Dos soluciones interesantes han surgido a la vanguardia de las tecnologías de escala de Capa 2 a medida que la red de Ethereum lidia 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 ofrecen 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 surgen las finanzas descentralizadas (DeFi) y los tokens no fungibles (NFTs). Los datos de Etherscan muestran que los precios promedio del gas han aumentado en tiempos de gran demanda, alcanzando ocasionalmente niveles que los usuarios habituales encontrarían inaceptables. Esto resalta 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 Vitalik Buterin, cofundador de Ethereum, en una publicación de blog sobre soluciones de Capa 2.

Este respaldo ha impulsado a los rollups al primer plano 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. Los interesados que construyen o invierten en el ecosistema de Ethereum deben primero entender estas diferencias.

Este documento investiga la mecánica de los rollups, examina las características particulares de Optimistic Rollups y ZK-Rollups, contrasta sus beneficios y desventajas, e investiga sus aplicaciones presentes y futuras. Los lectores deberían, por lo tanto, tener una comprensión completa de estas tecnologías y cómo afectarán el futuro de Ethereum en última instancia.

¿Qué son los Rollups?

Fundamentalmente, los rollups son soluciones de escalamiento de Capa 2 destinadas a procesar transacciones fuera de la cadena y luego proporcionar una versión comprimida de los datos de nuevo 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; por lo tanto, se aumenta la escalabilidad sin comprometer la seguridad.

Los rollups combinan varias transacciones en un lote, agregando—o "enrollando"—muchos valores. Después de eso, este lote se ejecuta fuera de la cadena y el estado resultante se carga de nuevo en la red principal. Los rollups pueden, por lo tanto, alcanzar teóricamente un rendimiento de transacciones órdenes de magnitud mayor que 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 hacer que los roll-ups sean más efectivos. Esta propuesta, entre otras, ha solidificado los rollups como un componente clave de la estrategia de escalado de Ethereum.

Los roll-ups aprovechan la seguridad de la red de Ethereum. Publicar datos de transacciones o pruebas de nuevo en 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 pirateada. Esta es una característica crucial que distingue a los rollups de cadenas laterales u otras soluciones de Capa 2 con quizás menos mecanismos de seguridad.

Un análisis de ConsenSys indica que los roll-ups podrían elevar el rendimiento de transacciones de Ethereum de aproximadamente 15 transacciones por segundo (TPS) a varios miles de TPS. Para usos, incluyendo intercambios distribuidos (DEXs), plataformas de juego y sistemas de comercio de alta frecuencia—es decir, para aplicaciones que necesitan gran escalabilidad—esto los hace una solución interesante.

Además, son compatibles de manera perfecta 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 roll-ups en varias aplicaciones depende de esta compatibilidad.

Los rollovers no presentan, sin embargo, dificultades. Podrían implicar complicaciones con la disponibilidad de datos e interoperabilidad con herramientas de Ethereum actuales, y exigir que los usuarios y desarrolladores adopten nuevas tecnologías. Otro problema continuo es garantizar la descentralización y evitar puntos de falla centralizados en los sistemas de roll-up.

¿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 llevan a cabo cálculos—más específicamente, verificación—si se presenta una prueba de fraude dentro de un período de impugnación designado. Dado que las transacciones no necesitan ser verificadas individualmente a menos que se sospeche de fraude, esta suposición optimista permite una mayor escalabilidad.

El proceso fundamental depende de un período de impugnación en el que cualquiera puede impugnar la validez de una transacción proporcionando evidencia de fraude. Si se descubre una transacción fraudulenta, el sistema la revierte y el actor malicioso podría pagar multas. Este sistema mantiene la seguridad basándose en ideas de teoría de juegos y fomentando 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 necesarios. Para los desarrolladores que desean 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 características sólidas y entorno amigable para desarrolladores.

Los roll-ups optimistas tienen ciertas desventajas, sin embargo. Al retirar fondos de nuevo a la red principal de Ethereum, el período de impugnación—whichmight running several hours to a week—introduces latency. For those needing instant liquidity, this delay can be problematic. To solve this problem, solutions including fast exit systems or liquidity providers are under development but add levels of complexity.

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

Los roll-ups optimistas han visto una aceptación bastante generalizada a pesar de estos obstáculos. Uno de los intercambios distribuidos más grandes, Uniswap, por ejemplo, se ha establecido en Optimism citando tarifas más bajas y más 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?

Zero-Knowledge Rollups, o ZK-Rollups, adoptan un enfoque diferente al utilizar pruebas criptográficas para validar transacciones. Crean específicamente pruebas concisas, no interactivas, de conocimiento cero (SNARKs o STARKs), que confirman la corrección de las transacciones sin revelar información adicional. Este sistema garantiza que cada transacción sea legítima y elimina la necesidad de un período de impugnación.

Las transacciones en un ZK-roll 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 fondos, este enfoque permite una inmediatez prácticamente instantánea, una gran ventaja sobre los roll-ups optimistas.

Una de las principales ventajas de los ZK-Rollups son sus sólidas garantías de seguridad. Cada lote de transacciones viene con una prueba de validez, por lo que no son necesarios incentivos de teoría de juegos o participantes honestos para encontrar fraude. Estas garantías criptográficas hacen que ZK-Rollers sean bastante seguros.

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 al tiempo que 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 soportar la lógica arbitraria de contratos inteligentes puede resultar desafiante. Los ZK-Rollups se están volviendo más efectivos para admitir operaciones más complicadas, aunque son más eficientes para transacciones sencillas como operaciones y transferencias en este momento.

Otra limitación es la falta de compatibilidad total con EVM. Los contratos inteligentes de Ethereum no están naturalmente destinados a interactuar con pruebas de conocimiento cero, por lo que los desarrolladores pueden verse obligados a reescribir contratos o usar lenguajes de programación especializados. Proyectos como zkEVM están trabajando para resolver esto, en un esfuerzo por producir un ZK-Rollup compatible con EVM.

A pesar de estas dificultades, la inmediatez y la robustez criptográfica de los ZK-Rollups los hacen atractivos para usos donde la velocidad y la seguridad son cruciales. La madurez de la tecnología debería permitir una gama más amplia de características.

Comparación entre Optimistic Rollups y ZK-Rollups

Si bien tanto los Optimistic Rollups como los ZK-Rollups tienen como objetivo escalar Ethereum procesando transacciones fuera de la cadena, sus mecanismos subyacentes generan diferentes compensaciones.

Validación y Seguridad

Los Optimistic Rollups dependen de pruebas de fraude y un período de impugnación para garantizar la validez de las transacciones. Esto significa que las transacciones no válidas pueden ser revertidas, pero solo si alguien las detecta e informa de ellas. En contraste, los ZK-Rollups utilizan 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 sólidas porque no dependen de suposiciones de teoría de juegos".

Latencia de Retiro

Los Optimistic Rollups tienen una demora significativa en el retiro debido al período de impugnación, que puede durar hasta una semana. Esto se puede mitigar a través de proveedores de liquidez pero agrega complejidad. Los ZK-Rollups permiten una retirada inmediata. Contenido: retiros porque las pruebas de validez aseguran que el estado es correcto.

EVM Compatibility

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

Performance and Scalability

Los ZK-Rollups pueden ofrecer mayor rendimiento y tarifas más bajas, especialmente para transacciones simples, porque las pruebas de validez comprimen los datos de transacción de manera más eficiente. Los Rollups Optimistas pueden tener un mayor overhead debido a la necesidad de pruebas de fraude.

Complexity and Development Effort

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.

Ecosystem Adoption

Ambos tipos de rollups han visto una adopción significativa. Los Rollups Optimistas actualmente tienen más aplicaciones DeFi debido a su compatibilidad con la EVM. Los ZK-Rollups están alcanzando el nivel a medida que las soluciones para la compatibilidad con la EVM maduran. Según Dune Analytics, el valor total bloqueado (TVL) en ambas soluciones está aumentando, reflejando una creciente confianza y adopción.

Regulatory Considerations

La naturaleza criptográfica de los ZK-Rollups puede ofrecer mejores características de privacidad, lo cual podría ser una espada de doble filo en términos de cumplimiento regulatorio. Los Rollups Optimistas son más transparentes, lo que podría alinearse mejor con las expectativas regulatorias.

Use Cases for Optimistic Rollups and ZK-Rollups

La compatibilidad con la 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 compleja. 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 comercializar activos sintéticos más rápido y con menos fricción.

Cuando la velocidad de transacción y la seguridad son absolutamente cruciales, los ZK-Rollups brillan. La finalización instantánea y el gran rendimiento de los ZK-Rollups ayudarán a las aplicaciones de pago, intercambios distribuidos para comercio al contado y plataformas de juegos. Usando ZK-Rollups, Loopring, un protocolo de Capa 2, ha creado un intercambio disperso proporcionando comercialización rápida y económica. Los datos de Loopring indican que los usuarios pueden comercializar con tarifas tan bajas como el 0.1% de los costos de mainnet, lo que lo hace bastante accesible.

Además, volviéndose populares en aplicaciones conscientes de privacidad y validación de identidad son los ZK-Rollups. Para el cumplimiento y la privacidad del usuario, las pruebas de conocimiento cero permiten a los usuarios probar rasgos sin divulgar información privada, una capacidad muy valorada.

Proyectos como zkSync intentan habilitar contratos inteligentes en ZK-Rollups, abriendo así casos de uso limitados basados en Rollups Optimistas. A medida que estas tecnologías se desarrollan, sus líneas de capacidad pueden difuminarse y brindar más libertad a los desarrolladores.

Final Thoughts

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 gestionar la creciente demanda.

Con su ajuste EVM y más fácil implementación, los rollups optimistas se han vuelto bastante populares en la escena DeFi. Las mayores garantías de seguridad y la finalización instantánea proporcionadas por los ZK-Rollups están ampliando los límites de la invención criptográfica.

Es probable que las dos opciones coexistan a medida que el ecosistema de Ethereum se desarrolle, sirviendo a diversas necesidades y propósitos. Dado que su desarrollo afectará enormemente 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 sin confianza, 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 Ethereum más escalable y eficiente.