Duas soluções interessantes surgiram na vanguarda das tecnologias de escalabilidade da Camada 2 à medida que a rede Ethereum enfrenta dificuldades de escalabilidade: Rollups Otimistas e ZK-Rollups. Ao processar transações fora da cadeia, esses desenvolvimentos buscam reduzir taxas e aumentar a capacidade de processamento, aliviando assim a congestão no mainnet do Ethereum. Seu impacto no espaço da Camada 2 é notável, pois fornecem várias soluções para o mesmo problema e iniciam discussões entre investidores e desenvolvedores igualmente.
A capacidade de rede do Ethereum tem estado sob pressão sem precedentes com o surgimento das finanças descentralizadas (DeFi) e tokens não fungíveis (NFTs). Dados do Etherscan mostram que os preços médios do gás dispararam em momentos de grande demanda, atingindo ocasionalmente níveis que os usuários regulares considerariam inaceitáveis. Isso enfatiza a necessidade urgente de soluções práticas de escalabilidade.
"Atualmente, os Rollups estão posicionados como a única solução de escalabilidade sem confiança para o Ethereum, a curto e médio prazo, e talvez mesmo a longo prazo", destacou o co-fundador do Ethereum Vitalik Buterin em um post no blog sobre soluções da Camada 2.
Os Rollups foram impulsionados por esse endosso e agora são fundamentais no roteiro do Ethereum.
Tanto os Rollups Otimistas quanto os ZK-Rollups enviam várias transações juntas em um único lote para o mainnet do Ethereum. No entanto, eles alcançam segurança e validação de maneiras bastante diferentes. As partes interessadas que constroem ou investem no ecossistema Ethereum devem primeiro entender essas diferenças.
Este artigo investiga a mecânica dos rollups, examina as características específicas dos Rollups Otimistas e ZK-Rollups, contrasta seus benefícios e desvantagens, e investiga suas aplicações presentes e futuras. Os leitores devem assim ter um entendimento completo dessas tecnologias e como elas eventualmente afetarão o futuro do Ethereum.
O que são Rollups?
Fundamentalmente, os rollups são soluções de escalabilidade da Camada 2 destinadas a processar transações fora da cadeia e, em seguida, fornecer uma versão compactada dos dados de volta ao mainnet, aumentando assim a capacidade de processamento de sistemas de blockchain como o Ethereum. O objetivo principal é reduzir a carga computacional e de armazenamento na cadeia principal; assim, aumenta-se a escalabilidade sem comprometer a segurança.
Os rollups combinam várias transações em um único lote, assim agregando—ou "rolando"—vários valores. Em seguida, esse lote é executado fora da cadeia, e o estado resultante é carregado de volta ao mainnet. Os rollups podem, portanto, teoricamente alcançar ordens de magnitude de processamento de transações muito além do que é possível apenas no mainnet do Ethereum.
Após a Proposta de Melhoria do Ethereum (EIP) 4844, conhecida como Proto-Danksharding, a ideia atraiu muito interesse, pois busca reduzir os custos de dados e, portanto, tornar os rollups mais eficazes. Essa proposta, entre outras, solidificou os rollups como um componente chave da estratégia de escalabilidade do Ethereum.
Os roll-ups utilizam a segurança subjacente da rede Ethereum. O envio de dados de transação ou provas de volta ao mainnet garante que os usuários possam confiar nas garantias de segurança inerentes ao Ethereum, mesmo que a solução da Camada 2 seja comprometida. Esta é uma característica crucial que distingue os rollups de sidechains ou outras soluções de Camada 2 com possivelmente menos mecanismos de segurança.
Uma análise da ConsenSys indica que os roll-ups podem aumentar o rendimento de transações do Ethereum de aproximadamente 15 transações por segundo (TPS) para muitos milhares de TPS. Para usos que incluem exchanges descentralizados (DEXs), plataformas de jogos e sistemas de negociação de alta frequência—ou seja, para aplicações que exigem grande escalabilidade—isso os torna uma solução interessante.
Além disso, os roll-ups são completamente integrados às funcionalidades de contratos inteligentes do Ethereum. Contratos que interagem com soluções de Camada 2 permitem que os desenvolvedores criem recursos sofisticados sem sobrecarregar o mainnet. A adoção de roll-ups em várias aplicações depende dessa compatibilidade.
No entanto, os rollups não estão isentos de desafios. Eles podem envolver complicações com disponibilidade de dados, interoperabilidade com as ferramentas atuais do Ethereum e exigir que usuários e desenvolvedores adotem novas tecnologias. Uma questão contínua é garantir a descentralização e evitar pontos centrais de falha nos sistemas de rollup.
O que são Rollups Otimistas?
Os Rollups Otimistas são um tipo de rollup que assume que as transações são válidas por padrão, daí o termo "otimista". Eles apenas fazem a computação—mais especificamente, a verificação—se uma prova de fraude for apresentada dentro de um período de desafio designado. Como as transações não precisam ser verificadas individualmente, a menos que haja suspeita de fraude, essa suposição otimista permite maior escalabilidade.
O processo fundamental depende de um período de desafio em que qualquer pessoa pode contestar a validade de uma transação fornecendo provas de fraude. Caso uma transação fraudulenta seja descoberta, o sistema a reverte, e o ator mal-intencionado pode pagar multas. Este sistema mantém a segurança dependendo de ideias teóricas de jogo e incentivando a integridade.
Construídos para serem compatíveis com a Ethereum Virtual Machine (EVM), os roll-ups otimistas podem executar contratos inteligentes do Ethereum com poucas alterações necessárias. Para desenvolvedores que desejam introduzir aplicativos atuais em soluções de Camada 2 sem grandes reescritas, essa compatibilidade simplifica a transição.
Uma das principais implementações dos Rollups Otimistas é o Optimism. A equipe do Optimism afirma que sua solução pode reduzir os custos de gás em até 10-100 vezes mais do que o mainnet do Ethereum.
Desenvolvido pela Offchain Labs, o Arbitrum é outra iniciativa bem conhecida com grande interesse e aceitação devido às suas fortes características e ambiente amigável para desenvolvedores.
No entanto, os roll-ups otimistas têm certas desvantagens. Ao retirar fundos de volta para o mainnet do Ethereum, o período de desafio—que pode durar de várias horas a uma semana—introduz latência. Para aqueles que precisam de liquidez instantânea, este atraso pode ser problemático. Para resolver este problema, soluções incluindo sistemas de saída rápida ou provedores de liquidez estão em desenvolvimento, mas adicionam níveis de complexidade.
Além disso, a segurança dos Rollups Otimistas depende da suposição de que, se necessário, pelo menos um participante honesto fornecerá evidências de fraude. Embora este modelo seja robusto, não é perfeito em todos os aspectos. Sob condições de conluio ou ausência de participantes honestos, o sistema pode ser vulnerável.
Apesar desses obstáculos, os roll-ups otimistas têm visto aceitação relativamente ampla. Um dos maiores exchanges descentralizados, o Uniswap, por exemplo, foi configurado no Optimism, citando taxas mais baixas e maior capacidade de processamento como principais vantagens. Esta ação permitiu aos usuários do Uniswap negociar com menos atrito, assim melhorando a acessibilidade da plataforma.
O que são ZK-Rollups?
Os ZK-Rollups, ou Rollups de Conhecimento Zero, adotam uma abordagem diferente ao usar provas criptográficas para validar transações. Eles criam especificamente provas de conhecimento zero breves e não interativas (SNARKs ou STARKs) confirmando a correção das transações sem revelar nenhuma informação adicional. Este sistema garante que cada transação seja legítima e elimina a necessidade de um período de desafio.
As transações em um ZK-Roll-through são tratadas fora da cadeia e enviadas para o mainnet do Ethereum juntamente com uma prova de validade. O contrato inteligente do mainnet garante transições de estado válidas verificando essa prova. Ao retirar dinheiro, esta abordagem permite finalização quase instantânea—uma grande vantagem sobre os roll-ups otimistas.
Um dos principais benefícios dos ZK-Rollups é sua grande segurança. Cada lote de transações vem com uma prova de validade, portanto, incentivos teóricos de jogo ou participantes honestos não são necessários para descobrir fraudes. Os ZK-Rollers são bastante seguros devido a essa garantia criptográfica.
Implementações líderes de ZK-Rollups são projetos como o ZKSync criado pela Matter Labs e o StarkEx da StarkWare. A escalabilidade e eficiência desses projetos mostraram progresso notável. Por exemplo, o zkSync promete manter altos padrões de segurança enquanto reduz os custos de gás em até 100 vezes.
No entanto, os ZK-Rollups precisam lidar com a complexidade computacional. As provas de conhecimento zero requerem recursos, portanto, suportar lógica arbitrária de contratos inteligentes pode ser desafiador. Os ZK-Rollups estão se tornando mais eficazes para suportar operações mais complexas, mesmo sendo mais eficientes para transações diretas como negociações e transferências no momento.
Outra limitação é a falta de compatibilidade total com EVM. Os contratos inteligentes do Ethereum não são naturalmente projetados para interagir com provas de conhecimento zero, portanto, os desenvolvedores podem ser obrigados a reescrever contratos ou usar linguagens de programação especializadas. Trabalhando para resolver isso, estão projetos como o zkEVM, um esforço para produzir um EVM-compatível ZK-Rollup.
Apesar dessas dificuldades, a finalidade instantânea e a força criptográfica dos ZK-Rollups os tornam atraentes para usos onde velocidade e segurança são críticas. A maturidade da tecnologia deve possibilitar uma gama mais ampla de recursos.
Comparando Rollups Otimistas e ZK-Rollups
Embora tanto os Rollups Otimistas quanto os ZK-Rollups almejem escalar o Ethereum processando transações fora da cadeia, seus mecanismos subjacentes resultam em diferentes compensações.
Validação e Segurança
Os Rollups Otimistas dependem de provas de fraude e de um período de desafio para garantir a validade das transações. Isso significa que as transações inválidas podem ser revertidas, mas somente se alguém detectá-las e relatá-las. Em contraste, os ZK-Rollups usam provas de validade que garantem criptograficamente a correção de cada lote de transações enviado ao mainnet.
Segundo um relatório da Electric Capital, “os ZK-Rollups oferecem garantias de segurança mais fortes porque não dependem de suposições teóricas de jogo”.
Latência na Retirada
Os Rollups Otimistas têm um atraso significativo na retirada devido ao período de desafio, que pode durar até uma semana. Isso pode ser mitigado através dos provedores de liquidez, mas adiciona complexidade. Os ZK-Rollups permitem uma retirada imediata... Content: retiradas porque as provas de validade garantem que o estado é correto.
EVM Compatibility
Optimistic Rollups são geralmente mais compatíveis com EVM, permitindo que os desenvolvedores implantem contratos inteligentes existentes da Ethereum com mudanças mínimas. ZK-Rollups historicamente tiveram dificuldades com a compatibilidade com EVM devido à intensidade computacional de gerar provas para operações complexas. No entanto, avanços como zkEVM estão buscando fechar essa lacuna.
Performance and Scalability
ZK-Rollups podem oferecer maior capacidade e taxas mais baixas, especialmente para transações simples, porque as provas de validade comprimem os dados da transação de forma mais eficiente. Optimistic Rollups podem ter custos gerais mais elevados devido à necessidade de provas de fraude.
Complexity and Development Effort
Implementar ZK-Rollups é mais complexo devido à criptografia avançada envolvida. Isso pode retardar o desenvolvimento e aumentar o potencial de erros. Optimistic Rollups são relativamente mais simples de implementar, o que levou a um implantação mais rápida de aplicações.
Ecosystem Adoption
Ambos os tipos de rollups têm visto uma adoção significativa. Optimistic Rollups atualmente têm mais aplicativos DeFi devido à sua compatibilidade com EVM. ZK-Rollups estão alcançando à medida que as soluções para compatibilidade com EVM amadurecem. De acordo com a Dune Analytics, o valor total bloqueado (TVL) em ambas as soluções está aumentando, refletindo aumento de confiança e adoção.
Regulatory Considerations
A natureza criptográfica dos ZK-Rollups pode oferecer melhores recursos de privacidade, o que pode ser uma faca de dois gumes em termos de conformidade regulatória. Optimistic Rollups são mais transparentes, o que pode alinhá-los melhor com as expectativas regulatórias.
Use Cases for Optimistic Rollups and ZK-Rollups
A compatibilidade com EVM dos Optimistic Rollups os torna ideais para uso em aplicações de contratos inteligentes complicados. Isso os torna ideais para plataformas DeFi, mercados de NFTs e outras aplicações que requerem lógica intrincada. Por exemplo, a Synthetix, um sistema de liquidez de derivativos, fez parceria com a Optimism para reduzir taxas e aumentar a escalabilidade. Usuários dessa integração têm sido capazes de negociar ativos sintéticos mais rapidamente e com menos atrito.
Quando a velocidade da transação e a segurança são absolutamente cruciais, ZK-Rollups brilham. A instantânea finalidade e grande capacidade dos ZK-Rollups irão ajudar aplicativos de pagamentos, trocas distribuídas para negociação à vista e plataformas de jogos. Utilizando ZK-Rollups, a Loopring, um protocolo de camada 2, criou uma bolsa dispersa que oferece negociações rápidas e baratas. Dados da Loopring indicam que os usuários podem negociar com taxas tão baixas quanto 0,1% dos custos do mainnet, tornando-o bastante acessível.
ZK-Rollups também estão se tornando populares em aplicativos conscientes de privacidade e validação de identidade. Para conformidade e privacidade do usuário, as provas de conhecimento zero permitem que os usuários provem características sem divulgar informações privadas — uma capacidade bastante apreciada.
Projetos como zkSync visam habilitar contratos inteligentes nos ZK-Rollups, assim abrindo casos de uso até então limitados baseados nos Optimistic Rollups. Conforme essas tecnologias se desenvolvem, suas linhas de capacidade podem se confundir e proporcionar mais liberdade para os desenvolvedores.
Final Thoughts
A competição entre Optimistic Rollups e ZK-Rollups representa um avanço saudável na busca da Ethereum por escalabilidade. Ambas as tecnologias têm benefícios especiais e são essenciais para que a rede possa gerenciar a crescente demanda.
Com seu ajuste ao EVM e implementação mais fácil, os roll-ups otimistas tornaram-se bastante populares na cena DeFi. Garantias de segurança mais fortes e finalização instantânea fornecidas pelos ZK-Rollups estão expandindo os limites da invenção criptográfica.
As duas opções provavelmente coexistirão à medida que o ecossistema Ethereum se desenvolva, atendendo a diversas necessidades e propósitos. Já que seu desenvolvimento afetará grandemente a direção das aplicações distribuídas, desenvolvedores, investidores e consumidores devem manter-se informados sobre essas tecnologias.
"No curto prazo, rollups são a única solução de escalonamento sem confiança, e no longo prazo, são uma parte importante do ecossistema Ethereum", disse Vitalik Buterin, resumindo bem as circunstâncias.
Os desenvolvimentos em Optimistic e ZK-Rollups destacam essa visão: uma rede Ethereum mais escalável e eficiente é prometida.