Dos interesantes soluciones han surgido a la vanguardia de las tecnologías de escalabilidad de Capa 2 mientras la red de Ethereum lucha con la escalabilidad: los Rollups Optimistas y los Rollups de Conocimiento Cero (ZK). Procesando 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 Capa 2 es notable, ya que proporcionan varias soluciones al mismo problema y comienzan discusiones entre inversores y desarrolladores por igual.
La capacidad de la red de Ethereum ha estado bajo una presión sin precedentes con la aparición de la finanza distribuida (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 en ocasiones niveles que los usuarios regulares encontrarían inaceptables. Esto enfatiza la urgencia de encontrar soluciones de escalabilidad viables.
"Los Rollups están actualmente posicionados como la única solución de escalabilidad sin confianza 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.
Los Rollups han sido llevados a la vanguardia por este respaldo y ahora son fundamentales en la hoja de ruta de Ethereum.
Tanto los Rollups Optimistas como los 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 en construir o invertir en el ecosistema de Ethereum deben entender primero estas diferencias.
Este documento investiga la mecánica de los rollups, examina las características particulares de los Rollups Optimistas y los ZK-Rollups, contrasta sus ventajas y desventajas, e investiga sus aplicaciones presentes y futuras. Por lo tanto, los lectores deben tener una comprensión exhaustiva de estas tecnologías y cómo afectarán el futuro de Ethereum.
¿Qué son los Rollups?
Fundamentalmente, los rollups son soluciones de escalabilidad de 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 de 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, este lote se ejecuta fuera de la cadena y el estado resultante se carga de nuevo en la red principal. Los rollups pueden así alcanzar teóricamente órdenes de magnitud de rendimiento de transacciones más altos de lo que es factible solo en la red principal de Ethereum.
Siguiendo la Propuesta de Mejora de Ethereum (EIP) 4844, a veces conocida como Proto-Danksharding, la idea atrajo mucha atención ya que busca reducir los costos de datos y hacer los rollups más efectivos. Esta propuesta, entre otras, ha consolidado los rollups como un componente clave de la estrategia de escalabilidad de Ethereum.
Los rollups utilizan la seguridad subyacente de la red de Ethereum. Publicar datos de transacciones 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 Capa 2 es hackeada. Esta es una característica crucial que distingue 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 muchos miles de TPS. Para usos que incluyen intercambios distribuidos (DEXs), plataformas de juegos y sistemas de trading de alta frecuencia—es decir, para aplicaciones que necesitan gran escalabilidad—esto los hace una solución interesante.
Además, los rollups son completamente compatibles con las características de contratos inteligentes de Ethereum. Los contratos que interactúan con soluciones de Capa 2 permiten a los desarrolladores crear funciones sofisticadas sin sobrecargar la red principal. La adopción de los rollups en varias aplicaciones depende de esta compatibilidad.
Sin embargo, los rollups no presentan desafíos. Podrían involucrar complicaciones con la disponibilidad de datos e interoperabilidad con las herramientas actuales de Ethereum y requerir que los usuarios y desarrolladores adopten nuevas tecnologías. Un problema continuo adicional es garantizar la descentralización y evitar puntos centrales de fallo en los sistemas de rollups.
¿Qué son los Rollups Optimistas?
Los Rollups Optimistas son un tipo de rollup que asume que las transacciones son válidas por defecto, de ahí el término "optimista." Solo realizan cálculos—más específicamente, verificación—si se presenta una prueba de fraude dentro de un período de desafío designado. Dado que no es necesario verificar individualmente las transacciones a menos que se sospeche fraude, esta suposición optimista permite una mayor escalabilidad.
El proceso fundamental depende de un período de desafío en el que cualquiera puede impugnar la validez de una transacción proporcionando una prueba 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 depender de ideas teóricas del juego e incentivar la integridad.
Diseñados para ser compatibles con la Máquina Virtual Ethereum (EVM), los rollups optimistas pueden ejecutar contratos inteligentes de Ethereum con pocos cambios requeridos. Para los desarrolladores que desean implementar aplicaciones actuales en soluciones de Capa 2 sin reescrituras significativas, esta compatibilidad simplifica la transición.
Una de las principales implementaciones de Rollups Optimistas 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.
Desarrollada por Offchain Labs, Arbitrum es otra iniciativa bien conocida con gran interés y aceptación debido a sus fuertes características y entorno amigable para los desarrolladores.
No obstante, los rollups optimistas tienen ciertas desventajas. Al retirar fondos de nuevo a la red principal de Ethereum, el período de desafío—que podría durar varias horas hasta una semana—introduce latencia. Para aquellos que necesitan liquidez inmediata, este retraso puede ser problemático. Para resolver este problema, se están desarrollando soluciones que incluyen sistemas de salida rápida o proveedores de liquidez, pero agregan niveles de complejidad.
Además, la seguridad de los Rollups Optimistas depende de la presunción de que, si es necesario, al menos un participante honesto proporcionará pruebas de fraude. Aunque este modelo es fuerte, no es perfecto en todos los aspectos. Bajo condiciones de colusión o falta de participantes honestos, el sistema podría ser vulnerable.
Los Rollups Optimistas han visto una aceptación bastante generalizada a pesar de estos obstáculos. Uno de los principales intercambios distribuidos, Uniswap, por ejemplo, se ha establecido en Optimism citando menores tarifas 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 Rollups de Conocimiento Cero?
Los Rollups de Conocimiento Cero, o ZK-Rollups, adoptan un enfoque diferente al utilizar pruebas criptográficas para validar transacciones. Específicamente, crean pruebas breves y no interactivas de conocimiento cero (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-rollup 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 una finalización casi instantánea—una gran ventaja sobre los rollups optimistas.
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 se necesitan incentivos teóricos del juego o participantes honestos para detectatar fraudes. 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 progresos notables. Por ejemplo, zkSync promete mantener altos estándares de seguridad mientras reduce los costos de gas hasta 100 veces.
Sin embargo, los ZK-Rollups deben enfrentar la complejidad computacional. Las pruebas de conocimiento cero requieren recursos, por lo que admitir la lógica arbitraria de contratos inteligentes puede resultar desafiante. Los ZK-Rollups están volviéndose más efectivos para admitir operaciones más complicadas, aunque son más eficientes para transacciones simples como intercambios y transferencias actualmente.
Otra limitación es la falta de compatibilidad completa con la EVM. Los contratos inteligentes de Ethereum no están naturalmente destinados a interactuar con pruebas de conocimiento cero, por lo que es posible que los desarrolladores deban reescribir contratos o usar lenguajes de programación especializados. Trabajan para solucionar esto proyectos como zkEVM, un esfuerzo para producir un ZK-Rollup compatible con la EVM.
A pesar de estas dificultades, la finalización instantánea y la fuerza criptográfica de los ZK-Rollups los hacen atractivos para usos cuando la velocidad y la seguridad son críticas. La madurez de la tecnología debería permitir un espectro más amplio de funciones.
Comparando Rollups Optimistas y ZK-Rollups
Mientras que tanto los Rollups Optimistas como los ZK-Rollups buscan escalar Ethereum procesando transacciones fuera de la cadena, sus mecanismos subyacentes resultan en diferentes compensaciones.
Validación y Seguridad
Los Rollups Optimistas dependen de pruebas de fraude y un período de desafío para asegurar la validez de las transacciones. Esto significa que las transacciones no válidas pueden ser revertidas, pero solo si alguien las detecta y las informa. 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 fuertes porque no dependen de suposiciones teóricas del juego.”
Latencia de Retiro
Los Rollups Optimistas tienen un retraso significativo de retiro debido al período de desafío, que puede durar hasta una semana. Esto puede mitigarse mediante proveedores de liquidez pero añade complejidad. Los ZK-Rollups permiten retiros inmediatos... Contenido: retiros porque las pruebas de validez aseguran que el estado es correcto.
Compatibilidad con EVM
Los Optimistic Rollups son generalmente más compatibles con EVM, lo que permite a los desarrolladores implementar contratos inteligentes de Ethereum existentes con cambios mínimos. ZK-Rollups han tenido dificultades históricamente con la compatibilidad con EVM debido a la intensidad computacional de generar pruebas para operaciones complejas. Sin embargo, avances como zkEVM están tratando de cerrar esta brecha.
Rendimiento y Escalabilidad
ZK-Rollups pueden ofrecer mayor rendimiento y tarifas más bajas, especialmente para transacciones simples, ya que las pruebas de validez comprimen los datos de la transacción de manera más eficiente. Optimistic Rollups pueden tener un mayor sobrecoste 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 Optimistic Rollups 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 Optimistic Rollups actualmente tienen más aplicaciones DeFi debido a su compatibilidad con EVM. ZK-Rollups están alcanzando a medida que las soluciones para compatibilidad con EVM maduran. De acuerdo con Dune Analytics, el valor total bloqueado (TVL) en ambas soluciones está aumentando, reflejando una creciente confianza y adopción.
Consideraciones Regulatorias
La naturaleza criptográfica de ZK-Rollups puede ofrecer mejores características de privacidad, lo que podría ser un arma de doble filo en términos de cumplimiento regulatorio. Los Optimistic Rollups son más transparentes, lo cual podría alinearse mejor con las expectativas regulatorias.
Casos de Uso para Optimistic Rollups y ZK-Rollups
La compatibilidad EVM de los Optimistic Rollups los hace ideales para su uso en aplicaciones de contratos inteligentes complicados. Esto los convierte en ideales para plataformas DeFi, mercados 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 intercambiar activos sintéticos más rápido y con menos fricción.
Cuando la velocidad de transacción y seguridad son absolutamente cruciales, los ZK-Rollups brillan. La inmediatez de la finalización y el gran rendimiento de los ZK-Rollups ayudarán a las aplicaciones de pagos, los intercambios distribuidos para negociación al contado y las plataformas de juegos. Usando ZK-Rollups, Loopring, un protocolo de Capa 2, ha creado un intercambio disperso que ofrece comercio rápido y económico. Los datos de Loopring indican que los usuarios pueden comerciar con tarifas tan bajas como el 0,1% de los costos de la red principal, haciéndolo bastante accesible.
Además, los ZK-rollups también se están volviendo populares 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 muy apreciada.
Proyectos como zkSync tienen como objetivo habilitar contratos inteligentes en ZK-Rollups, abriendo así casos de uso hasta ahora limitados basados en Optimistic Rollups. A medida que estas tecnologías se desarrollen, sus líneas de capacidad pueden difuminarse y proporcionar más libertad para los desarrolladores.
Reflexiones Finales
La competencia entre Optimistic Rollups y 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 adaptación a EVM y su implementación más sencilla, los optimistic roll-ups se han vuelto bastante populares en el ámbito DeFi. Las garantías de seguridad más fuertes y la finalización instantánea proporcionada por ZK-Rollups están ampliando los límites de la invención criptográfica.
Es probable que ambas opciones coexistan a medida que el ecosistema de Ethereum se desarrolle, sirviendo a diversas necesidades y propósitos. Debido a que su desarrollo impactará en gran medida la dirección de las aplicaciones distribuidas, los desarrolladores, inversionistas y consumidores deben mantenerse informados sobre estas tecnologías.
"En el corto plazo, los rollups son la única solución de escalamiento 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 Optimistic y ZK-Rollups destacan esta visión: se promete una red de Ethereum más escalable y eficiente.