes da submissão oficial, é necessário calcular uma prova de validade fora da cadeia.
O conceito de ZK na verdade já existia antes do nascimento da blockchain, mas a complexidade do mundo real limitou muito suas aplicações, sendo necessário restringir seu uso a um escopo muito pequeno, como questões de privacidade entre duas partes específicas, e geralmente requer um validador centralizado, o que determina que ele precisa ser baseado em um certo nível de confiança. A vantagem da blockchain ao aplicar a tecnologia ZK é que ela pode naturalmente convergir a complexidade dentro de contratos inteligentes, na verdade, precisa apenas validar os dados e cálculos na blockchain; coisas que os contratos inteligentes não conseguem realizar, ela também não pode validar. Portanto, em comparação com o anterior, as pessoas só precisam confiar nos contratos inteligentes descentralizados, e essa confiança não precisa estar ancorada em nenhuma organização ou indivíduo centralizado.
A complexidade dos ZK-Rollups em relação aos Op-Rollups também reside nisso, pois é necessário compilar um circuito lógico complexo com base nos dados da execução da transação e na lógica real pela qual a execução da transação passou. Em seguida, com base neste circuito, um provador dedicado realiza cálculos criptográficos para gerar um resultado que possa ser verificado rapidamente (isso requer algum tempo). Como os cálculos matemáticos dependem de computadores com grande poder de processamento, geralmente existem compiladores e verificadores dedicados para realizar essas tarefas.
Custo da Camada 2
Então, há uma questão: um dos propósitos da existência das redes L2 é reduzir o custo das interações dos usuários na L1, mas como são os custos dessas redes L2?
Primeiro, temos os Op-Rollups, cujos custos principais são dois: um é a taxa de transação que precisa ser paga ao submeter os dados de transação comprimidos ao L1; o outro são os custos operacionais dos nós L2 (incluindo seu hardware e lucros). No final, esses custos serão repassados aos usuários.
A boa notícia é que atualmente o plano EIP-4844 do Ethereum reduziu significativamente as taxas de interação entre L2 e a rede principal.
Além disso, a manutenção dos nós requer que uma grande quantidade de fundos seja bloqueada, e esses fundos não podem ser usados para outros fins, o que pode fazer com que os investidores percam oportunidades e sofram perdas indiretas.
Os custos dos ZK-Rollups provêm principalmente dos custos de computação, a geração de provas de conhecimento zero requer uma quantidade significativa de recursos computacionais e a implementação de hardware especializado. Além disso, assim como os Op-Rollups, também precisa arcar com as taxas de transação para enviar dados para a cadeia.
E, além disso, o hardware profissional pode desencorajar usuários comuns, o que também pode levar a uma maior centralização da rede.
Resumo
Quer se trate de Optimistic Rollups ou ZK-Rollups, ambos são respostas chave do ecossistema Ethereum para enfrentar os desafios de escalabilidade. Atualmente, as duas soluções ainda estão em evolução e, à medida que atualizações como o EIP-4844 do Ethereum são implementadas, o custo de publicação de dados em L2 foi significativamente reduzido, o que irá liberar ainda mais o potencial das duas soluções.
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Série para Novatos em Web3: Introdução aos Rollups do Ethereum
O Ethereum, como uma das plataformas de blockchain mais ativas atualmente, suporta uma grande quantidade de aplicações descentralizadas, desde as Finanças Descentralizadas (DeFi) até os NFTs (Tokens Não Fungíveis), com um ecossistema muito próspero. No entanto, a prosperidade das transações na cadeia também vem acompanhada de alguns desafios inerentes, como taxas de transação que sobem loucamente devido à congestão da rede, aumento do tempo de transação e aumento da taxa de falhas, o que afeta muito o entusiasmo dos participantes na cadeia.
Para resolver os problemas acima, sem afetar as características descentralizadas da cadeia principal, a comunidade opta principalmente por uma solução de escalabilidade L2. O princípio central do L2 é executar os cálculos e transações na segunda camada da rede, enquanto apenas os resultados finais das transações são enviados para a cadeia principal (ou seja, L1). Isso permite que as transações sejam mais eficientes, com custos mais baixos, enquanto ainda herda a segurança da cadeia principal.
As soluções L2 mais conhecidas incluem Rollups, sidechains, entre outras.
Os Rollups são ainda subdivididos em Optimistic Rollups e Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups).
OP-Rollups
Vamos primeiro olhar para os Optimistics Rollups, que realizam todos os cálculos de transações e atualizações de estado na rede L2 (isso pode acelerar a velocidade das transações e reduzir as taxas de transação), e depois publicam os dados originais das transações em lotes comprimidos na mainnet (isso é usado para garantir a validade das transações). Na submissão, os nós L2 assumem por padrão que essas transações são válidas e não contêm transações maliciosas, utilizando o princípio jurídico do mundo real: se ninguém pode provar que você é culpado, então você deve ser considerado inocente. Esse modelo elimina uma quantidade significativa de validações desnecessárias, o que pode acelerar significativamente a velocidade de confirmação das transações e melhorar a eficiência das transações.
Após a transação ser submetida pelos nós, se o validador descobrir que uma transação tem problemas, ele pode apresentar uma prova de fraude dentro de sete dias. Esta prova será verificada por um contrato inteligente na L1. Como o apresentador precisa indicar claramente a transação com problemas, o validador apenas precisa verificar a transação especificada, permitindo assim uma rápida confirmação se a transação realmente tem problemas. Se de fato contiver uma transação problemática, então o Batch onde essa transação está localizada, bem como todos os Batches subsequentes, terão que ser revertidos. A cadeia L2 será revertida para o estado anterior à execução da transação maliciosa, e o nó malicioso será punido (com a apreensão do depósito de garantia), enquanto o validador receberá algumas recompensas.
Se não receber nenhuma prova de fraude submetida por nós em sete dias, todas as transações serão confirmadas como legais pela rede Blockchain.
Atualmente, a "prova de fraude" é um design bastante prático, é como a espada de Dâmocles em histórias míticas, a sua existência é mais útil do que aplicar punições reais com ela. O portador da espada pode efetivamente deter pragas, muito mais do que o efeito da sua própria capacidade de combate. No estado atual, quase nunca há nós que apresentem provas de fraude, muito menos que realmente provem que um nó agiu maliciosamente. As razões são múltiplas, como o fato de que os projetos que implementaram Op-Rollups já foram amplamente testados, punições severas resultam em altos custos para agir mal, e as perdas econômicas e de crédito causadas por ações maliciosas superam em muito os benefícios insignificantes que vêm com agir mal.
Na verdade, em comparação com a má conduta dos nós, as pessoas encontram mais frequentemente flutuações na rede, flutuações ou interrupções na rede causadas por bugs de software. As desvantagens dos Op-Rollups estão principalmente nos problemas de fluxo de capital causados pelo longo período de contestação de sete dias, bem como nos riscos de centralização.
ZK-Rollups
Ao contrário dos Op-Rollups, que são naturalmente otimistas, os ZK-Rollups precisam incluir, ao submeter dados na cadeia, uma prova de validade além dos dados comprimidos em si. Ou seja, os ZK-Rollups também realizam transações fora da cadeia e as empacotam para submeter à rede principal, mas antes da submissão oficial, é necessário calcular uma prova de validade fora da cadeia.
O conceito de ZK na verdade já existia antes do nascimento da blockchain, mas a complexidade do mundo real limitou muito suas aplicações, sendo necessário restringir seu uso a um escopo muito pequeno, como questões de privacidade entre duas partes específicas, e geralmente requer um validador centralizado, o que determina que ele precisa ser baseado em um certo nível de confiança. A vantagem da blockchain ao aplicar a tecnologia ZK é que ela pode naturalmente convergir a complexidade dentro de contratos inteligentes, na verdade, precisa apenas validar os dados e cálculos na blockchain; coisas que os contratos inteligentes não conseguem realizar, ela também não pode validar. Portanto, em comparação com o anterior, as pessoas só precisam confiar nos contratos inteligentes descentralizados, e essa confiança não precisa estar ancorada em nenhuma organização ou indivíduo centralizado.
A complexidade dos ZK-Rollups em relação aos Op-Rollups também reside nisso, pois é necessário compilar um circuito lógico complexo com base nos dados da execução da transação e na lógica real pela qual a execução da transação passou. Em seguida, com base neste circuito, um provador dedicado realiza cálculos criptográficos para gerar um resultado que possa ser verificado rapidamente (isso requer algum tempo). Como os cálculos matemáticos dependem de computadores com grande poder de processamento, geralmente existem compiladores e verificadores dedicados para realizar essas tarefas.
Custo da Camada 2
Então, há uma questão: um dos propósitos da existência das redes L2 é reduzir o custo das interações dos usuários na L1, mas como são os custos dessas redes L2?
Primeiro, temos os Op-Rollups, cujos custos principais são dois: um é a taxa de transação que precisa ser paga ao submeter os dados de transação comprimidos ao L1; o outro são os custos operacionais dos nós L2 (incluindo seu hardware e lucros). No final, esses custos serão repassados aos usuários.
A boa notícia é que atualmente o plano EIP-4844 do Ethereum reduziu significativamente as taxas de interação entre L2 e a rede principal.
Além disso, a manutenção dos nós requer que uma grande quantidade de fundos seja bloqueada, e esses fundos não podem ser usados para outros fins, o que pode fazer com que os investidores percam oportunidades e sofram perdas indiretas.
Os custos dos ZK-Rollups provêm principalmente dos custos de computação, a geração de provas de conhecimento zero requer uma quantidade significativa de recursos computacionais e a implementação de hardware especializado. Além disso, assim como os Op-Rollups, também precisa arcar com as taxas de transação para enviar dados para a cadeia.
E, além disso, o hardware profissional pode desencorajar usuários comuns, o que também pode levar a uma maior centralização da rede.
Resumo
Quer se trate de Optimistic Rollups ou ZK-Rollups, ambos são respostas chave do ecossistema Ethereum para enfrentar os desafios de escalabilidade. Atualmente, as duas soluções ainda estão em evolução e, à medida que atualizações como o EIP-4844 do Ethereum são implementadas, o custo de publicação de dados em L2 foi significativamente reduzido, o que irá liberar ainda mais o potencial das duas soluções.