Los rollups de Ethereum son soluciones de escalado de capa 2 diseñadas para aumentar la escalabilidad y la capacidad (o velocidad de transacción) de la red de la cadena de bloques de Ethereum.

Aunque se sabe que la cadena de bloques de Ethereum es muy segura, no es naturalmente escalable. Sin embargo, a medida que continuó creciendo, surgió la necesidad de aumentar su escalabilidad y potencia de procesamiento de transacciones. Para lograr esto, se desarrollaron rollups de Ethereum.

Al agrupar o consolidar múltiples transacciones que se enviarán posteriormente a la cadena de bloques de Ethereum como una sola transacción, los rollups de Ethereum alivian la cadena principal de Ethereum, aumentando la velocidad de procesamiento de transacciones o el rendimiento de la red de la cadena de bloques de Ethereum.

Tipos de rollups de Ethereum: Optimistic Rollups y Zero-Knowledge Rollups

Optimistic Ethereum Rollups

Los rollups optimistas son rollups que asumen la validez de las transacciones en L2. Como su nombre indica, no verifican la validez de las transacciones del rollup. Suponen que las transacciones son válidas a menos que se demuestre lo contrario.

Para asegurarse de que las transacciones incorrectas no se calculen y se envíen a la cadena principal de Ethereum, los rollups optimistas ofrecen a los usuarios un período de desafío de 7 a 14 días, durante el cual pueden cuestionar la validez de las transacciones de rollup.

Las transacciones ya calculadas se vuelven a ejecutar si ocurre un error, y el estado de rollup correcto se actualiza en la cadena principal de Ethereum. No se detiene ahí: el secuenciador responsable de calcular e incluir la transacción errónea recibe una penalización por reducción de comisión.

Arbitrum es un ejemplo de un rollup Optimistic de Ethereum. Es una solución de escalado de capa dos que impulsa transacciones rápidas de contratos inteligentes para la red de blockchain de Ethereum.

Se encarga del procesamiento y agrupamiento de transacciones de la cadena de bloques de Ethereum, reduciendo la congestión y los costos de transacción para la cadena de bloques de Ethereum.

Debido a su característica única de comprimir transacciones, que ayuda a reducir las tarifas de gas, Arbitrum ahora es utilizado por proyectos DeFi como Sushiswap y Aave para un intercambio de DeFi eficiente y económico.

Rollups de conocimiento cero (ZK)

Los rollups de Ethereum de conocimiento cero verifican la validez de las transacciones. A diferencia de los rollups optimistas, que asumen que las transacciones de rollup son válidas, los rollups de conocimiento cero no lo asumen; en cambio, se toman su tiempo para verificar la validez de las transacciones.

Una vez que las transacciones de rollup son verificadas y validadas, el rollup de conocimiento cero envía una prueba criptográfica a la cadena principal de Ethereum, autenticando su validez. Los contratos inteligentes hacen posible la verificación de las transacciones del roll-up.

ZK sync es una solución L2 construida principalmente para escalar la red de blockchain Ethereum y aumentar su rendimiento o velocidad de procesamiento de transacciones. A través de sus ZK-rollups, ZKSync puede procesar transacciones en la cadena principal de Ethereum, agrupándolas y enviándolas de vuelta a la cadena de bloques de Ethereum cuando se completan. Scroll y Starkware son otras dos famosas rollups de conocimiento cero.

¿Cómo funcionan los rollups de Ethereum? Transacciones fuera de la cadena y agrupamiento de transacciones

Transacción Fuera de la Cadena

Dado que los rollups son soluciones de capa 2 en blockchain, no procesan transacciones en la red principal de Ethereum. Procesan transacciones fuera de la red de Ethereum.

Una entidad o componente de rollup conocido como el secuenciador es responsable de confirmar las transacciones de rollup, construir los bloques de L2 y enviar las pruebas criptográficas a la cadena principal de Ethereum.

Agrupación de transacciones

La agrupación de transacciones comprende el proceso de agrupar varias transacciones por el secuenciador. El secuenciador facilita la cadena principal de Ethereum al eliminar algunas transacciones de la cadena principal de Ethereum y luego agruparlas en una sola transacción.

Una vez que las transacciones se agrupan, el roll-up publica los datos de la transacción en la cadena L1 utilizando contratos inteligentes. Una vez agregada a la cadena L1 de Ethereum, la transacción de rollup única no se puede cambiar ni modificar.

Además, algunos rollups de conocimiento cero también publican resúmenes o pruebas criptográficas en la cadena principal de Ethereum, autenticando la validez de las transacciones enviadas.

Mecanismos de prueba de blockchain: prueba de fraude y prueba de validez

prueba de fraude

La prueba de fraude, también conocida como a prueba de fallos, es un mecanismo a prueba de blockchain utilizado para validar la autenticidad de los datos publicados por rollups optimistas.

Para evitar que los rollups optimistas envíen datos incorrectos a la cadena Ethereum L1, los mecanismos de prueba de fraude permiten a los usuarios de la cadena de bloques Ethereum desafiar las transacciones de roll-up agrupadas juntas.

Una vez que se detecta una transacción errónea entre las transacciones agrupadas, se elimina y se vuelve a ejecutar, después de lo cual la transacción revalidada se vuelve a enviar al grupo. El secuenciador responsable de incluir la transacción errónea también es penalizado.

Sin embargo, si no se detecta ninguna transacción errónea durante el período de desafío, se asume de manera optimista que el cambio de estado es correcto.

Tipos de prueba de fraude: interactiva de una sola ronda e interactiva de múltiples rondas

Prueba interactiva de fraude de una sola ronda

La prueba interactiva de una sola ronda es un mecanismo a prueba de fraude que permite a un impugnador impugnar la autenticidad o validez de una transacción de acumulación sin interacción o comunicación constante con el operador, ya que la transacción se puede verificar de inmediato.

OP Stack es un ejemplo de una solución blockchain que utiliza el mecanismo de prueba de fraude interactivo de una sola ronda. OP Stack es un diseño modular y de código abierto utilizado para construir blockchains altamente escalables e interoperables.

Desarrollado por la fundación Optimism, la pila OP permite a los desarrolladores crear blockchains que pueden interoperar con la supercadena Optimism. Utilizando el sistema interactivo de prueba de fraude de una sola ronda, la pila OP facilita la prevención del fraude en las blockchains.

Prueba de fraude interactiva de múltiples rondas

La prueba interactiva de múltiples rondas es un mecanismo a prueba de fraude que requiere que un desafiante interactúe constantemente o repetidamente con el operador.

El operador a menudo divide el bloque de rollup desafiado en mitades iguales y posteriormente en partes mucho más pequeñas hasta que el retador detecta el error. Durante este proceso, se produce una comunicación constante entre el operador y el retador.

Aunque la demostración interactiva de una sola ronda es una forma mucho más rápida de verificar la validez de una transacción, es costosa. Por otro lado, aunque mucho más larga, la demostración interactiva de varias rondas es más rentable y eficiente para resolver disputas con acuerdos de contratos inteligentes complejos.

Arbitrum, la solución de escalado L2, utiliza el sistema interactivo de prueba de fraude multi-ronda. Como se discutió anteriormente, Arbitrum mejora la capacidad de procesamiento de la cadena de bloques de Ethereum, comprimiendo transacciones y reduciendo la tarifa de gas.

¿Cómo funciona la prueba de fraude? Verificación de la raíz de Merkle

Verificación de la raíz de Merkle

La prueba de fraude funciona verificando las raíces de Merkle. Una raíz de Merkle es una estructura de datos utilizada para asegurar la cadena de bloques. Comprime los datos en una red de cadena de bloques para que los usuarios no tengan que descargar toda la cadena de bloques.

Para verificar la validez de las transacciones de acumulación, el mecanismo a prueba de fraude debe comparar los estados inicial y final de las raíces de Merkle antes y después de una transacción, ya sea a través de una prueba interactiva de una o varias rondas.

Si ambos estados de la raíz de Merkle coinciden, significa que la transacción; de lo contrario, la transacción es inválida y se vuelve a ejecutar.

Así, si un verificador quiere desafiar la validez de una transacción de rollup, solo necesita enviar la raíz del estado posterior actual y partes específicas del árbol de Merkle, que se utilizarán para calcular la raíz del estado posterior correcta.

Beneficios de la prueba de fraude: Bajo costo computacional, simplicidad, tarifas de gas bajas

• Bajo costo de computación: La prueba de fraude utilizada para verificar las transacciones de rollup optimista a menudo requiere un bajo esfuerzo computacional. Su suposición de validez de transacción lo hace menos intensivo computacionalmente.
• Sencillez: Dado que los sistemas de prueba de fraude no requieren sistemas criptográficos complejos, son simples y flexibles.
• Bajas tarifas de gas: Las bajas tarifas de gas se deben a los requisitos criptográficos menores de las pruebas de validez al verificar la validez de los rollups optimistas.

Prueba de validez

La prueba de validez, también conocida como prueba de conocimiento cero, es un mecanismo de prueba de blockchain utilizado para verificar la autenticidad o validez de los datos publicados por los rollups de conocimiento cero.

Esta validez comprende tres entidades: El probador, verificador y testigo.

• El probador es la entidad que crea la prueba.
• El verificador es la entidad que verifica la validez o exactitud de los datos de transacción de rollup que están siendo probados por el demostrador.
• El testigo es los datos que se comparten entre el probador y el verificador.

Mientras el probador y el verificador se comunican, es importante tener en cuenta que el contenido del testigo (o la información que se comparte) no se divulga.

¿Cómo funciona la prueba de validez? Compromisos polinomiales

Compromiso polinomial

Las pruebas de validez dependen de compromisos polinomiales para verificar la validez de las transacciones de rollup. En los compromisos polinomiales, la información de la transacción que se va a verificar se codifica en polinomios, que son expresiones matemáticas.

Este proceso de verificar y validar la autenticidad y corrección de las transacciones de rollup es mucho más seguro y difícil de romper, por lo tanto, eficiente en la prevención de fraudes en la red de blockchain de Ethereum.

Beneficios de la prueba de validez: Seguridad sólida, Tiempo de finalización más rápido, Alta escalabilidad

• Seguridad sólida: Las pruebas de validez a menudo se basan en criptografía compleja, lo que hace que sea muy difícil incluir transacciones fraudulentas en una transacción por lotes.
• Tiempo de finalización más rápido: dado que no hay períodos de desafío como en los sistemas a prueba de fraude, las transacciones pueden completarse a tiempo.
• Alta escalabilidad: Eliminar las transacciones de la cadena principal de Ethereum y su posterior agrupamiento hace que la red de blockchain de Ethereum sea altamente escalable.

Conclusión

La integración de la prueba de fraude y la prueba de validez en los rollups de Ethereum ha mejorado significativamente la eficiencia y la seguridad de la red. Los desarrolladores y los usuarios pueden aprovechar los beneficios de los rollups manteniendo la integridad del ecosistema de Ethereum.

A medida que evoluciona la cadena de bloques de Ethereum, la importancia de soluciones escalables y seguras solo aumentará. Los rollups de Ethereum, impulsados por la Prueba de Fraude y la Prueba de Validez, podrían desempeñar un papel fundamental en la formación del futuro de la tecnología de la cadena de bloques.