Na terceira seção de Construção do Manual Cripto CMC 2023, a ConsenSys detalha os roll-ups da Camada 2, particularmente os roll-ups ZK e para onde o espaço está sendo direcionado.
Uma Visão Geral dos Roll-ups de Camada 2
Nos últimos anos, as soluções de rollup da Camada 2 (L2) ganharam destaque com o crescimento da atividade na rede Ethereum. A atividade e o envolvimento com tokens não fungíveis (NFTs) e finanças descentralizadas (DeFi) causaram um aumento na atividade de blockchain da camada 1 (L1). Por sua vez, a demanda por blockspace, representada pelos custos do gás, aumentou. O tempo para a finalização da transação também aumentou, em razão do crescimento da carga da rede. O Ethereum Merge estabeleceu as bases para futuras otimizações de taxas de gás, no entanto, não reduziu diretamente as taxas de gás da transação.
No ano entre o verão de 2020 e o pico de demanda no verão de 2021, o custo do gás em Gwei na rede Ethereum aumentou em até 1.300% A necessidade de tornar as transações rápidas e acessíveis estimulou a criação de duas formas principais de rollup: Optimistic e Zero-Knowledge (ZK).
Os rollups ajudam a remover as demandas computacionais na rede Ethereum, movendo o processamento de transações para fora da cadeia, convertendo-o em um único dado e, em seguida, enviando de volta ao Ethereum como um lote para reduzir o seu custo e o tempo. A grande diferença entre os dois é que os roll-ups Optimistic utilizam provas de fraude, enquanto os roll-ups ZK dependem de provas de conhecimento zero para verificar mudanças na cadeia principal.
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Rollups optimistic e ZK: Provas de Fraude x Provas de Validade
As provas de fraude agrupam transações fora da cadeia e, em seguida, repassam-as para o L1. Após o envio de um pacote no L1, há um período de desafio, durante o qual qualquer pessoa pode contestar o resultado do rollup calculando uma prova de fraude. Da mesma forma, as provas de conhecimento zero agrupam transações fora da cadeia e as enviam como uma única transação A sua diferença é que em vez de assumir que as transações estão corretas inicialmente, eles usam uma prova de validade para provar instantaneamente se as transações são válidas. Uma vez que as transações são confirmadas como válidas, elas são submetidas ao L1. É assim que eles derivam seus respectivos nomes - as provas de fraude são onde as transações são verificadas retrospectivamente para ver se há alguma transação fraudulenta, enquanto as provas de validade são concluídas antes que as transações sejam submetidas ao L1.
Embora existam projetos proeminentes para ambos, cada um deles vem com seus respectivos benefícios e desvantagens. Os roll-ups optimisti têm a vantagem de que as provas de fraude só são necessárias quando há um problema. Isso significa que eles exigem menos recursos computacionais e são capazes de escalonar. O problema está no período do desafio. Um período de desafio mais longo aumenta a probabilidade de identificação de transações fraudulentas, mas também significa que os usuários precisam esperar mais para sacar seus fundos. Para as principais soluções de optimistic rollup, como Arbitrum e Optimism, esse período de espera pode durar até uma semana. De outra forma, ZK-rollups têm a vantagem de sempre refletir um estado correto de L2. Sua desvantagem é que as provas são necessárias para todas as transições, e não apenas quando são contestadas, o que limita a escalabilidade Isso é ainda agravado pela natureza complexa e pelo estágio inicial da tecnologia.
Apesar de seus respectivos desafios, os ZK-rollups estão sendo anunciados como o futuro dos roll-ups. Isso se deve principalmente à geração automática de provas de validade, aumentando a segurança do protocolo, e ao tempo de saque significativamente reduzido devido à ausência de período de contestação e ao fato de os ZK-rollups apresentarem melhor compactação de dados. Por esses motivos, vamos nos concentrar no estado atual do espaço ZK-rollup, nas últimas inovações e no que está por vir.
Fonte: Galaxy Digital
O Espaço ZK-Rollup
Como discutimos, os ZK-rollups estão predominantemente no ponto focal com players como zkSync, Starknet, Polygon zkEVM e Scroll, todos levantando grandes quantias de capital para desenvolver suas soluções, apesar de apenas a StarkNet ter sido lançada na rede principal (US$780MM no total). Cada um desses projetos adotou sua própria realidade, diferindo principalmente em sua estratégia de disponibilidade de dados acumulados e em seu algoritmo de comprovação. A estratégia de disponibilidade de dados determina onde os dados de estado de um roll-up são armazenados, o armazenamento na cadeia aumenta a segurança, mas o uso do espaço de bloco na rede Ethereum reduz o rendimento da transação.
O algoritmo de prova é o meio de gerar uma prova de validade, que pode ser STARK ou SNARK. Ambos os algoritmos ajudam os desenvolvedores a realocar a computação e o armazenamento fora da cadeia, aumentando a escalabilidade. Eles também são capazes de verificar se um usuário possui fundos suficientes e a chave privada correta sem ter que acessar as próprias informações, melhorando assim a segurança. Você pode ler sobre as diferenças técnicas aqui. Os STARKs têm a vantagem de oferecer mais escalabilidade, segurança e transparência em relação aos SNARKs. Mas a desvantagem dos STARKS é seu tamanho de prova maior, que leva mais tempo para verificar, e que os SNARKs comparativamente usam apenas 24% do gás. Nele, tanto para SNARKS quanto para STARKS, temos a compensação entre velocidade e custo vs. escalabilidade, segurança e transparência. Embora muitos métodos diferentes estejam sendo explorados, ainda não há uma resposta definitiva sobre a melhor maneira de configurar um ZK-rollup. Cada configuração traz seus respectivos benefícios, e muitos desenvolvedores ainda estão explorando a escolha ou combinação ideal para seus designs de rollup.
Os Obstáculos a Superar
Como discutimos, os ZK-rollups ainda estão em desenvolvimento e há vários desafios que precisam ser superados antes que os usuários da blockchain possam colher todos os seus benefícios. A compatibilidade de idiomas é um desses desafios; traduzir linguagens de programação compatíveis com EVM, como Solidity, em uma linguagem personalizada e otimizada especificamente para ZKP pode ajudar a aumentar sua eficiência, mas traz consigo desafios de adoção para desenvolvedores. Por exemplo, a StarkNet está tentando resolver isso com Warp, um compilador de linguagem Solidity to Cairo (a linguagem do ZKP da StarkNet) que procura converter automaticamente Solidity em Cairo. O uso do Warp elimina a necessidade dos desenvolvedores reescreverem seu código no Cairo, tornando o processo muito mais tranquilo.
Outros desafios incluem a natureza secreta dos projetos, com muitos indo contra o espírito de código aberto da criptomoeda, devido a preocupações com a vantagem de chegar primeiro para conseguir uma base de usuários aderente. A maioria dos ZK-rollups foi lançada este ano, destacando a quantidade de trabalho que ainda precisa ser feita no espaço.
Por fim, embora os rollups (tanto optimistic quanto de conhecimento zero) tenham os benefícios de velocidade e custo aprimorados, eles tendem a ser às custas da descentralização. Isso se deve à necessidade inerente de sequenciadores, os atores agrupando transações e confirmando provas para o L1. Todos os rollups atualmente precisam de um sequenciador centralizado e usam contratos inteligentes atualizáveis que são gerenciados por uma única entidade. Como o espaço ainda é muito inicial, normalmente é necessário um ponto focal central para correções rápidas de bugs no código. Acrescente a isso que os projetos não são de código aberto, criando outro obstáculo para os membros da comunidade atuarem como sequenciadores. Muitos projetos indicaram que planejam descentralizar suas funções de sequenciador no futuro, mas isso sem dúvida exigirá recursos e tempo adicionais.
Planos de Descentralização
Lançar um token e um código aberto serão os próximos passos para muitos dos projetos que buscam a descentralização. A tokenização desses serviços para gerar atividade e descentralizar o produto é outra área em que esperamos ver uma infinidade de soluções diferentes surgindo à medida que os projetos procuram criar o L2 mais escalonável, descentralizado e ativo no mercado. StarkWare e zkSync estão planejando lançar um token e a Polygon poderia usar o MATIC para dar suporte à iniciativa zkEVM da Polygon. A engenharia de token em ZK-rollups é um espaço ainda mais incipiente do que a tecnologia de rollup otimista e encontrar um modelo eficaz e sustentável pode diferenciar e impulsionar a adoção.
O Futuro
Os zkEVMs ainda estão em seus estágios iniciais e a corrida começou para ser lançada na rede principal. A StarkNet tem a vantagem do pioneirismo, mas ainda tem desafios com relação ao suporte aos recursos do Solidity devido ao uso do Cairo, deixando espaço para os concorrentes fazerem melhorias. Os projetos que são capazes de acumular bases de usuários significativas atrairão desenvolvedores de dapps, por sua vez, trazendo mais dapps para sua plataforma e aumentando o conjunto de recursos. O zkEVM da ConsenSys está atualmente migrando para a testnet e focando especificamente nos desenvolvedores dapp por esse motivo, aproveitando ferramentas como MetaMask, Infura e Truffle para que possam implantar e gerenciar aplicativos como se estivessem usando diretamente o Ethereum.
E embora tenhamos discutido os players atuais no mercado zkEVM, outras soluções de rollup predominantes, como Polygon, Optimism e Arbitrum, ainda comandam uma participação de mercado significativa. Conforme as soluções zkEVM amadurecem, podemos ver esses projetos buscando a transição para provas de validade ou soluções híbridas, aproveitando suas bases de usuários existentes para atrair o desenvolvimento de dapp e manter seu domínio de mercado. No final, as muitas soluções de rollup (e o aumento da concorrência entre elas) continuarão a melhorar a experiência do usuário web3 e introduzir plataformas para aplicativos para integrar a próxima geração de usuários.
Dadas essas ameaças, não estamos surpresos com o sigilo dos projetos no espaço, mas acreditamos que o verdadeiro vencedor será capaz de alavancar a eficiência dos ZK-rollups e combiná-los com um desenvolvimento e experiência do usuário perfeitos para sair por cima.
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