Os rollups do Ethereum são soluções de escalonamento da camada 2 que são projetadas para aumentar a escalabilidade e a capacidade de processamento (ou velocidade de transação) da rede blockchain Ethereum.

Embora a blockchain do Ethereum seja conhecida por ser muito segura, não é naturalmente escalável. No entanto, à medida que continuou a crescer, houve a necessidade de aumentar a sua escalabilidade e poder de processamento de transações. Para que isso acontecesse, foram desenvolvidos rollups do Ethereum.

Agrupando ou consolidando várias transações posteriormente submetidas à blockchain do Ethereum como uma única transação, os rollups do Ethereum facilitam a cadeia principal do Ethereum, aumentando a velocidade de processamento de transações ou a capacidade da rede de blockchain do Ethereum.

Tipos de Rollups Ethereum: Rollups Otimistas e Rollups de Zero-Conhecimento

Rollups Ethereum Optimistas

Os rollups otimistas são rollups que assumem a validade das transações na L2. Como o próprio nome sugere, eles não verificam a validade das transações no rollup. Eles assumem que as transações são válidas, a menos que seja provado o contrário.

Para garantir que as transações incorretas não sejam computadas e enviadas para a cadeia principal do Ethereum, as rollups otimistas dão aos usuários um período de desafio de 7 a 14 dias, durante o qual podem desafiar a validade das transações da rollup.

As transações já calculadas são reexecutadas se ocorrer um erro, e o estado correto do rollup é atualizado na cadeia principal do Ethereum. Não fica por aí – o sequenciador responsável por calcular e incluir a transação errônea recebe uma penalização por desvalorização.

Arbitrum é um exemplo de um rollup otimista do Ethereum. É uma solução de escalonamento de camada dois que permite transações rápidas de contratos inteligentes para a rede blockchain do Ethereum.

Ele lida com o processamento e agrupamento de transações na blockchain Ethereum, reduzindo a congestão e os custos de transação para a blockchain Ethereum.

Devido à sua característica única de compressão de transações, que ajuda a reduzir as taxas de gás, Arbitrum é agora usado por projetos DeFi como Sushiswap e Aave para trocas DeFi eficientes e de baixo custo.

Zero-Knowledge (ZK) Rollups

Rollups de Ethereum com prova zero verificam a validade das transações. Ao contrário dos rollups otimistas, que assumem que as transações do rollup são válidas, os rollups de prova zero não assumem; em vez disso, eles levam seu tempo para verificar a validade das transações.

Uma vez que as transações de rollup são verificadas e validadas, o rollup de conhecimento zero envia uma prova criptográfica para a cadeia principal do Ethereum, autenticando a sua validade. Os contratos inteligentes tornam possível a verificação das transações de roll-up.

ZK sync é uma solução L2 construída principalmente para dimensionar a rede blockchain Ethereum e aumentar sua capacidade de processamento ou velocidade de processamento de transações. Através de seus ZK-rollups, o ZKSync pode processar transações na cadeia principal do Ethereum, agrupando-as e enviando-as de volta para a blockchain do Ethereum quando concluídas. Scroll e Starkware são outros dois rollups famosos de conhecimento zero.

Como funcionam os Rollups Ethereum? Transações fora da cadeia e lotes de transações

Transação Off-Chain

Uma vez que os rollups são soluções de blockchain de Camada 2, eles não processam transações na rede principal da blockchain Ethereum. Eles processam transações fora da rede Ethereum.

Uma entidade ou componente Rollup conhecido como sequenciador é responsável por confirmar as transações Rollup, construir os blocos L2 e enviar as provas criptográficas para a cadeia principal Ethereum.

Agregação de Transações

O agrupamento de transações compreende o processo de agrupar várias transações pelo sequenciador. O sequenciador facilita a cadeia principal do Ethereum, removendo algumas transações da cadeia principal do Ethereum e agrupando-as numa única transação.

Uma vez que as transações são agrupadas, o roll-up publica os dados da transação na cadeia L1 usando contratos inteligentes. Depois de adicionada à cadeia L1 Ethereum, a transação única do rollup não pode ser alterada ou modificada.

Além disso, alguns rollups de conhecimento zero também publicam resumos ou prova criptográfica na cadeia principal do Ethereum, autenticando a validade das transações submetidas.

Mecanismos de prova de blockchain: prova de fraude e prova de validade

prova de fraude

A prova de fraude, também conhecida como à prova de falhas, é um mecanismo à prova de blockchain usado para validar a autenticidade dos dados publicados pelos rollups otimistas.

Para evitar que os rollups otimistas enviem os dados errados para a cadeia Ethereum L1, os mecanismos de prova de fraude permitem que os usuários na blockchain Ethereum desafiem as transações agrupadas de roll-up.

Uma vez que uma transação incorreta é detetada entre as transações em lote, ela é removida e executada novamente, após o que a transação revalidada é enviada de volta ao lote. O sequenciador responsável pela inclusão da transação errada também é penalizado.

No entanto, se nenhuma transação errônea for detectada durante o período de desafio, assume-se otimisticamente que a mudança de estado está correta.

Tipos de Prova de Fraude: Interativa de Única Rodada e Interativa de Múltiplas Rodadas

Prova de Fraude Interativa de Única Rodada

O mecanismo de prova interativa de única rodada é um mecanismo à prova de fraude que permite a um desafiante contestar a autenticidade ou validade de uma transação rollup sem interação ou comunicação constante com o operador, pois a transação pode ser verificada de uma só vez.

OP Stack é um exemplo de uma solução de blockchain que utiliza o mecanismo interativo de prova de fraude de uma única rodada. OP Stack é um plano modular de código aberto usado para construir blockchains altamente escaláveis e interoperáveis.

Desenvolvido pela fundação Optimism, o OP stack permite aos desenvolvedores criar blockchains que podem interoperar com o superchain Optimism. Usando o sistema de prova de fraude interativa de uma única rodada, o OP Stack torna fácil prevenir fraudes em blockchains.

Prova de Fraude Interativa Multi-Round

A prova interativa de várias rodadas é um mecanismo à prova de fraude que exige que um desafiador interaja constantemente ou repetidamente com o operador.

O operador frequentemente divide o bloco rollup desafiado em metades iguais e posteriormente em pedaços muito menores até que o desafiante identifique o erro. Durante este processo, ocorre uma comunicação constante entre o operador e o desafiante.

Embora a prova interativa de única rodada seja uma forma muito mais rápida de verificar a validade de uma transação, ela é cara. Por outro lado, embora muito mais longa, a prova interativa de várias rodadas é mais econômica e eficiente para resolver disputas com acordos complexos de contratos inteligentes.

Arbitrum, a solução de escalabilidade L2, utiliza o sistema interativo de prova de fraude de várias rodadas. Como discutido anteriormente, Arbitrum melhora o throughput da blockchain Ethereum, comprimindo transações e reduzindo a taxa de gás.

Como funciona a prova de fraude? Verificação da raiz de Merkle

Verificação da Raiz de Merkle

A prova de fraude funciona verificando as raízes de Merkle. Uma raiz de Merkle é uma estrutura de dados usada para garantir a segurança da blockchain. Ela comprime os dados em uma rede blockchain para que os usuários não precisem baixar toda a blockchain.

Para verificar a validade das transações de rollup, o mecanismo de prova de fraude deve comparar os estados iniciais e finais das raízes de Merkle antes e depois de uma transação, quer seja através de prova interativa de uma única rodada ou de várias rodadas.

Se ambos os estados da raiz de Merkle coincidirem, significa que a transação; caso contrário, a transação é inválida e reexecutada.

Assim, se um verificador quiser contestar a validade de uma transação rollup, eles só precisam enviar a raiz de estado posterior atual e partes específicas da árvore Merkle, que serão usadas para calcular a raiz de estado posterior correta.

Benefícios da Prova de Fraude: Baixo Custo Computacional, Simplicidade, Baixas Taxas de Gás

• Baixo custo de computação: A prova de fraude usada para verificar transações rollup otimistas frequentemente requer baixo esforço de computação. Sua suposição de validade da transação torna-a menos intensiva computacionalmente.
• Simplicidade: uma vez que os sistemas à prova de fraude não requerem sistemas criptográficos complexos, eles são simples e flexíveis.
• Baixas taxas de gás: As baixas taxas de gás devem-se aos menores requisitos criptográficos das provas de validade na verificação da validade dos rollups otimistas.

prova de validade

A prova de validade, também conhecida como prova de conhecimento zero, é um mecanismo de prova de bloco utilizado para verificar a autenticidade ou validade dos dados publicados pelos rollups de conhecimento zero.

Esta validade é composta por três entidades: o provador, o verificador e a testemunha.

• O provador é a entidade criadora da prova.
• O verificador é a entidade que verifica a validade ou precisão dos dados de transação de rollup sendo comprovados pelo provador.
• A testemunha é os dados compartilhados entre o provador e o verificador.

Durante a comunicação entre o comprovador e o verificador, é importante observar que o conteúdo da testemunha (ou informação compartilhada) não é divulgado.

Como funciona a prova de validade? Compromissos polinomiais

Compromisso polinomial

As provas de validade dependem de compromissos polinomiais para verificar a validade das transações de rollup. Nos compromissos polinomiais, as informações da transação a serem verificadas são codificadas em polinômios, que são expressões matemáticas.

Este processo de verificação e validação da autenticidade e correção das transações de rollup é muito mais seguro e difícil de quebrar, portanto, eficiente na prevenção de fraudes na rede blockchain do Ethereum.

Benefícios da prova de validade: Segurança forte, Tempo de conclusão mais rápido, Alta escalabilidade

• Segurança forte: as provas de validade muitas vezes dependem de criptografia complexa, tornando muito difícil incluir transações fraudulentas em uma transação em lote.
• Tempo de conclusão mais rápido: Como não há períodos de desafio como nos sistemas à prova de fraude, as transações podem ser concluídas a tempo.
• Alta escalabilidade: Remover transações da cadeia principal do Ethereum e sua subsequente agrupamento torna a rede de blockchain do Ethereum altamente escalável.

Conclusão

Integrar prova de fraude e prova de validade em rollups Ethereum aumentou significativamente a eficiência e segurança da rede. Desenvolvedores e usuários podem aproveitar os benefícios dos rollups enquanto mantêm a integridade do ecossistema Ethereum.

À medida que a blockchain Ethereum evolui, a importância de soluções escaláveis e seguras só irá aumentar. Os rollups Ethereum, alimentados por prova de fraude e prova de validade, poderiam desempenhar um papel fundamental na moldagem do futuro da tecnologia blockchain.