Tudo o que você precisa saber sobre Rollups otimistas e zk-Rollups

Os Rollups se tornaram a principal maneira para as equipes aumentarem a capacidade de processamento da Ethereum. Ou, seria mais preciso dizer, aumentar sua capacidade de lidar com transações terceirizando parte do trabalho. Atualmente, existem dois tipos de Rollups no mercado: Rollups otimistas e zk-Rollups.

Neste blog, ilustraremos as diferenças entre os dois e discutiremos seus benefícios e desafios.

Por que precisamos de Rollups em primeiro lugar?

Antes de explicar as diferenças entre as abordagens, vale a pena reiterar de onde vem a necessidade de Rollups. A Ethereum, como o primeiro contrato inteligente e computador global, não foi projetada para acomodar milhões de transações por segundo. À medida que a demanda e o interesse em usar dApps cresceram, as taxas de gás também aumentaram, à medida que os usuários da Ethereum competiam para incluir suas transações.

Tornou-se claro durante cada lançamento popular de NFT que a Ethereum não podia escalar para a adoção em massa. Portanto, as equipes começaram a trabalhar em soluções de Camada 2 que aumentariam o número total de transações do sistema, levando transações e processando-as fora da cadeia.

Diferenças entre Rollups otimistas e zk-Rollups

O nome "Rollup" descreve como essas tecnologias processam e depois enviam transações para a cadeia principal. Eles "reúnem" várias transações no Rollup em um lote e, em seguida, o enviam para a Ethereum.

Os chamados "sequenciadores" conectam a Ethereum ao Rollup. Esses operadores facilitam as transações, produzem blocos de Rollup e enviam os dados da Camada 2 para a Camada 1. O que diferencia os Rollups otimistas e zk-Rollups são suas suposições de confiança.

Rollups otimistas

Os Rollups otimistas pressupõem que todas as transações são válidas até que sejam contestadas, assumindo que os atores são honestos. Devido a essa suposição, as transações podem ser processadas mais rapidamente, levando a uma maior eficiência.

Qualquer observador da rede pode identificar transações ruins. Esquemas de prova de fraude com um período de resolução, também chamado de período de desafio, garantem que, após cada transação, haja um período em que a validade ainda possa ser questionada. Se for encontrada uma falha, a transação errada é reexecutada e os blocos são atualizados. Qualquer pessoa que aprove uma transação ruim é penalizada. Os Rollups otimistas enviam todos os dados da transação para a cadeia principal.

Exemplos de Rollups otimistas incluem Optimism, Arbitrium e Base. Curiosamente, apesar de operar por um tempo, as provas de fraude da Arbitrum nunca foram usadas. A Optimism anunciou o trabalho em Provas de Fraude, mas o cronograma é incerto. Enquanto isso, a equipe da Base lançou uma ferramenta chamada "pessimismo" para monitorar o estado do Rollup e reconhecer atores desonestos ou ataques.

zk-Rollups

Ao contrário dos Rollups otimistas, os zk-Rollups aproveitam as provas de conhecimento zero para verificar a validade das transações - sem simplesmente assumi-las como válidas. Os nós nos zk-Rollups geram dados de transação, compromissos de estado e provas de validade de conhecimento zero. Os compromissos de estado são um instantâneo do estado atual do Rollup, incluindo todos os saldos atuais e o histórico de transações passadas.

Graças à criptografia de conhecimento zero, as provas de validade geradas são menores do que os dados de transação, permitindo uma verificação rápida e a redução do custo de envio para a cadeia principal, graças à compressão de dados.

Exemplos de zk-Rollups em funcionamento incluem zkSync, Starkware e Polygon zkEVM.

Benefícios e Desvantagens

Nenhuma das soluções de Rollup é perfeita. Por enquanto, a maior parte das críticas aos Rollups está direcionada para seus sequenciadores centralizados, operados por uma única parte. No entanto, isso pode ser considerado as dores de crescimento de uma indústria que trabalha rumo à adoção em massa.

Além dessa crítica compartilhada, zk e Rollups otimistas têm diferentes benefícios e desvantagens em segurança, privacidade, custo e eficiência de capital/latência.

Segurança

Rollups otimistas: Em um cenário sem nós honestos, um ator malicioso poderia roubar fundos, porque todas as transações são consideradas honestas. Os Rollups otimistas são vulneráveis a ataques de censura, nos quais sequenciadores ou validadores maliciosos impedem ou atrasam as transações.

ZK rollups: Embora imunes a ataques de censura, eles ainda exigem uma configuração confiável para gerar os parâmetros secretos necessários para criar provas de conhecimento zero. Um atacante poderia criar provas falsas e roubar fundos se esses parâmetros fossem comprometidos.

Custo

Optimistic rollups: Qualquer nó padrão da Camada 2 pode calcular provas de fraude sem a necessidade de hardware adicional. Isso mantém os custos gerais de computação mais baixos. No entanto, postar dados de transação na L1 pode ser um fator de custo significativo.

ZK rollups: Graças à compressão eficiente de dados, na qual índices representam dados do usuário, os zkRollups economizam custos de publicação na cadeia principal. No entanto, a verificação das provas de validade requer hardware especial, o que pode resultar em taxas mais altas para os usuários.

Privacidade

Optimistic rollups: A privacidade nos Rollups otimistas é equivalente a interagir em uma cadeia da Camada 1. Qualquer um pode ver os endereços de carteira e vincular sua transação na Camada 2 à sua conta na cadeia principal.

zkRollups: zkRollups oferecem maior privacidade, pois não vinculam diretamente seu endereço na Camada 2 ao seu endereço na cadeia principal. Apenas o remetente e o destinatário conhecerão os detalhes de uma transação. No entanto, ainda existem algumas limitações, pois as chaves públicas são usadas para assinar, o que potencialmente pode revelar padrões.

Eficiência de Capital e Latência

Optimistic rollups: Graças às suas suposições otimistas, as transações são confirmadas quase instantaneamente, sem a necessidade de esperar pela Camada 1. No entanto, a situação muda quando se trata de finalização. Devido ao período de desafio, para que as transações atinjam a finalização, pode levar minutos ou horas, dependendo da congestão e da segurança da rede.

zkRollups: Como a geração de provas de validade é um trabalho computacionalmente pesado, pode levar mais tempo para verificar e confirmar transações. No entanto, a finalização é alcançada assim que a prova é enviada, o que depende do tempo de bloco e do preço do gás da cadeia principal.

Qual escolher?

Como ilustrado, ambas as tecnologias têm benefícios e desvantagens. Tanto os Rollups otimistas quanto os zkRollups alcançam seu objetivo de escalonar efetivamente a rede Ethereum, permitindo a participação de mais usuários.

Atualmente, os Rollups otimistas dominam em termos de valor bloqueado e atividade econômica. Mas, com melhorias de hardware, os zkRollups estão desbloqueando tempos de prova mais rápidos e podem potencialmente assumir a liderança. Outro indicativo disso é que tanto o Arbitrum quanto a Optimism estão concedendo bolsas para explorar a adição de zk aos seus Rollups.

Enquanto isso, a escolha depende em grande parte do objetivo que se está tentando alcançar. Os Rollups otimistas, com seu processamento rápido de transações e facilidade de implantação de dApps EVM, tornaram-se o lar de aplicativos DeFi como Uniswap, SushiSwap e Aave.

Por outro lado, aplicativos que requerem maior segurança e privacidade, como protocolos de verificação de identidade ou DEXs privados, escolheram zkRollups para implantação.

Em resumo, a decisão entre Rollups otimistas e zk-Rollups se resume às necessidades e preferências individuais do projeto. Na Astar, optamos por aproveitar a tecnologia zk de ponta alimentada pela Polygon para construir uma solução segura e robusta para incorporar empresas japonesas à Web3.