Dos soluciones interesantes han surgido a la vanguardia de las tecnologías de escalado de Capa 2 mientras la red de Ethereum lucha con la escalabilidad: Optimistic Rollups y Zero-Knowledge (ZK) Rollups. Procesando transacciones fuera de la cadena, estos desarrollos buscan reducir 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 discusiones entre inversores y desarrolladores por igual.

La capacidad de la red de Ethereum ha estado bajo una presión sin precedentes a medida que las finanzas descentralizadas (DeFi) y los tokens no fungibles (NFT) han surgido. Los datos de Etherscan muestran que los precios promedio de gas han aumentado en momentos de gran demanda, alcanzando ocasionalmente niveles que los usuarios habituales podrían encontrar inaceptables. Esto enfatiza la urgente necesidad de soluciones de escalado sensatas.

"Los rollups están actualmente posicionados como la única solución de escalado confiable para Ethereum a corto y mediano plazo, y tal vez incluso a largo plazo," subrayó el cofundador de Ethereum Vitalik Buterin en una publicación de blog sobre las soluciones de Capa 2.

Los rollups han sido impulsados al frente por 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 primero entender estas diferencias.

Este documento investiga la mecánica de los rollups, observa las características particulares de Optimistic Rollups y ZK-Rollups, compara sus beneficios y desventajas, e investiga sus aplicaciones presentes y futuras. Los lectores deberían así tener un conocimiento exhaustivo de estas tecnologías y de cómo afectarán el futuro de Ethereum finalmente.

¿Qué Son los Rollups?

Fundamentalmente, los rollups son soluciones de escalado de Capa 2 destinadas a procesar transacciones fuera de la cadena y luego proporcionar una versión comprimida de los datos de regreso a la red principal, aumentando así el rendimiento de sistemas blockchain como Ethereum. Reducir la carga computacional y de almacenamiento en la cadena principal es el objetivo principal; de este modo, la escalabilidad se incrementa sin comprometer la seguridad.

Los rollups combinan varias transacciones en un solo lote, agregando—o "enrollando"— varios valores. Después de eso, este lote se ejecuta fuera de la cadena y el estado resultante se carga de regreso a la red principal. Teóricamente, los rollups pueden alcanzar niveles de rendimiento de transacciones órdenes de magnitud mayores de lo posible solo en la red principal de Ethereum.

Siguiendo la Propuesta de Mejora de Ethereum (EIP) 4844, también conocida como Proto-Danksharding, la idea recibió mucha atención ya que busca reducir los costos de datos y hacer que los rollups sean más efectivos. Esta propuesta, entre otras, ha solidificado los rollups como un componente clave de la estrategia de escalado de Ethereum.

Los rollups aprovechan la seguridad de la red de Ethereum. Publicar datos de transacciones o pruebas de regreso a la red principal garantiza que los usuarios puedan confiar en las garantías de seguridad inherentes de Ethereum, incluso si la solución de Capa 2 es atacada. Esta es una característica crucial que distingue a los rollups de las cadenas laterales u otras soluciones de Capa 2 con posiblemente menos mecanismos de seguridad.

Un análisis de ConsenSys indica que los rollups 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 descentralizados (DEXs), plataformas de juegos y sistemas de comercio de alta frecuencia—es decir, para aplicaciones que requieren una gran escalabilidad—esto los convierte en una solución interesante.

Además, los rollups son totalmente compatibles con las características de contratos inteligentes de Ethereum. Los contratos que interactúan con soluciones de Capa 2 permiten a los desarrolladores crear características sofisticadas sin sobrecargar la red principal. La adopción de rollups en varias aplicaciones depende de esta compatibilidad.

Sin embargo, los rollups no están exentos de dificultades. Podrían involucrar complicaciones con la disponibilidad de datos e interoperabilidad con las herramientas actuales de Ethereum y exigir a los usuarios y desarrolladores que adopten nuevas tecnologías. Otro problema continuo es garantizar la descentralización y evitar puntos centrales de fallo en los sistemas de rollup.

¿Qué Son los Optimistic Rollups?

Los Optimistic Rollups son un tipo de rollup que asume que las transacciones son válidas por defecto, de ahí el término "optimista." Solo realizan cómputos—más específicamente, verificación—si se presenta una prueba de fraude dentro de un periodo de desafío designado. Dado que las transacciones no necesitan verificarse individualmente a menos que se sospeche fraude, esta suposición optimista permite una mayor escalabilidad.

El proceso fundamental depende de un periodo de desafío donde cualquiera puede desafiar la validez de una transacción proporcionando evidencia de fraude. Si se descubre una transacción fraudulenta, el sistema la vuelve atrás y el actor malintencionado podría pagar multas. Este sistema mantiene la seguridad confiando en ideas de teoría de juegos y fomentando la integridad.

Construido para ser compatible con la Máquina Virtual de Ethereum (EVM), los optimistic rollups pueden ejecutar contratos inteligentes de Ethereum con pocos cambios necesarios. Para los desarrolladores que buscan introducir aplicaciones actuales en soluciones de Capa 2 sin reescrituras importantes, esta compatibilidad simplifica la transición.

Una de las principales implementaciones 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 fuertes características y entorno amigable para desarrolladores.

Sin embargo, los optimistic rollups tienen ciertas desventajas. Al retirar fondos de vuelta a la red principal de Ethereum, el periodo de desafío—que podría durar de varias horas a una semana—introduce latencia. Para aquellos que necesitan liquidez instantánea, este retraso puede ser problemático. Para resolver este problema, se están desarrollando soluciones incluyendo sistemas de salida rápida o proveedores de liquidez, pero añaden niveles de complejidad.

Además, la seguridad de los Optimistic Rollups depende de la suposición de que, si fuera necesario, al menos un participante honesto proporcionará evidencia de fraude. Aunque este modelo es fuerte, no es perfecto en todas partes. Bajo condiciones de colusión o ausencia de participantes honestos, el sistema puede ser vulnerable.

Los optimistic rollups han visto una aceptación bastante extensa a pesar de estos obstáculos. Uno de los mayores intercambios descentralizados, Uniswap, por ejemplo, se ha instalado en Optimism citando tarifas más bajas y un 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 usando pruebas criptográficas para validar transacciones. Específicamente crean pruebas de conocimiento cero breves y no interactivas (SNARKs o STARKs) que confirman la corrección de la transacción sin revelar más información. Este sistema garantiza que cada transacción es legítima y elimina la necesidad de un periodo de desafío.

Las transacciones en un ZK-roll-up se manejan fuera de la cadena y se envían a la red principal de Ethereum junto con una prueba de validez. El contrato inteligente en la red principal garantiza transiciones de estado válidas al verificar esta prueba. Al retirar dinero, este enfoque permite una casi inmediata finalización—una gran ventaja sobre los optimistic rollups.

Una de las principales ventajas de los ZK-Rollups son sus grandes garantías de seguridad. Cada lote de transacciones viene con una prueba de validez, por lo que no son necesarias incentivos de teoría de juegos o participantes honestos para encontrar fraude. Los ZK-Rollups 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 enfrentarse a la complejidad computacional. Las pruebas de conocimiento cero requieren recursos, por lo que apoyar la lógica arbitraria de contratos inteligentes puede resultar complicado. Los ZK-Rollups están volviéndose más eficientes para apoyar operaciones más complejas, aunque son más eficientes para transacciones sencillas como intercambios y transferencias en este momento.

Otra limitación es la falta de total compatibilidad con EVM. Los contratos inteligentes de Ethereum no están naturalmente diseñados para interactuar con pruebas de conocimiento cero, por lo que los desarrolladores pueden necesitar 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 finalización instantánea y la fuerza criptográfica de los ZK-Rollups los hacen atractivos para usos donde la velocidad y la seguridad son críticas. La madurez de la tecnología debería permitir un espectro más amplio de características.

Comparando Optimistic Rollups y ZK-Rollups

Si bien tanto Optimistic Rollups como ZK-Rollups apuntan a escalar Ethereum procesando transacciones fuera de la cadena, sus mecanismos subyacentes resultan en diferentes compensaciones.

Validación y Seguridad

Los Optimistic Rollups dependen de pruebas de fraude y un periodo de desafío para garantizar la validez de las transacciones. Esto significa que las transacciones no válidas pueden ser revertidas, pero solo si alguien las detecta y 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 en la Retirada

Los Optimistic Rollups tienen un retraso significativo en la retirada debido al periodo de desafío, que puede durar hasta una semana. Esto puede mitigarse a través de proveedores de liquidez pero añade complejidad. Los ZK-Rollups permiten retiros inmediatos.

Compatibilidad EVM

Los Rollups Optimistas son generalmente más compatibles con la EVM, lo que permite a los desarrolladores implementar contratos inteligentes de Ethereum existentes con cambios mínimos. Los ZK-Rollups históricamente han tenido dificultades con la compatibilidad EVM debido a la intensidad computacional de generar pruebas para operaciones complejas. Sin embargo, avances como zkEVM están cerrando esta brecha.

Rendimiento y Escalabilidad

Los ZK-Rollups pueden ofrecer mayor rendimiento y tarifas más bajas, especialmente para transacciones simples, porque las pruebas de validez comprimen los datos de la transacción de manera más eficiente. Los Rollups Optimistas pueden tener mayor sobrecarga 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 e incrementar 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 recuperando terreno a medida que maduran las soluciones para la compatibilidad EVM. Según Dune Analytics, el valor total bloqueado (TVL) en ambas soluciones está aumentando, reflejando una 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 e incrementar 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 ayudarán a las aplicaciones de pagos, intercambios distribuidos para operaciones al contado y plataformas de juego. Utilizando ZK-Rollups, Loopring, un protocolo de Capa 2, ha creado un intercambio distribuido que ofrece operaciones rápidas y baratas. Los datos de Loopring indican que los usuarios pueden comerciar con tarifas de tan solo el 0.1% de los costos de la red principal, 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 divulgar información privada, una capacidad muy apreciada.

Proyectos como zkSync apuntan a habilitar contratos inteligentes en ZK-Rollups, abriendo casos de uso hasta ahora limitados basados en Rollups Optimistas. A medida que estas tecnologías se desarrollan, sus líneas de capacidad pueden volverse borrosas y proporcionar más libertad para los desarrolladores.

Reflexiones Finales

La competencia entre Rollups Optimistas y ZK-Rollups representa un avance saludable en la búsqueda de escalabilidad de Ethereum. Ambas tecnologías tienen beneficios especiales y son esenciales para que la red pueda manejar la creciente demanda.

Con su ajuste al EVM y una implementación más fácil, los roll-ups optimistas se han vuelto bastante populares en la escena DeFi. Las garantías de seguridad más sólidas y la finalización instantánea que proporcionan los ZK-Rollups están ampliando los límites de la invención criptográfica.

Es probable que las dos opciones coexistan a medida que se desarrolla el ecosistema de Ethereum, sirviendo a diversas necesidades y propósitos. Dado que su desarrollo afectará enormemente la dirección de las aplicaciones distribuidas, desarrolladores, inversores y consumidores deben mantenerse informados sobre estas tecnologías.

"En el corto plazo, los roll-ups son la única solución de escalado sin confianza, y a largo plazo, son una parte importante del ecosistema de Ethereum", dijo Vitalik Buterin, resumido la situación de manera justa.

Los desarrollos en Optimistic y ZK-Rollups destacan esta visión: se promete una red de Ethereum más escalable y eficiente.