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

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

Agrupando ou acumulando várias transações posteriormente submetidas à blockchain do Ethereum como uma única transação, os acúmulos do Ethereum aliviam a cadeia principal do Ethereum, aumentando a velocidade de processamento de transações ou o rendimento da rede da blockchain do Ethereum.

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

Acúmulos do Ethereum Otimista

Os acúmulos otimistas são acúmulos que assumem a validade das transações na L2. Como o próprio nome sugere, eles não verificam a validade das transações do acúmulo. Eles assumem que as transações são válidas, a menos que se prove o contrário.

Para garantir que as transações erradas não sejam computadas e enviadas para a cadeia principal do Ethereum, os acúmulos otimistas dão aos usuários um período de desafio de 7 a 14 dias, durante o qual eles podem contestar a validade das transações dos acúmulos.

As transações já calculadas são reexecutadas se ocorrer um erro, e o estado correto do acúmulo é atualizado na cadeia principal do Ethereum. Não para por aí - o sequenciador responsável por calcular e incluir a transação errônea recebe uma penalidade de corte.

Arbitrum é um exemplo de um acúmulo otimista do Ethereum. É uma solução de dimensionamento de camada dois que impulsiona transações rápidas de contratos inteligentes para a rede blockchain Ethereum.

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

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

Zero-Knowledge (ZK) acúmulos

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

Depois que as transações de acúmulos são verificadas e validadas, o acúmulo à prova de conhecimento zero envia uma prova criptográfica à cadeia principal do Ethereum, autenticando sua validade. Os contratos inteligentes tornam possível a verificação das transações de acúmulos.

ZK sync é uma solução L2 construída principalmente para escalar a rede blockchain Ethereum e aumentar sua capacidade de processamento de transações ou velocidade de processamento. 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 Ethereum quando concluídas. Scroll e Starkware são outros dois famosos rollups de conhecimento zero.

Como funcionam os acúmulos do Ethereum? Transações fora da cadeia e agrupamento de transações

Transação Off-Chain

Uma vez que os acúmulos são soluções de blockchain de Camada 2, eles não processam transações na rede principal do 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 do Ethereum.

Agrupamento de Transações

A agrupamento de transações compreende o processo de agrupar várias transações pelo sequenciador. O sequenciador facilita a cadeia principal do Ethereum ao remover algumas transações da cadeia principal do Ethereum e, em seguida, agrupá-las em uma única transação.

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

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

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

à prova de fraude

À 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 acúmulos otimistas.

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

Uma vez que uma transação errônea é identificada entre as transações agrupadas, ela é removida e reexecutada, após o que a transação revalidada é submetida de volta ao lote. O sequenciador responsável por incluir a transação errônea também é penalizado.

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

Tipos de prova de fraude: interativa de único round e interativa de múltiplos rounds

Prova de Fraude Interativa de Única Rodada

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

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

Desenvolvida pela Fundação Optimism, a pilha OP permite que os desenvolvedores criem blockchains que possam interoperar com a supercadeia Optimism. Usando o sistema de prova de fraude interativa de uma única rodada, a pilha OP facilita a prevenção de fraudes em blockchains.

Prova de Fraude Interativa de Múltiplas Rodadas

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

O operador frequentemente divide o bloco de acúmulos desafiado em metades iguais e subsequentemente em pedaços muito menores até que o desafiante detecte o erro. Durante esse processo, ocorre uma comunicação constante entre o operador e o desafiante.

Embora a prova interativa de um único round seja uma maneira muito mais rápida de verificar a validade de uma transação, ela é cara. Por outro lado, embora muito mais longa, a prova interativa de vários rounds é mais econômica e eficiente para resolver disputas com acordos complexos de contratos inteligentes.

Arbitrum, a solução de escalonamento L2, utiliza o sistema de prova de fraude interativa de várias rodadas. Como discutido anteriormente, o Arbitrum melhora a capacidade de processamento da blockchain Ethereum, comprimindo transações e reduzindo as taxas 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 proteger a blockchain. Ela comprime os dados em uma rede blockchain para que os usuários não precisem baixar a blockchain inteira.

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

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

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

Benefícios da à prova de fraude: Baixo Custo Computacional, Simplicidade, Baixas Taxas de Gás

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

prova de validade

Prova de validade, também conhecida como prova de conhecimento zero, é um mecanismo de prova de blockchain usado para verificar a autenticidade ou validade de dados publicados por acúmulos de conhecimento zero.

Esta validade compreende três entidades: O provador, verificador e testemunha.

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

Ao mesmo tempo que o comprovador e verificador se comunicam, é importante observar que o conteúdo da testemunha (ou informação compartilhada) não é divulgado.

Como funciona a prova de validade? Compromissos polinomiais

Polynomial Commitment

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 verificar e validar a autenticidade e correção das transações de acúmulos é muito mais seguro e difícil de quebrar, portanto eficiente na prevenção de fraudes na rede blockchain Ethereum.

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

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

Conclusão

Integrar à prova de fraude e prova de validade nos acúmulos do Ethereum significativamente melhorou a eficiência e segurança da rede. Os desenvolvedores e usuários podem aproveitar os benefícios dos acúmulos enquanto mantêm a integridade do ecossistema do Ethereum.

À medida que a blockchain Ethereum evolui, a importância de soluções escaláveis e seguras só crescerá. Os acúmulos Ethereum, impulsionados por à prova de fraude e prova de validade, poderiam desempenhar um papel fundamental na formação do futuro da tecnologia blockchain.