Investigação sobre soluções de escalabilidade da Camada 2 do Ethereum

Ethereum, como uma das plataformas de blockchain mais ativas atualmente, suporta numerosas aplicações descentralizadas, desde DeFi até NFTs, com um ecossistema em pleno desenvolvimento. No entanto, surgiram problemas como congestionamento da rede, aumento das taxas de transação e prolongamento do tempo de confirmação, que afetam gravemente a disposição dos usuários em participar.

Para enfrentar esses desafios, enquanto mantém as características de descentralização da cadeia principal, a comunidade propôs uma solução de escalabilidade de Camada 2 (L2). A ideia central do L2 é transferir o cálculo e as transações da rede principal (L1) para uma rede de segunda camada, enviando apenas o resultado final para a rede principal. Essa abordagem não só aumenta a eficiência das transações e reduz os custos, mas também herda a segurança da rede principal.

Atualmente, as soluções L2 mais conhecidas incluem Rollups e sidechains. Os Rollups podem ser subdivididos em Optimistic Rollups (OP-Rollups) e Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups).

Rollups Otimistas

OP-Rollups coloca o cálculo de transações e atualizações de estado na rede L2, e em seguida submete em lotes os dados de transação comprimidos à rede principal. Este método pressupõe que todas as transações são válidas, semelhante ao princípio legal do mundo real: a presunção de inocência. Isso aumenta significativamente a velocidade e eficiência da confirmação de transações.

Após a submissão, os validadores têm sete dias para contestar. Se um problema for encontrado, pode-se apresentar uma prova de fraude, que será verificada pelo contrato inteligente L1. Uma vez confirmado que há uma transação problemática, todo o lote e todas as transações subsequentes serão revertidas, o nó malicioso será punido, e o denunciante receberá uma recompensa.

Na verdade, o efeito dissuasor do mecanismo de “prova de fraude” é muito maior do que seu efeito punitivo real. Atualmente, quase nenhum nó submeteu provas de fraude, muito menos confirmou a má conduta de outros nós. Isso se deve ao teste adequado do próprio projeto, ao severo mecanismo de penalização, e às perdas econômicas e de crédito resultantes da má conduta que superam em muito os ganhos potenciais.

Em comparação com a má conduta dos nós, os usuários encontram com mais frequência interrupções de serviço devido a flutuações na rede ou bugs de software. A principal desvantagem dos OP-Rollups é que o período de contestação de sete dias pode afetar a circulação de fundos, bem como o risco potencial de centralização.

Rollups de Conhecimento Zero

Ao contrário dos OP-Rollups, os ZK-Rollups precisam de uma prova de validade ao submeter dados. Eles também processam transações fora da cadeia, mas antes de serem submetidos oficialmente, é necessário calcular uma prova de validade.

A tecnologia ZK apareceu antes da blockchain, mas seus cenários de aplicação sempre foram limitados. A vantagem da blockchain é que ela pode restringir a complexidade dentro de contratos inteligentes, sendo necessário apenas validar os dados e cálculos na cadeia, sem depender de organizações ou indivíduos centralizados.

A complexidade dos ZK-Rollups reside na necessidade de compilar circuitos lógicos complexos com base nos dados de transação e na lógica de execução, e em seguida, gerar resultados que possam ser verificados rapidamente por meio de cálculos criptográficos. Este processo geralmente requer compiladores e validadores especializados.

Custos a considerar na Camada 2

Apesar de a Camada 2 ter como objetivo reduzir os custos de interação dos usuários na Camada 1, também existem custos associados a ela.

Os custos dos OP-Rollups vêm principalmente de duas fontes: as taxas de transação para submeter dados comprimidos ao L1 e os custos operacionais dos nós L2. Felizmente, o plano EIP-4844 do Ethereum já reduziu significativamente as taxas de interação entre L2 e a rede principal. Além disso, a manutenção dos nós requer o bloqueio de uma grande quantidade de fundos, o que pode levar os investidores a perder outras oportunidades.

Os principais custos dos ZK-Rollups vêm do consumo de recursos computacionais. A geração de provas de conhecimento zero requer uma quantidade significativa de recursos computacionais e hardware especializado. Ao mesmo tempo, também é necessário arcar com as taxas de transação para enviar dados para a cadeia. Os requisitos de hardware especializado podem levar a uma maior centralização da rede.

Resumo

OP-Rollups e ZK-Rollups são soluções importantes no ecossistema Ethereum para enfrentar os desafios de escalabilidade. Com a implementação de atualizações como o EIP-4844 no Ethereum, o custo de publicação de dados na Camada 2 foi significativamente reduzido, o que vai liberar ainda mais o potencial de ambas as soluções. No futuro, a contínua evolução dessas tecnologias trará mais possibilidades para o ecossistema Ethereum.