O que são Rollups de Blockchain?

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Se você está tendo dificuldade em assimilar os conceitos de rollups de blockchain, esse artigo vai ajudar. Esclarecemos aqui tudo o que você precisa saber sobre os rollups de blockchain.

a Ethereum tem visto um crescimento exponencial em termos de usuários, valor e a quantidade total de dados gerenciados pela rede. A implementação de contratos inteligentes e o aumento significativo do uso de cripto em 2021 impulsionaram ainda mais o crescimento da Ethereum.

De acordo com o State of the Dapps, cerca de 3.000 aplicativos descentralizados são construídos sobre Ethereum, de um total de cerca de 4.000 DApps que existem hoje. A Ethereum também domina o mercado DeFi, com 191 projetos DeFi potencializados pela rede, de um total de 216 projetos DeFi existentes no ecossistema. A segunda maior criptomoeda é também a rede mais utilizada para projetos e transações de NFTs.

Entretanto, o aumento do uso do Ethereum atingiu suas limitações de capacidade e acabou levando ao congestionamento da rede. O atraso no processamento das transações é uma das principais razões pelas quais varias concorrentes da Ethereum foram desenvolvidas.

Para atender à necessidade de escalabilidade na Ethereum e em outras blockchains, surgiram as soluções de camada 2. Os rollups são uma das soluções que ajudam a escalar e melhorar o processamento das transações na camada 1 ou mainnet. Neste artigo, discutimos o que são rollups e como eles funcionam.

Rollups de Blockchain

Os blocos regulares no Ethereum só podem armazenar uma quantidade limitada de dados. Devido ao número crescente de usuários e aplicativos construídas sobre o Ethereum, o tráfego da rede aumenta.

Como há um espaço limitado em cada bloco da Ethereum, a rede leva mais tempo para processar as transações. Enquanto a mainnet prioriza algumas transações com as ofertas mais altas, todas as outras transações teriam que esperar.

Podemos publicar dois tipos de informações na mainnet Ethereum – transações e dados. O armazenamento de informações sobre transações e o processamento na cadeia pode ser pesado para a mainnet. Por outro lado, os dados resultantes de uma transação são menos pesados e permanecem os mesmos, independentemente do número de transações. É semelhante a como um cheque pesa o mesma, independente do seu valor.

Assim, em vez de armazenar uma transação inteira e processá-la, podemos armazenar dados que incluem um monte de transações. Processar transações fora da cadeia e enviar apenas os dados resultantes à mainnet pode ajudar a rede a processar mais transações. Há dois benefícios – o processamento fora da cadeia reduz a carga sobre a mainnet e um único dado pode realizar múltiplas transações.

Os rollups de blockchain “enrolam” ou reúnem um monte de transações e as transformam em um único dado e o submetem à mainnet Ethereum. Eles retiram as transações da mainnet e as processam fora da cadeia. Então, convertem-nas em um único pedaço de dados e as submetem de volta à rede principal. É por isso que os rollups também são chamados de “soluções de escala fora da cadeia”.

Ao processar e submeter mais transações em um único dado, os rollups desempenham um papel importante para melhorar a escalabilidade da Ethereum. Há dois tipos de rollups de blockchain com diferentes modelos de segurança. Vamos discuti-los.

ZK Rollups

Os rollups ZK, Zero-Knowledge ou de conhecimento-zero ajudam a escalar a mainnet Ethereum transferindo o cálculo e o armazenamento fora da cadeia. ​​ A cadeia de rollups ZK é um protocolo fora da cadeia que é construído em cima da blockchain Ethereum.

Rollups de conhecimento-zero podem agrupar milhares de transações em um único lote e executá-las em seu protocolo de camada 2. . Eles produzem uma “prova de validade” para confirmar a exatidão das transações processadas. E finalmente, eles submetem os dados resumidos mínimos à mainnet. Vamos discutir os dois tipos de rollupsd de conhecimento-zero.

ZK-SNARK

ZK-SNARK significa “Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge” (Argumento não interativo e sucinto de conhecimento).

Em ZK-SNARKS, verificadores e provadores passam por todas as transações em um rollup específico e verificam as transações fora da cadeia. Os verificadores repetidamente desafiam os provadores a confirmar a validade das transações. Quando eles consideram as transações legítimas, eles apresentam a “prova de validade” dessas transações para a camada 1 da Ethereum.

Ao descarregar parte de seu trabalho para o verificador ZK-SNARK, o Ethereum pode processar mais transações. Os ZK-SNARKs são conhecidos por seu pequeno tamanho de participação e verificação constante em tempo.

Vamos entender cada termo da sigla ZK-SNARKS.

ZK – Zero-knowledge (conhecimento-zero). Isso implica que nenhuma informação adicional é necessária além da validade das transações.

S – Sucinto, o que significa curto. Isso implica que o tamanho da prova é pequeno, o que resulta no processamento das transações de forma rápida e fácil. Esse recurso do ZK-SNARKS ajuda a Ethereum a processar mais transações.

N – Não interativo. Isso significa que não é necessária nenhuma interação com as pessoas que verificam o trabalho ou as transações.

ARK – Argumento de conhecimento. Isso significa que a prova de validade fornecida pelo verificador (de que estas transações são legítimas) é verdadeira. Essa parte implica a qualidade da força computacional da ZK-SNARKS.

Os ZK-SNARKs garantem a segurança e a privacidade das transações. Entretanto, eles são suscetíveis a certos tipos de hacks chamados hacks de computação quântica.

ZK-STARK

ZK-STARK significa “Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge” (Argumento de conhecimento transparente e escalável). Eles estão atualmente sendo desenvolvidos pela StarkWare Industries e são principalmente voltados à escalabilidade.

Os ZK-STARKs trabalham de forma semelhante aos ZK-SNARKS. Eles também agrupam as transações, verificam as transações fora da cadeia, criam provas de validade e as submetem à mainnet Ethereum. Entretanto, são versões mais recentes e melhoradas dos ZK-SNARKs, principalmente pela sua maior escalabilidade e transparência.

Vamos entender cada termo da sigla ZK-STARK.

S – Escalabilidade Ela destaca como ZK-STARKS são mais escaláveis do que ZK-SNARKS. Eles utilizam tecnologia avançada que os ajuda a gerar provas mais rapidamente do que os ZK-SNARKs. Portanto, as ZK-STARKS são mais escaláveis.

T – Transparente. Isso implica a diferença mais significativa entre ZK-SNARKS e ZK-STARKS. Esses rollups não dependem de partes confiáveis, o que os torna mais transparentes do que os ZK-SNARKs.

ARK – Argumento de conhecimento. Isso implica o mesmo que ZK-SNARKS, mas eles utilizam uma abordagem de computação diferente e elimina a necessidade de configurações confiáveis.

Embora os ZK-STARKs gerem provas mais rapidamente devido a sua tecnologia avançada, eles criam tamanhos de prova maiores que levam mais tempo para serem verificados do que os ZK-SNARKs. As ZK-STARKS são mais escaláveis, mais seguras e transparentes quando comparadas às ZK-SNARKS.

Além disso, estima-se que os ZK-SNARKs consomem apenas 24% das taxas de gás. Dessa forma, eles tornam a execução da transação menos cara para o usuário final. Apesar de empregarem tecnologia avançada, os ZK-STARKs ainda estão nas fases iniciais e pode levar tempo para provar sua eficiência.

Optimistic Rollups

Os Optimistic Rollups (rollups otimistas) também processam transações fora da cadeia e submetem os dados da transação chamados “dados de chamada” à cadeia principal. Os rollups otimistas empregam técnicas de compressão para reduzir a quantidade de dados postados na Ethereum. Dessa forma, eles processarão mais transações para ajudar a melhorar a escalabilidade.

Essas soluções de escala de camada 2 são chamadas de otimistas porque assumem que todas as transações são válidas por padrão. E elas aprovam todas as transações para a mainnet Ethereum. Isso economizará muito tempo e esforço que teria sido necessário para executar transações e enviar dados à cadeia principal.

Depois que um lote de rollup otimista é submetido à Ethereum, qualquer um pode desafiar essas transações dentro de um determinado período de tempo chamado “período de desafio”.

Enquanto os rollups ZK utilizam provas de validade, os rollups otimistas envolvem provas de fraude. Eles utilizam um mecanismo de prevenção de fraude para identificar transações ilegítimas.

Quando uma transação parece inválida e é comprovadamente ilegítima, o protocolo de rollup reexecuta as transações e atualiza o rollup. E, se uma transação for inválida, seu validador de bloco receberá uma penalidade.

Contratos inteligentes na Ethereum controlam a operação de rollups otimistas. Portanto, sua segurança depende da mainnet Ethereum. Entretanto, eles ainda têm maiores chances de fraude quando há falta de validadores ou nodes honestos.

Os rollups otimistas são fáceis de implementar e menos caros quando comparados aos rollups de conhecimento-zero. Uma das razões para isso é que os ZK-SNARKs exigem hardware de alta qualidade para produzir “provas de validade” das transações processadas. Em relação à transparência, ZK-STARKs e rollups otimistas são mais transparentes quando comparados aos ZK-SNARKs.

Um Futuro Escalável

Os rollups de Blockchain são soluções inovadoras – e essenciais – para melhorar a escalabilidade da rede Ethereum. Há múltiplas iterações, abordando a questão de maneiras ligeiramente diferentes, dependendo de como elas equilibram os elementos de segurança e eficiência.

Com a tecnologia de rollup de blockchain ainda incipiente, ainda não vimos todo o potencial e impacto dessa solução. Mas a própria existência de rollups – e outras soluções que têm por objetivo resolver as tensões atuais da blockchain – traz uma afirmação importante: o ecossistema de blockchains está longe de seu estado final. E com tantas partes interessadas investindo em tornar a tecnologia eficiente e escalável, a variedade de usos da blockchain parece estar pronta para se expandir à medida que avançamos para o futuro.

Conhecimento é poder