Han surgido dos soluciones interesantes a la vanguardia de las tecnologías de escalamiento de la Capa 2, mientras la red Ethereum lucha con la escalabilidad: Optimistic Rollups y Zero-Knowledge (ZK) Rollups. Al procesar transacciones fuera de la cadena, estos desarrollos buscan reducir las tarifas y aumentar el rendimiento, aliviando así la congestión en la red principal de Ethereum. Su impacto en el espacio de la Capa 2 es notable ya que proporcionan varias soluciones al mismo problema e inician debates entre inversores y desarrolladores por igual.
La capacidad de la red de Ethereum ha estado bajo una presión sin precedentes a medida que emergen las finanzas distribuidas (DeFi) y los tokens no fungibles (NFTs). Datos de Etherscan muestran que los precios promedio del gas se han disparado en tiempos de gran demanda, alcanzando ocasionalmente niveles que podrían ser inaceptables para los usuarios habituales. Esto enfatiza la urgente necesidad de soluciones de escalamiento sensatas.
"Los Rollups están actualmente posicionados como la única solución de escalamiento sin confianza para Ethereum en el corto a mediano plazo, y tal vez incluso a largo plazo", subrayó Vitalik Buterin, cofundador de Ethereum, en una publicación de blog sobre soluciones de la Capa 2.
Los rollups han pasado al primer plano gracias a este respaldo y ahora son fundamentales en la hoja de ruta de Ethereum.
Tanto Optimistic Rollups como ZK-Rollups envían varias transacciones juntas en un solo lote a la red principal de Ethereum. Sin embargo, logran seguridad y validación de maneras bastante diferentes. Las partes interesadas que construyen o invierten en el ecosistema de Ethereum deben comprender estas diferencias primero.
Este documento investiga la mecánica de los rollups, analiza las características particulares de Optimistic Rollups y ZK-Rollups, contrasta sus beneficios y desventajas, e investiga sus aplicaciones presentes y futuras. Los lectores deben así tener una comprensión completa de estas tecnologías y cómo afectarán el futuro de Ethereum finalmente.
¿Qué son los Rollups?
Fundamentalmente, los rollups son soluciones de escalamiento de la Capa 2 destinadas a procesar transacciones fuera de la cadena y luego proporcionar una versión comprimida de los datos de vuelta a la red principal, aumentando así el rendimiento de sistemas blockchain como Ethereum. Reducir la carga computacional y de almacenamiento en la blockchain principal es el objetivo principal; por ende, la escalabilidad se incrementa sin comprometer la seguridad.
Los rollups combinan varias transacciones en un solo lote, acumulando—o "enrollando"—muchos valores. Después, este lote se ejecuta fuera de la cadena y el estado resultante se carga de nuevo en la red principal. Los rollups pueden así teóricamente alcanzar rendimientos de transacción órdenes de magnitud superiores a lo que es factible solo en la red principal de Ethereum.
Tras la Propuesta de Mejora de Ethereum (EIP) 4844, a veces conocida como Proto-Danksharding, la idea atrajo mucho interés ya que busca reducir los costos de datos y así hacer los roll-overs más eficientes. Esta propuesta, entre otras, ha consolidado los rollups como un componente clave de la estrategia de escalamiento de Ethereum.
Los roll-ups aprovechan la seguridad subyacente de la red de Ethereum. Publicar datos de transacción o pruebas de vuelta a la red principal garantiza que los usuarios puedan confiar en las garantías de seguridad inherentes de Ethereum, incluso si la solución de la Capa 2 es hackeada. Esta es una característica crucial que distingue los rollups de las cadenas laterales u otras soluciones de la Capa 2 con tal vez menos mecanismos de seguridad.
Un análisis de ConsenSys indica que los roll-ups podrían aumentar el rendimiento de transacciones de Ethereum de aproximadamente 15 transacciones por segundo (TPS) a varios miles de TPS. Para usos que incluyen intercambios distribuidos (DEXs), plataformas de juegos y sistemas de comercio de alta frecuencia—es decir, para aplicaciones que requieren gran escalabilidad—esto los convierte en una solución interesante.
También son perfectamente compatibles con las características de contratos inteligentes de Ethereum los roll-ups. Los contratos que interactúan con soluciones de la Capa 2 permiten a los desarrolladores crear características sofisticadas sin sobrecargar la red principal. La adopción de roll-ups a través de varias aplicaciones depende de esta compatibilidad.
Sin embargo, los rollovers no presentan ninguna dificultad. Podrían implicar complicaciones con la disponibilidad de datos y la interoperabilidad con las herramientas actuales de Ethereum y exigir a los usuarios y desarrolladores adoptar nuevas tecnologías. Un problema continuo es garantizar la descentralización y evitar puntos centrales de falla en los sistemas de rollup.
¿Qué son los Optimistic Rollups?
Optimistic Rollups son un tipo de rollup que asume que las transacciones son válidas por defecto, de ahí el término "optimista". Solo realizan cálculo—más específicamente, verificación—si se presenta una prueba de fraude dentro de un período de desafío designado. Dado que las transacciones no necesitan ser verificadas individualmente a menos que se sospeche fraude, esta suposición optimista permite una escalabilidad más alta.
El proceso fundamental depende de un período de desafío en el cual cualquiera puede cuestionar la validez de una transacción proporcionando evidencia de fraude. Si se descubre una transacción fraudulenta, el sistema la revierte y el actor malintencionado podría pagar multas. Este sistema mantiene la seguridad al confiar en ideas de teoría de juegos y fomentar la integridad.
Construidos para ser compatibles con la Máquina Virtual de Ethereum (EVM), los roll-ups optimistas pueden ejecutar contratos inteligentes de Ethereum con pocos cambios requeridos. Para los desarrolladores que desean introducir aplicaciones actuales en soluciones de la Capa 2 sin reescrituras importantes, esta compatibilidad simplifica la transición.
Una de las implementaciones líderes de Optimistic Rollups es Optimism. El equipo de Optimism afirma que su solución puede reducir los costos de gas hasta 10-100 veces más que la red principal de Ethereum.
Desarrollado por Offchain Labs, Arbitrum es otra iniciativa bien conocida con gran interés y aceptación debido a sus características sólidas y entorno amigable para desarrolladores.
Sin embargo, Optimistic rollups tienen ciertos inconvenientes. Al devolver fondos a la red principal de Ethereum, el período de desafío—que podría durar entre varias horas a una semana—introduce latencia. Para aquellos que necesitan liquidez instantánea, este retraso puede ser problemático. Para solucionar este problema, las soluciones, incluyendo sistemas de salida rápida o proveedores de liquidez, están en desarrollo, pero añaden niveles de complejidad.
Además, la seguridad de Optimistic Rollups depende de la suposición de que, si es necesario, al menos un participante honesto proporcionará evidencia de fraude. Aunque este modelo es sólido, no es completamente infalible. Bajo condiciones de colusión o ausencia de participantes honestos, el sistema podría ser vulnerable.
A pesar de estas dificultades, los Optimistic rollups han visto una aceptación bastante generalizada. Uno de los intercambios distribuidos más grandes, Uniswap, por ejemplo, se ha desplegado en Optimism citando tarifas más bajas y mayor rendimiento como principales ventajas. Esta acción ha permitido a los usuarios de Uniswap comerciar con menos fricción, mejorando así la accesibilidad de la plataforma.
¿Qué son los Zero-Knowledge Rollups?
Los Zero-Knowledge Rollups, o ZK-Rollups, adoptan un enfoque diferente al utilizar pruebas criptográficas para validar las transacciones. Específicamente crean breves pruebas de conocimiento cero no interactivas (SNARKs o STARKs) que confirman la corrección de las transacciones sin revelar ninguna información adicional. Este sistema garantiza que cada transacción sea legítima y elimina la necesidad de un período de desafío.
Las transacciones en un ZK-roll-through se manejan fuera de la cadena y se envían a la red principal de Ethereum junto con una prueba de validez. El contrato inteligente de la red principal garantiza transiciones de estado válidas al verificar esta prueba. Al retirar dinero, este enfoque permite casi instantáneamente la finalización—una gran ventaja sobre los roll-ups optimistas.
Una de las principales ventajas de los ZK-Rollups es sus grandes garantías de seguridad. Cada lote de transacciones viene con una prueba de validez; por lo tanto, no son necesarios incentivos de teoría de juegos o participantes honestos para descubrir fraudes. Los ZK-Rollers son bastante seguros gracias a esta garantía criptográfica.
Las implementaciones líderes de ZK-Rollups son proyectos como ZKSync creado por Matter Labs y StarkEx de StarkWare. La escalabilidad y eficiencia de estos proyectos han mostrado un progreso notable. Por ejemplo, zkSync promete mantener altos estándares de seguridad mientras reduce los costos de gas hasta 100 veces.
Sin embargo, los ZK-Rollups deben lidiar con la complejidad computacional. Las pruebas de conocimiento cero requieren recursos, por lo que apoyar la lógica de contratos inteligentes arbitrarios puede resultar desafiante. Los ZK-Rollups están volviéndose más efectivos para apoyar operaciones más complejas, aunque actualmente sean más eficientes para transacciones simples como intercambios y transferencias.
Otra limitación es la falta de compatibilidad total con EVM. Los contratos inteligentes de Ethereum no están diseñados naturalmente para interactuar con pruebas de conocimiento cero, por lo que los desarrolladores pueden verse obligados a reescribir contratos o usar lenguajes de programación especializados. Trabajando para resolver esto están proyectos como zkEVM, un esfuerzo para producir un ZK-Rollup compatible con EVM.
A pesar de estas dificultades, la inmediatez final de los ZK-Rollups y su fortaleza criptográfica les hacen atractivos para usos donde la velocidad y la seguridad son críticas. La madurez de la tecnología debería permitir un conjunto más amplio de características.
Comparación de Optimistic Rollups y ZK-Rollups
Mientras que tanto Optimistic Rollups como ZK-Rollups buscan escalar Ethereum procesando transacciones fuera de la cadena, sus mecanismos subyacentes resultan en diferentes compromisos.
Validación y Seguridad
Los Optimistic Rollups dependen de pruebas de fraude y un período de desafío para asegurar la validez de las transacciones. Esto significa que las transacciones inválidas pueden ser revertidas, pero solo si alguien las detecta y las reporta. En contraste, los ZK-Rollups usan pruebas de validez que garantizan criptográficamente la corrección de cada lote de transacciones enviado a la red principal.
Según un informe de Electric Capital, “Los ZK-Rollups ofrecen garantías de seguridad más fuertes porque no dependen de suposiciones de teoría de juegos.”
Latencia de Retiro
Los Optimistic Rollups tienen un retraso de retiro significativo debido al período de desafío, que puede durar hasta una semana. Esto puede mitigarse a través de proveedores de liquidez, pero agrega complejidad. Los ZK-Rollups permiten retiros inmediatos. Contenido: retiros porque las pruebas de validez aseguran que el estado es correcto.
Compatibilidad con EVM
Los Rollups Optimistas son generalmente más compatibles con EVM, lo que permite a los desarrolladores desplegar contratos inteligentes de Ethereum existentes con cambios mínimos. Los ZK-Rollups han tenido dificultades históricas con la compatibilidad EVM debido a la intensidad computacional de generar pruebas para operaciones complejas. Sin embargo, avances como zkEVM están intentando cerrar esta brecha.
Rendimiento y Escalabilidad
Los ZK-Rollups pueden ofrecer un mayor rendimiento y tarifas más bajas, especialmente para transacciones simples, porque las pruebas de validez comprimen los datos de las transacciones de manera más eficiente. Los Rollups Optimistas pueden tener un mayor overhead debido a la necesidad de pruebas de fraude.
Complejidad y Esfuerzo de Desarrollo
Implementar ZK-Rollups es más complejo debido a la criptografía avanzada involucrada. Esto puede ralentizar el desarrollo y aumentar el potencial de errores. Los Rollups Optimistas son relativamente más simples de implementar, lo que ha llevado a un despliegue más rápido de aplicaciones.
Adopción en el Ecosistema
Ambos tipos de rollups han visto una adopción significativa. Los Rollups Optimistas actualmente tienen más aplicaciones DeFi debido a su compatibilidad con EVM. Los ZK-Rollups están alcanzando a medida que las soluciones para la compatibilidad EVM maduran. Según Dune Analytics, el valor total bloqueado (TVL) en ambas soluciones está aumentando, reflejando la creciente confianza y adopción.
Consideraciones Regulatorias
La naturaleza criptográfica de los ZK-Rollups puede ofrecer mejores características de privacidad, lo que podría ser un arma de doble filo en términos de cumplimiento regulatorio. Los Rollups Optimistas son más transparentes, lo que podría alinearse mejor con las expectativas regulatorias.
Casos de Uso para Rollups Optimistas y ZK-Rollups
La compatibilidad EVM de los Rollups Optimistas los hace ideales para su uso en aplicaciones de contratos inteligentes complicados. Esto los hace ideales para plataformas DeFi, mercados de NFT y otras aplicaciones que requieren lógica intrincada. Por ejemplo, Synthetix, un sistema de liquidez de derivados, se ha asociado con Optimism para reducir tarifas y aumentar la escalabilidad. Los usuarios de esta integración han podido comerciar activos sintéticos más rápido y con menos fricción.
Cuando la velocidad de transacción y la seguridad son absolutamente cruciales, los ZK-Rollups brillan. La inmediatez en la finalización y el gran rendimiento de los ZK-Rollups serán de ayuda para aplicaciones de pago, intercambios distribuidos para comercio al contado y plataformas de juegos. Utilizando ZK-Rollups, Loopring, un protocolo de Capa 2, ha creado un intercambio disperso que ofrece comercio rápido y barato. Los datos de Loopring indican que los usuarios pueden comerciar con tarifas tan bajas como el 0.1% de los costos en la mainnet, haciéndolo bastante accesible.
Además, los ZK-Rollups están ganando popularidad en aplicaciones conscientes de la privacidad y validación de identidad. Para el cumplimiento y la privacidad del usuario, las pruebas de conocimiento cero permiten a los usuarios demostrar características sin revelar información privada, una capacidad bastante apreciada.
Proyectos como zkSync tienen como objetivo habilitar contratos inteligentes en ZK-Rollups, abriendo casos de uso hasta ahora limitados en Rollups Optimistas. A medida que estas tecnologías se desarrollan, sus líneas de capacidad pueden difuminarse y ofrecer más libertad a los desarrolladores.
Reflexiones Finales
La competencia entre los Rollups Optimistas y los ZK-Rollups representa un avance saludable en la búsqueda de Ethereum por la escalabilidad. Ambas tecnologías tienen beneficios especiales y son esenciales para que la red pueda gestionar la creciente demanda.
Con su compatibilidad con EVM y su implementación más sencilla, los rollups optimistas se han vuelto bastante populares en la escena DeFi. Las garantías de seguridad más fuertes y la inmediatez en la finalización proporcionadas por los ZK-Rollups están estirando los límites de la invención criptográfica.
Las dos opciones probablemente coexistirán a medida que el ecosistema de Ethereum se desarrolle, sirviendo a diversas necesidades y propósitos. Dado que su desarrollo afectará en gran medida la dirección de las aplicaciones distribuidas, los desarrolladores, inversores y consumidores deben mantenerse informados sobre estas tecnologías.
"En el corto plazo, los rollups son la única solución de escalado confiable, y a largo plazo, son una parte importante del ecosistema de Ethereum", dijo Vitalik Buterin, resumiendo bastante bien las circunstancias.
Los desarrollos en Rollups Optimistas y ZK-Rollups destacan esta visión: se promete una red de Ethereum más escalable y eficiente.