TL;DR
A crescente popularidade das criptomoedas e da tecnologia blockchain levou os desenvolvedores a buscar mais escalabilidade, melhorando a capacidade de um sistema para acomodar a crescente demanda. Sharding, sidechains, state channels e rollups são algumas abordagens usadas para escalabilidade. As rollups blockchain descarregam certos processos de transação para uma blockchain secundária, enquanto armazenam dados de transação na blockchain principal de Layer-1. Neste artigo, abordaremos dois tipos de rollups no setor cripto: optimistic e zero-knowledge.
Introdução
Devido à crescente demanda das criptomoedas, as capacidades de algumas blockchains são testadas até seus limites. Isso pode provocar o congestionamento da rede e gerar altos custos de transação. Para resolver isso, soluções de escalabilidade estão sendo desenvolvidas e testadas, com o objetivo de aumentar o rendimento e a velocidade das transações. Essas soluções podem ser categorizadas em dois grupos: Layer-1 e Layer-2.
Soluções de escalabilidade de Layer-1, como o sharding, fazem alterações diretamente na blockchain principal (também conhecida como blockchain de base ou Layer-1). As soluções de escalabilidade de Layer-2 são executadas no topo de uma blockchain de Layer-1. Exemplos de soluções de escalabilidade da Layer-2 incluem state channels, sidechains e rollups blockchain.
Rollups blockchain são protocolos projetados para permitir maior capacidade/velocidade de execução de transações e custos mais baixos. Eles visam corrigir o problema que muitas blockchains populares enfrentam, agrupando transações e reduzindo o tamanho dos dados para aumentar a eficiência no processamento e armazenamento de transações.
O que são rollups blockchain?
Rollups são soluções de Layer-2 que agrupam os dados das transações e os transferem para fora da blockchain principal (ou blockchain de Layer-1). A execução da transação é realizada fora da blockchain (off-chain), enquanto os ativos são mantidos em um contrato inteligente on-chain. Os dados da transação são enviados de volta à blockchain principal após a conclusão.
Teoricamente, qualquer solução de Layer-1 pode implementar rollups para aumentar a eficiência das transações em termos de taxa de transferência. Com rollups, a blockchain pode aumentar o número de transações processadas e registradas dentro de um determinado período.
Atualmente, existem dois tipos de rollups – optimistic rollups e zero-knowledge (zk) rollups.
O que é optimistic rollup?
Optimistic rollups são protocolos que aumentam a taxa de transferência das transações, agrupando múltiplas transações em lotes que são processados off-chain. Depois disso, os dados da transação são registrados na blockchain principal com técnicas de compressão de dados que ajudam a reduzir custos e aumentar a velocidade. De acordo com a Ethereum, optimistic rollups podem melhorar a escalabilidade de 10 a 100 vezes.
Como optimistic rollups validam transações?
Para aumentar a eficiência, as transações são validadas por padrão. Você pode estar se perguntando se isso comprometeria a segurança em favor das velocidades de processamento de transações. No entanto, optimistic rollups usam um esquema de comprovação de fraudes, com um período de resolução de contestações conhecido como ‘challenge period’ (período de desafio). Nesse período, qualquer pessoa que monitore o rollup pode enviar um desafio para verificar se a transação foi processada de maneira precisa através de uma fraud proof (prova de fraude).
Caso esse lote apresente erros, o protocolo rollup corrigirá as transações erradas (executando-as novamente) e atualizará as informações no bloco. Participantes que aprovarem transações incorretas para execução serão penalizados.
Limitações de optimistic rollups
Embora não haja um processo de validação da transação, há um "período de desafio" que não existe em zk rollups, o que aumenta o tempo de finalização das transações.
A capacidade de finalizar transações (em caráter definitivo) das blockchains com optimistic rollups também é menor que a de zk rollups. Em outras palavras, essa capacidade é a medida de tempo que um usuário precisa esperar por uma garantia razoável de que as transações não serão revertidas ou alteradas. Saques em optimistic rollups sofrem atrasos, pois o "período de desafio" precisa expirar antes que os fundos possam ser liberados. Por outro lado, saques de zk rollups são executados assim que o contrato inteligente do zk rollup verifica a prova de validade.
Algumas pessoas também consideram optimistic rollups menos eficientes do que zk rollups. Com optimistic rollups, todos os dados da transação devem ser publicados na blockchain (on-chain) para finalizar as transações. No caso dos zk rollups, apenas as provas de validade são necessárias na blockchain (on-chain).
O que é um Zero-Knowledge (zk) Rollup?
Zero-knowledge rollups são protocolos que agrupam transações em lotes que são executados fora da blockchain principal. Para cada lote, assim que as transações no lote são executadas, um operador de zk rollup envia um resumo das alterações necessárias. Os operadores têm um papel adicional na produção de provas de validade para provar que as alterações foram precisas. Essas provas são significativamente menores que os dados da transação; portanto, o processo de verificação delas é mais rápido e barato.
Na Ethereum, zk rollups reduzem os dados das transações por meio de técnicas de compressão ao gravar transações na Ethereum como calldata, efetivamente reduzindo as taxas dos usuários.
Como zk rollups validam transações?
Zk rollups usam zero-knowledge proofs (ZKP) para validar transações. Uma pessoa (responsável pela prova) usa um protocolo ZKP para convencer outra parte (o verificador) de que tem as informações específicas de um transação, para então validá-la.
Funciona da seguinte forma:
A pessoa que deseja provar a informação ("prover", em inglês) fornece uma prova matemática que só ele pode gerar.
O verificador usa essa prova matemática para verificar a validade da transação.
A validade da informação pode ser comprovada sem a necessidade de revelar o seu conteúdo ao verificador.
Benefícios de zk rollups
Se implementados corretamente, zk rollups oferecem um alto nível de segurança aos usuários. Um recurso importante que contribui para essa segurança é o uso de provas de validade ZKP (zero-knowledge proofs). Elas garantem que a rede só funcione em um estado válido e que os operadores não possam roubar fundos dos usuários ou corromper o sistema de alguma forma.
Outro benefício dos zk rollups é que os usuários não precisam monitorar a rede. Zk rollups armazenam todos os dados on-chain e exigem provas de validade. Com isso, operadores não podem trapacear e os usuários não precisam se preocupar com pessoas mal-intencionadas na rede. Além disso, zk rollups permitem que os usuários saquem seus fundos na rede principal (mainnet), sem precisar da colaboração de operadores, comprovando a propriedade do token por meio da disponibilidade de dados.
Semelhante aos optimistic rollups, zk rollups também implementam um mecanismo de execução off-chain para aumentar as velocidades de execução das transações.
Diferenças entre zk rollups e optimistic rollups
Abaixo temos um resumo das diferenças entre optimistic rollups e zk rollups.
Quais são as expectativas para zero-knowledge rollups e optimistic rollups?
O futuro de zero-knowledge/optimistic rollups ainda é incerto. À medida que a adoção cripto e blockchain aumenta, rollups podem desempenhar um papel vital na melhoria da eficiência das blockchains. As blockchains provavelmente continuarão testando várias soluções de escalabilidade, incluindo sharding, rollups e Layer-0. Também é possível que novas soluções sejam criadas e implementadas, para atuar em conjunto com rollups ou quem sabe substituí-los.
Considerações finais
Com o aumento da demanda por cripto e a ampliação dos limites das blockchains atuais, surgiram muitas propostas de soluções de escalabilidade. Neste artigo, abordamos as diferenças inerentes entre duas variedades de rollups, optimistic e zk rollups. Conforme os rollups continuam sendo testados, podemos ter, eventualmente, uma variedade maior de opções que ajudarão a alcançar a escalabilidade para a adoção em massa.
Leituras adicionais
Soluções de Escalabilidade de Blockchains de Layer-1 vs. Layer-2
O que é zero-knowledge proof e como isso afeta a tecnologia blockchain?
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