Prólogo

Ethereum opera bajo el principio de que cada nodo almacena y ejecuta cada transacción enviada por los usuarios. Para escalar toda la red, Ethereum ha adoptado la solución Rollup. En pocas palabras, traslada la mayor parte del procesamiento de transacciones fuera de la cadena (L2), reduciendo así la carga en la red principal de Ethereum (L1) y disminuyendo las tarifas de transacción. Rollup = un conjunto de contratos inteligentes en L1 + una red de nodos en L2, que incluye tanto contratos inteligentes en cadena como agregadores fuera de cadena. Depende de Ethereum para liquidación, consenso y disponibilidad de datos, siendo responsable únicamente de la ejecución de transacciones. Los nodos de la red L2 están compuestos por varias partes, siendo el secuenciador el más crítico. Sin embargo, en la actualidad, los secuenciadores de Rollups enfrentan problemas de centralización.

Rollup y Sequencer

Rollup es una solución de escalado para Ethereum (L1) que ejecuta transacciones fuera de la cadena y las empaqueta en bloques. Para cada bloque, Rollup publica los datos necesarios para reconstruir el estado de la cadena (como fuente de disponibilidad de datos) en la capa de disponibilidad de datos y publica pruebas de la corrección de la ejecución fuera de la cadena en la capa de liquidación. Los Rollups se presentan en dos tipos: en el caso de ZK-rollup, se publica una prueba de conocimiento cero con cada bloque, mientras que, en el caso de Optimistic rollup, una prueba de fraude solo se publica cuando surge una disputa. Después de EIP-4844, cuando la publicación de datos cambia a blobs, esta capa podría ser referida como la “capa de publicación de datos”. Los contratos inteligentes de Rollup en L1 verifican las pruebas publicadas. Cada Rollup tiene uno o más puentes para habilitar la transferencia de datos entre cadenas, así como depósitos y retiros.

En la lógica de implementación de Rollup, el secuenciador es un componente clave responsable de recibir solicitudes de transacciones en L2, determinar su orden de ejecución y empaquetar las transacciones en lotes que finalmente se envían al contrato inteligente de Rollup en L1. Esto juega un papel crucial en mejorar la eficiencia del procesamiento de transacciones y reducir costos.

La funcionalidad y los principios de funcionamiento del secuenciador se pueden resumir en cuatro partes principales:

1. Transacciones de recepción: El secuenciador recibe solicitudes de transacción de usuarios o aplicaciones. Estas transacciones se procesan primero en L2, en lugar de directamente en la red principal de Ethereum.
2. Ordenando transacciones: El secuenciador es responsable de ordenar las transacciones recibidas, determinando su secuencia de ejecución. Este proceso es similar a lo que hacen los mineros de Ethereum antes de empaquetar las transacciones en bloques.
3. Empaquetar transacciones: El secuenciador empaqueta las transacciones ordenadas en lotes que contienen información resumida de múltiples transacciones.
4. Presentación a L1: Finalmente, el secuenciador envía los lotes de transacciones empaquetadas a la red principal de Ethereum (L1) para liquidación y almacenamiento de datos. Esto permite que L1 verifique y almacene las actualizaciones de estado de L2.

Aunque la tecnología Rollup proporciona una solución efectiva de escalabilidad, todavía existen algunos problemas en el diseño e implementación de los secuenciadores, siendo el problema de centralización el más importante. La mayoría de los proyectos de Rollup actualmente dependen de secuenciadores centralizados, generalmente controlados por una sola entidad o unas pocas entidades, lo que plantea los riesgos obvios de falta de transparencia y puntos únicos de falla.

Dejando de lado las explicaciones rígidas anteriores, las discusiones sobre soluciones de secuenciador descentralizadas para L2, como se menciona en los artículos anteriores de YBB Capital, ya sea la solución L2 de Metis, que abre directamente el staking de nodos de pool de secuenciador al mercado, o el proyecto independiente Espresso, su esencia es la distribución de la 'tarta de beneficios' de la secuenciación y las expectativas de futuro del mercado hype. Por lo tanto, el interés y la corrección ortodoxa son puntos clave inevitables.

Antecedentes históricos y diseño de Based Rollup

Fuente de la imagen: @drakefjustin

El concepto de Rollup fue propuesto por primera vez por el fundador de Ethereum, Vitalik Buterin, quien inicialmente imaginó lograr un estado de "Total Anarquía" completamente sin restricciones para permitir una expansión ilimitada de transacciones. Dadas las problemas actuales con los secuenciadores, en 2023, el Investigador de Ethereum Justin Drake propuso una solución llamada Rollups Basados, donde los secuenciadores son gestionados por el propio Ethereum L1. Los detalles son los siguientes (fuente: ver enlace de extensión 1):

Definición:

“Cuando la secuenciación de Rollup es impulsada por la capa base (L1), nos referimos a ella como secuenciación de Rollup basada en L1 o impulsada por L1. Específicamente, un Rollup basado en L1 significa que el próximo proponente de L1 puede trabajar sin permiso con buscadores y constructores de L1 para incluir el próximo bloque de Rollup en el próximo bloque de L1.”

Ventajas:

Liveness: Based Rollup disfruta de las mismas garantías de liveness que L1. Tenga en cuenta que los Rollups no basados con escape hatches tienen un liveness reducido (los escape hatches son un mecanismo de seguridad en los Rollups que permiten a los usuarios retirar de forma segura activos de L2 de vuelta a la cadena principal L1 en caso de problemas del sistema Rollup. Es similar a una salida de emergencia).

Garantías de liquidación más débiles: Las transacciones a través de las salidas de emergencia deben esperar un período de tiempo antes de que se garantice la liquidación.

MEV de la censura: los Rollups con escape hatches son vulnerables a los efectos adversos de MEV de la censura de secuenciadores a corto plazo durante el período de tiempo de espera.

Efectos de red en riesgo: Las salidas masivas desencadenadas por fallas de vitalidad del secuenciador (por ejemplo, un ataque del 51% en los mecanismos de secuenciación PoS descentralizados) perturbarán los efectos de red de Rollup. Tenga en cuenta que, a diferencia de L1, Rollup no puede recuperarse elegantemente de las fallas de vitalidad del secuenciador utilizando el consenso social. En todos los diseños de Rollup no basados conocidos, las salidas masivas son la espada de Damocles.

Penalización de gas: Las transacciones liquidadas a través de salidas de emergencia suelen incurrir en una penalización de gas para los usuarios (por ejemplo, debido a la compresión de datos no óptima de transacciones no empaquetadas en lotes).

Descentralización: Basado en Rollup hereda la descentralización de L1, reutilizando naturalmente la infraestructura de búsqueda-construcción-propuesta de L1. Se incentiva a los buscadores y constructores de L1 a incluir bloques de Rollup en sus bloques de L1 para extraer el MEV de Rollup. Esto a su vez incentiva a los proponentes de bloques de L1 a empaquetar bloques de Rollup en L1.

Simplicidad: La secuenciación basada en Rollup es la más simple, incluso más simple que la secuenciación centralizada. Rollup basado no requiere verificar las firmas del secuenciador, puertas de escape o consenso externo de PoS.

Nota histórica: En enero de 2021, Vitalik se refirió a la secuenciación basada en L1 como "Anarquía Total", lo que tenía el riesgo de que se presentaran múltiples bloques de Rollup simultáneamente, lo que llevaba a un desperdicio de gas y carga de trabajo. El esquema actual de Separación de Propositor-Constructor (PBS) puede controlar estrictamente la secuenciación de L1, permitiendo como máximo un bloque de Rollup por bloque de L1, y sin desperdicio de gas. Cuando el bloque n+1 de Rollup (o para k >= 1, n+k) incluye la prueba SNARK del bloque n, se puede evitar el desperdicio de pruebas de ZK-rollup.

El costo: la sobrecarga de gas de Based Rollup es cero, ni siquiera requiere verificar firmas de secuenciadores descentralizados o centralizados. La simplicidad de Based Rollup reduce los costos de desarrollo, acorta los tiempos de lanzamiento y minimiza la exposición a vulnerabilidades del código. La secuenciación de Based Rollup también es libre de tokens, evitando las cargas regulatorias asociadas con secuenciadores basados en tokens.

L1 Alineación Económica: El MEV derivado de Based Rollup fluye naturalmente a su base L1. Este flujo fortalece la seguridad económica de L1 y, en el caso de la quema de MEV, aumenta la escasez económica de los tokens nativos de L1. Esta estrecha alineación económica con L1 puede ayudar a construir la legitimidad de Based Rollup. Es importante destacar que, a pesar de sacrificar los ingresos de MEV, Based Rollup conserva la opción de obtener ingresos de las tarifas de congestión de L2 (por ejemplo, en forma de tarifas base de EIP-1559).

Soberanía: A pesar de delegar la secuenciación a L1, Gate Rollup mantiene la soberanía. Gate Rollup puede tener un token de gobernanza, cobrar tarifas base y utilizar los ingresos de estas tarifas base según corresponda (por ejemplo, Optimism financia bienes públicos).

Desventajas:

Sin ingresos de MEV: Based Rollup cede MEV a L1, limitando sus ingresos a las tarifas base. Contrariamente a la intuición, esto podría aumentar los ingresos totales de Based Rollup. La razón es que el panorama de Rollup parece ser de ganador se lo lleva todo, donde el Rollup exitoso puede aprovechar la seguridad, descentralización, simplicidad y consistencia de Based Rollup para lograr la dominación y, en última instancia, maximizar los ingresos.

Secuenciación restringida: Delegar la secuenciación a L1 reduce la flexibilidad de la secuenciación. Esto hace que ciertos servicios de secuenciación sean más difíciles, o incluso imposibles:

Preconfirmación: La preconfirmación rápida no es un problema para la secuenciación centralizada y se puede lograr a través del consenso externo de PoS. El uso de la secuenciación L1 para una preconfirmación rápida es una pregunta abierta, con muchas direcciones de investigación prometedoras, incluyendo EigenL, Listas de Inclusión y Bonos de Constructor.

Primero en llegar, primero en ser servido (FCFS): Es incierto si la secuenciación FCFS al estilo Arbitrum se puede implementar en Based Rollup. EigenL puede proporcionar una superposición FCFS para Based Rollup secuenciado en L1.

Nombrar:

El nombre "Based Rollup" proviene de su cercanía a la cadena base (Base L1). Esto entra en conflicto coincidentemente con el reciente anuncio de la cadena Base de Coinbase. Curiosamente, Coinbase compartió dos objetivos de diseño en su anuncio de Base:

Tokenlessness: "No tenemos planes de emitir un nuevo token de red." Descentralización: "Planeamos descentralizar progresivamente la cadena de bloques con el tiempo."

Base puede lograr la descentralización sin tokens al convertirse en un Based Rollup.

Fuente de la imagen: @jchaskin22

En resumen, Based Rollup permite a cualquiera escalar los bloques de Rollup, publicando los cambios de estado de transacción secuenciados en L1 para extraer MEV de L2, con toda la secuenciación y seguridad proporcionada por Ethereum L1. Este enfoque evita la necesidad de un consenso externo de PoS y tokens específicos de Rollup. En comparación con otros Rollups que requieren una función esencial de “puerta de escape de emergencia” para proteger los activos, la visión de Based Rollup elimina esta necesidad, asegurando la finalización suave de transacciones en Rollup siempre que Ethereum siga funcionando de manera segura.

Basado en Rollup y Taiko Labs

Image Source: Sitio web oficial de Taiko

Taiko Labs es el equipo principal que desarrolla y promociona Based Rollup, una solución de escalado de capa 2 de Ethereum. Su visión es abordar los problemas de escalabilidad de la red principal de Ethereum a través de tecnologías innovadoras como Based Rollup. Taiko Labs tiene tres características principales:

1. Totalmente equivalente a Ethereum (Tipo 1) ZK-EVM: Utilizando un zkEVM de Tipo 1 que ofrece plena compatibilidad con Ethereum, los desarrolladores pueden migrar sin problemas aplicaciones descentralizadas (dApps) entre Ethereum y Taiko sin preocuparse por fallos en la ejecución de contratos inteligentes.
2. Código Abierto: Todo el código fuente de Taiko está disponible en GitHub, lo que permite a cualquier persona ver, compilar o modificarlo. Este enfoque de código abierto garantiza que el desarrollo de la tecnología blockchain no se limite a un pequeño equipo, sino que incluya contribuciones de una comunidad global de desarrolladores.
3. Totalmente descentralizado: Además de garantizar una alta compatibilidad con EVM, Taiko se compromete a lograr una plena descentralización. Taiko planea presentar bloques y generar zkPs a través de proponentes y validadores descentralizados, asegurando la naturaleza descentralizada del protocolo.

Taiko tiene como objetivo construir un ZK-EVM Tipo 1 totalmente equivalente a Ethereum, como mencionó Vitalik Buterin en 'Los diferentes tipos de ZK-EVM' (ver Enlace de Extensión 2). Esta búsqueda de equivalencia total e intransigente con Ethereum apunta a una compatibilidad completa para verificar los bloques de Ethereum (al menos la capa de ejecución, excluyendo el consenso de la cadena beacon pero incluyendo todas las transacciones, contratos inteligentes y lógica de cuentas sin reemplazar el hash, los árboles de estado/transacciones y otra lógica de consenso). Por lo tanto, en comparación con otros tipos, el Tipo 1 es la solución más compleja y desafiante para acercarse a la solución nativa.

Fuente de la imagen: Vitalik Buterin: "Los diferentes tipos de ZK-EVMs"

Otras Estructuras Principales:

Base Competitive Rollup (BCR)

Base Competitive Rollup es una solución innovadora de escalado de blockchain desarrollada por Taiko Labs. BCR tiene como objetivo mejorar la eficiencia y la seguridad de Rollup a través de un mecanismo competitivo, lo que permite a diferentes participantes competir libremente en la presentación de bloques y la generación de pruebas, mejorando así el rendimiento y la descentralización general de la red.

Características:

1. Competencia Abierta: Permite a cualquier participante elegible competir en la presentación de bloques y generación de pruebas. Este mecanismo abierto reduce el control centralizado y mejora la descentralización de la red. Los competidores tienen incentivos para ofrecer mejores servicios y ganar recompensas y tarifas de transacción.
2. Escalado Eficiente: Mejora efectivamente la eficiencia de generación y verificación de bloques. Varios competidores pueden trabajar en paralelo, evitando puntos únicos de falla y mejorando la velocidad de procesamiento de transacciones y la escalabilidad de la red.
3. Seguridad: A través de un mecanismo competitivo de múltiples partes, se mejora la resistencia al ataque del sistema. Los bloques y pruebas generados por múltiples partes aumentan la transparencia y seguridad del sistema, lo que dificulta que una sola entidad lo controle o ataque.

Ventajas:

1. Compatibilidad con EVM: BCR es completamente compatible con la Máquina Virtual de Ethereum (EVM), lo que permite que los contratos inteligentes y dApps existentes de Ethereum migren fácilmente a BCR sin modificaciones significativas.
2. Alta capacidad de procesamiento: Dado que BCR puede procesar transacciones y generar bloques en paralelo, la capacidad de procesamiento de la red se incrementa significativamente, siendo capaz de manejar volúmenes de transacciones más altos al tiempo que reduce los costos y la latencia de las transacciones.
3. Descentralización: El mecanismo descentralizado de generación de bloques y de prueba garantiza la descentralización de la red, reduciendo el riesgo de control por entidades centralizadas.

Desventajas:

1. Mayor complejidad: La complejidad del sistema requiere algoritmos sofisticados y protocolos para coordinar la generación de bloques y la verificación entre múltiples competidores. Los contratos inteligentes pueden necesitar lógica adicional para manejar los resultados competitivos.
2. Posibles problemas: En el mecanismo competitivo de BCR, varios competidores calculando y enviando bloques simultáneamente pueden llevar a un aumento en las tarifas. Los usuarios pueden enfrentar costos de transacción más altos, especialmente durante períodos ocupados o altamente competitivos. Además, los nodos grandes ricos en recursos pueden dominar la competencia, lo que lleva a la centralización.

BBR (Based Booster Rollup)

En BBR, un Booster es un participante especial responsable de optimizar lotes de transacciones, comprimir datos de transacciones y procesar múltiples lotes de transacciones en paralelo. Su función principal es separar la ejecución y el almacenamiento, asegurando que mientras L2 maneja la ejecución, L1 permanece descentralizado, y las direcciones de contratos inteligentes se mantienen consistentes en L1 y todos los BBRs.

Sin embargo, BBR enfrenta desafíos como el aumento de la complejidad del sistema, el consumo de recursos y la posible centralización. Los desarrollos futuros requerirán una mayor optimización y expansión para satisfacer las demandas en evolución de la tecnología blockchain.

Image Source: Taiko Labs

Conclusión

Actualmente, Based Rollup representa un cambio significativo en los métodos de escalado de capa 2 de Ethereum. Delega la secuenciación de Rollup directamente a los proponentes de la Capa 1, utilizando el diseño de separación de proponentes-constructores. Esto permite que la Capa 1 realice todos los roles de secuenciación para Rollup. Al mismo tiempo, extiende MEV, permitiendo a los buscadores de L2 agrupar transacciones y enviarlas a los constructores de L2, que también son buscadores de L1. Estos bloques completos de L2 luego se convierten en parte de los bloques de L1, que en última instancia son procesados por los constructores de L1 y la mainnet de Ethereum.

Si bien queda por ver si Based Rollup puede considerarse la solución definitiva para Rollups, innegablemente representa una gran innovación en la escalabilidad de la Capa 2 de Ethereum, proporcionando una solución más segura y descentralizada. Si aplicamos el mismo pensamiento al ecosistema de Bitcoin, lograr una VM nativa y descentralizada con la extensibilidad de Ethereum sin duda será un desafío. La industria entera todavía tiene un largo camino por recorrer para resolver el problema de la escalabilidad verdaderamente descentralizada.

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