Em outubro de 2020, o co-fundador do Ethereum, Vitalik Buterin, apresentou o "Centro de Planejamento do Ethereum Centrado em Rollups". Atualmente, vivemos em um ecossistema dominado por vários Rollups. Embora o roteiro do Rollup do Ethereum tenha trazido vantagens significativas, como melhorar a experiência do usuário, também desencadeou uma série de novos desafios. Por exemplo, os desenvolvedores muitas vezes enfrentam dilemas de fragmentação e tomada de decisão ao lidar com um ecossistema Rollup diversificado. Além disso, sequenciadores centralizados levaram a problemas como censura de transações e exploração de valor minerável (MEV), o que faz com que alguns usuários enfrentem custos ou experiências operacionais injustas.

As principais soluções atuais incluem sequenciadores compartilhados e pacotes cumulativos baseados para resolver os problemas colocados por sequenciadores centralizados. Os sequenciadores compartilhados oferecem serviços de sequenciamento unificados para várias cadeias de camada 2, mas, como terceiros, eles carregam problemas de confiança e mecanismo de incentivo. Os Rollups Baseados em Rollups, por outro lado, dependem dos proponentes do Ethereum L1 para sequenciamento, o que aumenta a descentralização. No entanto, o tempo de confirmação da transação depende do tempo de bloqueio do Ethereum L1 (cerca de 12 segundos), que não pode alcançar uma finalidade rápida.

O Antecedente Histórico das Pré-confirmações

Pré-confirmações, ou “Pré-confs,” podem ser entendidas como uma forma de “visualização fiável antes da confirmação final.” Uma simples analogia é quando faz uma reserva num restaurante: o restaurante confirma a sua reserva, mas ainda não chegou. Isto é uma forma de pré-confirmação. Recebeu um compromisso de confiança que garante um lugar para si à hora especificada, poupando-lhe o tempo que de outra forma passaria à espera na fila.

As pré-confirmações não são um conceito novo. Nos primeiros dias do desenvolvimento do Bitcoin, a comunidade do Bitcoin introduziu o conceito de "0conf". Isto referia-se a tratar uma transação como válida antes de a rede Bitcoin confirmá-la totalmente. Isto reduziu o tempo de espera para a confirmação final da transação. Em 2023, Uri Klarman estendeu esta ideia para o Ethereum apresentandoO conceito de "Pré-confirmações Encadeadas". A ideia principal é que os pré-confirmadores futuros não só possam pré-confirmar a transação atual, mas também herdar as pré-confirmações feitas por todos os pré-confirmadores anteriores. Primev então continua a@muratlite/primev-v01#O que é Primev">explorou este conceito, propondo um mecanismo de licitação inovador chamado “Pré-confirmar (Pré-conf)” que permite a uma aliança de construtores de blocos comprometer-se a incluir uma transação em blocos futuros dentro de uma janela de tempo específica, para que os usuários possam participar na licitação de pré-confirmação.

(Primev está a desenvolver mev-commit, uma plataforma descentralizada projetada especificamente para coordenar transações MEV. Ao usar compromissos criptográficos em tempo real e mecanismos de licitação eficientes, ajuda os usuários e provedores a garantir a confiabilidade e velocidade das transações. É aplicável a cenários complexos que exigem confirmação e execução rápidas, como pré-confirmações e outras estratégias de negociação de alta frequência.

Justin Drake avançou ainda mais este conceito ao propor a ideia de “Pré-confirmações baseadasAtualmente, muitos sistemas de Camada 2 usam sequenciadores centralizados, que oferecem uma vantagem significativa ao fornecer pré-confirmações. Esta confirmação indica que o sequenciador se comprometeu a incluir a transação do usuário num bloco futuro. No entanto, esta confirmação não é final; os utilizadores ainda podem encontrar reordenação ou cancelamento de transações. O mecanismo de “Pré-confirmação Baseada” proposto por Justin Drake tem como objetivo fornecer pré-confirmação imediata, garantindo ao mesmo tempo que a L1 conclui a sequenciação descentralizada (Rollup Baseado).

A Proposta e Otimização do Mecanismo Baseado em Pré-confirmações

O conceito de Based Rollups foi introduzido pela primeira vez por Vitalik Buterin em seu artigo de 2021“Um Guia Incompleto para Rollups”Neste artigo, Vitalik introduziu a ideia de “Total Anarchy,” que descreve um ambiente totalmente descentralizado onde qualquer pessoa poderia enviar lotes de transações a qualquer momento, sem restrições.

Em março de 2023, Justin Drake esclareceu ainda mais o conceito de Rollups Baseados em seu artigo.“Baseado em rollups - superpoderes da sequenciação L1”. Quando a sequência de um Rollup é impulsionada pelo L1, é chamada de Rollup Base ou Rollup sequenciado pelo L1. Nesta arquitetura, a geração e sequência dos blocos Rollup são realizadas por proponentes no L1, que podem colaborar com pesquisadores e construtores para incluir diretamente blocos Rollup nos blocos L1. Vale ressaltar que, por padrão, os blocos Rollup Base são construídos pelos construtores L2, portanto, os Rollups Base não adicionam ao fardo dos validadores L1.

Para mais detalhes sobre os Rollups Baseados, você pode conferir o artigoO que é o Based Rollup, herdando a vitalidade do Ethereum?

Ao transferir a responsabilidade de sequenciamento de transações para L1, os Rollups baseados herdam a segurança e a vivacidade de L1, ao mesmo tempo que otimizam o desempenho de L2. Este mecanismo traz várias vantagens, como a redução de custos de infraestrutura e operacionais para L2. No entanto, permanecem desafios, como o fato de que a maior parte do MEV (Valor Extraível pelo Minerador) gerado pelos Rollups baseados flui para L1. No entanto, isso não é um problema maior, uma vez que os Rollups centralizados geram receita principalmente a partir das taxas de transação de L2 e das oportunidades de MEV, sendo as primeiras a principal fonte de receita e as segundas exigindo custos significativos de infraestrutura e manutenção. Os Rollups baseados preservam as taxas de transação de L2 como sua principal fonte de receita, enquanto terceirizam o papel de proponentes para os construtores de L1, reduzindo assim os custos de infraestrutura e operacionais. Outro desafio é que os Rollups baseados não podem alcançar uma finalidade de transação rápida. Visto que os tempos de confirmação de transação do Rollup baseado dependem inteiramente dos tempos de bloco do Ethereum L1 (atualmente cerca de 12 segundos), isso contrasta fortemente com as rápidas confirmações suaves fornecidas pelos sequenciadores centralizados.

Para resolver o problema da velocidade de confirmação de transações em Based Rollups, Justin Drake introduziu o conceito de Baseado em pré-confirmaçõesem novembro de 2023. Utiliza a execução de Slash para fornecer pré-confirmação para Rollups Baseados. Na proposta inicial, Justin Drake delineou dois pré-requisitos-chave: primeiro, os proponentes de L1 devem aderir a condições de penalização adicionais para se tornarem pré-confirmadores (um mecanismo de re-staking); segundo, os proponentes de L1 devem ser capazes de impor a inclusão de transações on-chain (listas de inclusão).

Posteriormente, Justin Drake otimizadoa proposta, que permite que os Rollups usem o Ethereum L1 para sequenciação e pré-confirmação compartilhadas sem a necessidade de um hard fork. Na nova proposta, alguns validadores se tornam voluntariamente sequenciadores, enquanto validadores que não desejam sequenciar transações se tornam “includers”. Includers podem incluir transações, mas não as sequenciam. Sequenciadores podem reordenar transações dos includers e até inserir transações adicionais. Os usuários podem enviar transações de duas maneiras: primeiro, enviando a transação para um mempool de backup e pagando uma pequena taxa para os includers a incluírem; segundo, comunicando-se com o próximo sequenciador, pagando uma taxa de pré-confirmação mais alta para solicitar pré-confirmação. Se o sequenciador não conseguir liquidar a transação dentro dos slots designados, os includers ainda podem processar essas transações.

Comparado à proposta inicial, a solução otimizada aproveita diretamente a segurança econômica do Ethereum L1, o que permite que os proponentes do L1 se tornem sequenciadores voluntariamente, sem medidas adicionais de penalização. Isso reduz a dependência de infraestrutura extra.

Da Conceito à Prática: A Aplicação de Pré-Confirmações Baseadas

Taiko: O pioneiro no desenvolvimento e promoção de rollups baseados

Desde a segunda metade de 2023, Taiko tem vindo a evoluir para se tornar um Rollup Baseado. Como um Rollup Baseado, Taiko depende de um sistema de proponentes descentralizado, onde os proponentes executam clientes específicos (taiko-geth) e se mantêm sincronizados com a mempool L2. Quando um proponente deteta um lote de transações que pode formar um bloco lucrativo, eles submetem o bloco pré-compilado ao Ethereum L1.

No fluxo de processamento de transações, as transações submetidas pelo utilizador no Taiko entram primeiro na mempool L2. Os pesquisadores L2 procuram transações lucrativas dentro da mempool e agrupam-nas em lotes de transações L2. Os pesquisadores L1, como proponentes de blocos L2, ordenam então estes lotes de transações L2 em blocos L2, que são subsequentemente incluídos nos seus pacotes de transações L1 e integrados num bloco L1. Por fim, os validadores L1 verificam e submetem estes blocos à cadeia principal Ethereum para garantir a finalidade da transação.

Para melhorar a eficiência, o Taiko introduz um mecanismo de pré-confirmação. Os proponentes podem publicar informações de pré-confirmação para outros participantes na rede antes de oficialmente submeterem um bloco. Isso os notifica quais transações serão incluídas no próximo bloco. Além disso, os proponentes podem regularmente publicar pequenos lotes de pré-confirmação em sequência para os construtores de blocos, que então podem optar por liberar essas transações pré-confirmadas em lotes menores para o L1, em vez de um único bloco de dados grande, reduzindo assim os custos de publicação de dados.

Além disso, num sistema descentralizado de proponentes, vários proponentes podem tentar submeter blocos contendo as mesmas transações simultaneamente. Em tais casos, apenas um bloco será aceite pela L1, e os outros serão revertidos, e os proponentes sem sucesso perderão as suas taxas de bloco. Para mitigar este potencial conflito, o Taiko introduz um mecanismo de eleição de líder. Em qualquer momento, apenas um proponente é eleito como líder, concedendo-lhe direitos exclusivos para finalizar o bloco. Isto garante que o bloco criado pelo líder seja adicionado à blockchain, enquanto os blocos criados por outros proponentes são descartados, evitando assim múltiplos blocos em conflito e perdas de taxas para proponentes falhados.

Puffer UniFi: Remodelando o Ecossistema da Cadeia de Aplicativos Descentralizados

Puffer Financetambém introduziu uma solução baseada em pré-confirmação, Puffer UniFi. Como um Rollup Baseado, a sequência de transações na UniFi é terceirizada para o Ethereum L1, enquanto o mecanismo de pré-confirmação no Puffer UniFi é implementado através da solução nativa do Puffer.validadores de re-aplicação.

Em termos de processo, as transações submetidas pelos utilizadores são primeiro tratadas pelos validadores do Puffer, que estão registados como nós de "Native Restaking" na Ethereum. Os validadores fornecem compromissos de pré-confirmação aos utilizadores em aproximadamente 100 milissegundos, o que rapidamente os informa de que as suas transações foram recebidas e serão incluídas em blocos futuros. Para garantir que os validadores cumpram os seus compromissos de pré-confirmação, o Puffer também implementou o mecanismo UniFi AVS, que impõe condições de penalização adicionais aos validadores. Após fornecer a pré-confirmação, os validadores do Puffer empacotam essas transações com outras e submetem os blocos à Ethereum L1. Finalmente, o Contrato de Sequenciamento do Puffer, parte do contrato inteligente Puffer UniFi, aceita transações em lote e garante que o estado da transação tenha sido confirmado e não possa ser revertido.

De acordo com o mais recente roadmap, O teste da rede de prova UniFi da Puffer está programado para ser lançado em setembro de 2024, e espera-se que o mecanismo AVS UniFi entre em funcionamento no quarto trimestre de 2024, juntamente com a mainnet UniFi.

A visão do Puffer UniFi é resolver a atual fragmentação de liquidez entre as cadeias. No futuro, as aplicações construídas no Puffer UniFi serão consideradas como cadeias de aplicação independentes. Essas cadeias de aplicação dependem dos mecanismos de sequenciamento e pré-confirmação L1 fornecidos pelo UniFi, o que reduz os custos de desenvolvimento e permite a interoperabilidade perfeita com outros Rollups sequenciados L1 ou cadeias de aplicação. Por exemplo, considere a usuária Alice, que deseja usar tokens do Rollup A como garantia para pegar empréstimo de ativos no Rollup B. Como tanto o Rollup A quanto o Rollup B dependem dos mesmos validadores L1 do Ethereum para a sequenciação de transações, o validador pode lidar com as transações da Alice em ambos os Rollups dentro do mesmo bloco Ethereum. Isso permite que Alice opere em diferentes Rollups sem a necessidade de pontes complexas entre cadeias.

O que mais vale a pena assistir?

Além dos dois projetos mencionados acima, existem outros desenvolvimentos importantes relacionados às pré-confirmações. Por exemplo, a Primev lançou a plataforma mev-commit, que pode fornecer serviços de pré-confirmação para qualquer Based Rollup. A Primev também propôs uma solução combinando mev-commit e listas de inclusão (IL) para pré-confirmações de blob. Enquanto isso, o Espresso tem @EspressoSystemsintroduziu o modelo de pré-confirmação prometida pelo proponente, permitindo que cada Rollup personalize a ordem de sequenciamento e as condições de penalização das pré-confirmações prometidas pelo proponente. Spire tem lançadoo Registo de Pré-confirmação, um sistema onde os proponentes (como grandes operadores e independentes stakers) podem publicar garantias em ETH. A Chainbound também tem reveladoBolt, um protocolo que permite aos proponentes do Ethereum fazerem compromissos sobre o conteúdo dos seus blocos.

Além disso, para simplificar a experiência do usuário e coordenar melhor os pedidos de pré-confirmação, os pesquisadores estão explorando a introdução de gateways de pré-confirmação para abstrair a complexidade das pré-confirmações dos usuários. Através dos gateways, os proponentes podem delegar seus direitos de pré-confirmação, e o gateway lida com tarefas mais complexas, como a comunicação com os usuários e a manutenção da disponibilidade dos nós completos. Projetos notáveis de gateways de pré-confirmação incluem Aestus, Titã, e Ultra Sound.

Face à fragmentação atual da liquidez dentro do ecossistema Rollup, os Rollups Baseados são amplamente vistos como uma solução potencial eficaz. Por exemplo, Adam Cochran, um parceiro da Cinneamhain Ventures, twittou que os Rollups Baseados poderiam resolver os desafios econômicos da Camada 2 da Ethereum. A pré-confirmação desempenha um papel crucial na melhoria da experiência do usuário dos Rollups Baseados. À medida que vários protocolos importantes continuam a fazer progressos positivos, continuaremos a monitorar os últimos desenvolvimentos nesta área.

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