Introdução

O blockchain emergiu como uma tecnologia crítica nos últimos anos, redefinindo o intercâmbio de valor e informação em um contexto digital. No entanto, com novas plataformas como Ethereum, surgiram problemas de escalabilidade e número de transações processadas por segundo. É aqui que soluções como Layer-2, especialmente ZK-rollups, se encaixam perfeitamente no cenário dado.

Este artigo descreve o papel dos ZK-rollups, o progresso da tecnologia rollup e o futuro das Layer-2s e rollups do Ethereum. Enfatiza sua possibilidade de superar os volumes de transações da Layer-1 e sua escalabilidade e velocidade nos casos de uso blockchain.

O Que São ZK-Rollups

Um ZK-rollup é um método de escalonamento de layer-2 que utiliza provas de conhecimento zero (ZKPs) para combinar várias transações fora da cadeia e provar sua validade para a rede principal Ethereum. Esta técnica reduz significativamente a carga computacional na camada base, permitindo maior capacidade de transação e taxas de gás reduzidas.

As provas de conhecimento zero, nomeadamente zk-SNARKs (Argumento de Conhecimento Não-Interativo Sucinto de Conhecimento Zero), são a base dos ZK-rollups. Essas abordagens criptográficas permitem que o provador demonstre a veracidade de uma afirmação ao verificador sem revelar qualquer informação adicional além da validade da afirmação.

No contexto dos ZK-rollups, isso significa que o operador do rollup pode demonstrar a validade de um grupo de transações sem revelar os detalhes específicos dessas transações para a rede principal. Isso melhora a privacidade e reduz o volume de dados que deve ser mantido no blockchain Ethereum.

Componentes Principais dos ZK-Rollups:

Provas de Conhecimento Zero (ZKPs): Na criptografia, são métodos pelos quais uma parte (o provador) pode provar a outra parte (o verificador) que uma determinada afirmação é verdadeira, sem transmitir qualquer informação além do fato de que a afirmação é verdadeira. Em relação aos ZK-rollups, os ZKPs são implementados para verificar a integridade da transação fora da cadeia sem revelar os detalhes específicos da transação no Blockchain.
Contratos Rollup: Na layer-1, contratos inteligentes armazenam o estado do rollup e verificam as provas enviadas pelos operadores da layer-2.
Computação Fora da Cadeia: A maioria das transações é realizada fora da cadeia, o que diminui a pressão sobre o blockchain layer-1 e aumenta a eficiência da layer-2.

Como Funcionam os ZK-Rollups

Os ZK-rollups funcionam agrupando um grande número de transações em lotes e apresentando uma prova criptográfica chamada zk-SNARK. Esta prova verifica todas as transações afetadas e confirma que não há manipulações incluídas na raiz do estado posterior. Desta forma, os ZK-rollups podem processar transações com uma taxa de transferência muito maior e definitivamente mais barata em comparação com sua execução direta na Layer-1 .

Segurança e Eficiência

Os benefícios dos ZK-rollups são evidentes em sua semântica: Eles utilizam a segurança da cadeia Layer-1 enquanto transferem a computação e o estado para um ambiente mais escalável. Isso, por sua vez, contribui para a taxa de transferência geral de transações no ambiente de contrato inteligente, mantendo recursos essenciais de resistência à censura e confiança mínima.

Evolução da Tecnologia Rollup

1. Primeiras Soluções Layer-2

A história das soluções de escalonamento layer-2 começou com canais de estado e sidechains, que abriram caminho para a escalabilidade emergente do blockchain. Os canais de estado fornecem um ambiente fora da cadeia para uma série de transações, e as mudanças líquidas resultantes são colocadas no blockchain. No entanto, sidechains são outras blockchains conectadas à blockchain principal através de uma ligação bidirecional, significando que são separadas da blockchain principal.

2. Introdução dos Rollups

Os rollups layer-2 tornaram-se a segunda solução aprimorada para a abordagem Layer-2, fornecendo a capacidade de empacotar várias transações de uma vez em um lote e enviá-las para a cadeia principal. Existem dois tipos principais de rollups: rollups otimistas e ZK-rollups. Os rollups otimistas assumem que todas as transações são legítimas e só realizarão computações se houver uma disputa, enquanto os ZK-rollups fazem transações computacionalmente verificadas fora da cadeia principal e enviam prova para a cadeia principal.

3. Avanços na Tecnologia ZK-rollup

As últimas tendências no desenvolvimento de ZK-rollup envolvem o aumento de seu desempenho, níveis de segurança e compatibilidade com outros sistemas. Por exemplo, os ZK-rollups operam com saques instantâneos, diferentemente dos rollups otimistas que requerem tempo para fazer saques para permitir arbitragem. Além disso, os ZK-rollups têm maior probabilidade de ter melhor privacidade, pois retêm informações extras sobre as transações fora da cadeia. No entanto, a construção de zk-SNARKs e sua verificação ainda são custosas e demoradas. Portanto, o uso de ZK-rollups é limitado a transações gerais da Máquina Virtual Ethereum (EVM).

Crescimento Esperado em ETH Layer-2s e Rollups

Visão Geral do Ethereum Layer-1 Atualmente: Atualmente, o Ethereum Layer-1 processa cerca de 20-30 TPS, longe de Solana e Avalanche, que processam milhares de transações por segundo. Devido a isso, tem havido altas taxas de transação e tempos de processamento lentos, o que torna a rede Ethereum não escalável.
Potencial das Soluções Layer-2: As soluções L2 rollup desenvolvidas no Ethereum, como Arbitrum, Optimism, zkSync Era e outras, são totalmente capazes de processar aproximadamente 40.000 TPS com taxas de transação relativamente mais baratas em comparação com o Ethereum Layer-1. Observou-se que essas soluções ganharam mais impulso e uso no último ano devido às demandas de soluções eficientes e menos caras do mundo real em relação à utilização da tecnologia blockchain.
Atualizações e Inovações Futuras: Existem projetos em andamento na comunidade Ethereum para resolver alguns dos problemas que afetam tanto as soluções Layer-1 quanto Layer-2. Há um chamado atualização 'danksharding' que reduz o custo das transações nas Layer-2s, o que permitiria ao Ethereum ultrapassar 100.000 TPS. Além disso, o plano "proto-danksharding" também inclui um novo tipo de armazenamento eficiente e temporário chamado "blob" para uso apenas por rollups.
As possibilidades de escalabilidade e velocidade: O crescimento da escalabilidade e velocidade é vasto em relação aos Layer-2s e rollups do Ethereum. Assim, ao transportar a maior parte da computação pesada para fora da camada base e distribuir os custos da Layer-1 sobre operações em lote, os rollups ajudam a alcançar taxas significativamente mais baixas e TPS virtualmente ilimitado. Isso melhora a experiência do usuário e alivia o tráfego da rede, tornando o Ethereum ideal para uso diário.

Conclusão

Os ZK-rollups representam uma solução promissora para os desafios de escalabilidade que as redes blockchain como Ethereum enfrentam. Ao mover a computação e o estado para fora da cadeia enquanto mantém a segurança da rede da camada base, os ZK-rollups aumentam significativamente a taxa de transferência de transações e reduzem custos.

Inovações constantes na tecnologia rollup, além do fato de que a Layer-2 no Ethereum deve escalar ainda mais, poderão em breve superar a Layer-1 em contagens de transações e revolucionar a escalabilidade e velocidade das aplicações blockchain. A opção de a escalabilidade blockchain se tornar ainda melhor à medida que as tecnologias se desenvolvem constantemente traz uma perspectiva positiva sobre a aplicabilidade dessas soluções em praticamente qualquer esfera.

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O Que São ZK-Rollups? A Evolução da Tecnologia de Rollup