1. Sistema de Prova e Prova Otimista

Vamos voltar aos fundamentos da blockchain. A blockchain é essencialmente uma máquina de estados. O seu estado muda através de transações, e este estado partilhado alterado é usado pelos participantes. É crucial garantir que todos os participantes concordem com o estado partilhado. Para promover um melhor acordo e eliminar a necessidade de confiança em partes específicas, a blockchain foca-se na descentralização. No entanto, esta descentralização pode restringir a escalabilidade, tornando difícil acomodar mais transações. Estes problemas formam o trilema da blockchain.

Ethereum, como uma das primeiras blockchains de contratos inteligentes, liderou a criação de rollups. Neste modelo de rollup, a execução é separada do Ethereum, mas permanece um sistema para verificar a validade e punir atividades maliciosas. A abordagem para construir este sistema foi dupla. O primeiro método foi otimista, onde o próximo estado é pré-confirmado e finalizado com um buffer para um período de desafio. O segundo método foi aproveitando uma prova de validade com zk, onde a mudança de estado pode ser verificada com uma prova zk on-chain em um processo de verificação de baixo custo. Enquanto as sidechains eram outra opção, eu as excluí devido à sua baixa dependência do Ethereum para liquidação.

Devido à simplicidade de implementação, a prova otimista (também conhecida como prova de fraude, prova de falha) foi usada na produção como um método dominante para a liquidação das alterações de estado do rollup.

1.1 Estado do Sistema de Prova - ZK e OP

Pensava-se que o sistema de prova zk em breve se tornaria dominante, com o sistema de prova otimista perdendo terreno. Espera-se geralmente que o sistema de prova zk ofereça menor custo e finalização mais rápida para rollups. Foram feitos avanços significativos em termos de geração de prova, com experiências realizadas na construção de zkVMs de uso geral com base em MIPS, RISC-V e Wasm. Estes incluem projetos como ZKM, RiscZero, Succint Labs e Fluent. Apesar dos claros benefícios de zk rollups, os desafios de desenvolver versões economicamente viáveis e seguras são substanciais. Atualizar VMs como a EVM também representa um desafio, pois é difícil incorporar novas funcionalidades sem causar alterações quebradas.

Devido a esses desafios, o sistema de prova otimista é atualmente o mais comum no ecossistema rollup, detendo a maioria dos TVLs,cerca de 75% do total de L2 TVL. Permanece incerto se essa dominância continuará no futuro. No entanto, há muitos desenvolvimentos para aprimoramento, com numerosas iniciativas voltadas para a melhoria do sistema de comprovação.

Origem: Blockchains (L2) | Mercados | Terminal de Token

1.2 O Que Está por Vir para o Sistema de Prova Otimista?

Estão a ser feitas pesquisas e desenvolvimentos ativos para melhorar o sistema de prova otimista e estes são feitos em três pontos principais como abaixo:

1. Reduzindo o custo
2. Descentralizando o processo de sequenciamento, desafiador e finalizador
3. Reduzindo a finalidade suave e dura

Foram feitos esforços significativos em todos os três domínios, alguns exemplos seriam a recente atualização do Dencun que incorporou o EIP-4844, compressão de dados melhorada e o desenvolvimento de um sistema de prova interativo. Arbitrum teve o seu novo

Antes de mergulhar na exploração detalhada dos avanços recentes em 'Part4', é fundamental ter uma compreensão profunda dos conceitos estabelecidos e do panorama atual. Para começar, devemos analisar a evolução do campo em '2. Desenvolvimento - História do Sistema de Prova Otimista' e mergulhar no panorama atual dos projetos de prova otimista em '3. Panorama Atual'.

2. Desenvolvimento - História do Sistema de Prova Otimista

O sistema de prova otimista não foi desenvolvido da noite para o dia. Numerosos pesquisadores e desenvolvedores contribuíram para a construção de um sistema de prova robusto para garantir sua operação sem problemas na produção, atualmente garantindo cerca de $18 BillionVamos rever os marcos alcançados no passado.

2.1 Passado - Voltando à História

Os rollups otimistas foram propostos pela primeira vez pelo pesquisador do Ethereum John Adler em 2019como uma solução de escalonamento de camada 2 para o Ethereum. A ideia central por trás dos rollups otimistas é mover a computação e o armazenamento de dados da mainnet do Ethereum para uma cadeia separada de camada 2, mantendo ainda as garantias de segurança do Ethereum. A principal motivação para o desenvolvimento dos Rollups Otimistas foi a congestão e as altas taxas de transação na mainnet do Ethereum. Com a crescente adoção de protocolos DeFi e NFTs, o Ethereum enfrentava problemas de escalabilidade que prejudicavam a experiência do usuário e a eficiência econômica.

Os rollups otimistas começaram a ser experimentados e desenvolvidos principalmente por duas equipas, Arbitrum e Optimism. Estes rollups têm como objetivo fornecer escalabilidade ao Ethereum, processando transações fora da cadeia e publicando dados de transação comprimidos e a raiz de saída na mainnet do Ethereum. Como forneceram custos mais baixos tanto para os utilizadores como para as dapps, a comunidade Ethereum adotou rapidamente. (O artigo inicial sobre Arbitrum pode ser encontrado em este link.)

Origem: TVL do Arbitrum em USD

A característica chave dos rollups otimistas foi a sua abordagem “otimista” - após uma simples verificação de validade da transação, eles assumem que todas as transações são válidas por padrão, e confiam em um mecanismo de prova de fraude onde os desafiantes podem contestar a validade das transações dentro de um período de tempo definido (tipicamente 7 dias). Se uma transação fraudulenta for detetada, é executada uma prova de fraude onchain para processar corretamente as transações. Esta abordagem otimista permitiu aos rollups otimistas alcançar melhorias significativas de escalabilidade em relação à mainnet do Ethereum.

Houve inúmeros desafios no passado. Inicialmente, projetos como Optimism usavam seu próprio EVM modificado chamado OVM, o que limitava sua compatibilidade com o EVM. Uma análise detalhada das modificações pode ser encontrada em este artigo esclarecedorpor Georgios Konstantopoulos da Paradigm. Os projetos também tiveram, e continuam a ter, uma abordagem centralizada para resolver mecanismos de reversão e desafio. Este método apresentou um compromisso de segurança, pois as transações não eram imediatamente finais e podiam ser revertidas se um número limitado de participantes detetasse fraude dentro da janela de desafio.

2.2 Presente - Melhorando mas Enfrentando Desafios

Os recentes desenvolvimentos no sistema de prova otimista significativamente melhoraram a eficiência e escalabilidade das soluções de Camada 2 da Ethereum, como Arbitrum e Optimism. Além da atualização Dencun da Ethereum, outras otimizações em rollups otimistas têm contribuído para a sua eficiência. Por exemplo, o Arbitrum tem-se concentrado em refinar os seus sistemas à prova de falhas para garantir a integridade e segurança dos dados.

O otimismo também fez progressos substanciais através da sua estratégia Superchain, que visa criar um ecossistema alinhado de várias L2s usando a Pilha OP. A Superchain está a aproveitar soluções DA personalizadas e alternativas, mensagens entre cadeias e sequenciamento partilhado para facilitar a interoperabilidade contínua e a escalabilidade melhorada.

Recentes melhorias no ecossistema Optimistic Rollup têm visto uma mudança de provas de fraude não interativas para interativas. Provas interativas envolvem um diálogo de ida e volta para identificar e corrigir eficientemente transações defeituosas. Essa mudança visa reduzir o custo computacional e a complexidade de verificação onchain.

3. Paisagem Atual

Vamos examinar o estado atual dos rollups, focando nos projetos que operam sob o sistema de prova otimista e seus desenvolvimentos.

Atualmente, duas entidades - Arbitrum e Optimism - estão principalmente trabalhando na melhoria do sistema de prova otimista. Outros projetos, como Initia, Dymension e Rollkit, estão desenvolvendo estruturas para seu ecossistema rollup.

Arbitrum e Optimism estão a esforçar-se para melhorar os aspetos tecnológicos da prova de fraude, enquanto outros projetos também estão a implementar abordagens interessantes. Vamos fazer uma breve revisão das suas atividades atuais e desenvolvimentos em curso.

3.1 Arbitrum - Prova Multi-Round e BoLD

Prova Multi-Round 3.1.1

O sistema de prova do Arbitrum utiliza um método de "prova de fraude multi-round" para verificar transações. Este processo ocorre principalmente fora da cadeia, com o estado final registado na blockchain do Ethereum para transparência.

A característica central deste sistema é a “árvore de afirmação”. Validadores, que postam títulos usando Ether, fazem afirmações sobre o estado de Arbitrum. Estas afirmações formam uma cadeia, com cada uma construindo a partir da última. No entanto, quando surgem afirmações conflituosas, a árvore divide-se em ramos, sinalizando uma possível fraude.

Resolver essas disputas envolve uma técnica interativa de prova chamada 'dissecação'. Os validadores envolvidos na disputa reduzem sistematicamente sua discordância até que reste apenas uma única operação. Essa operação é então executada na Camada 1 do Ethereum para determinar sua validade.

Os passos são os seguintes:

1. Dois validadores têm uma discordância sobre o estado do Arbitrum.
2. Eles reduzem gradualmente a sua disputa a apenas um passo computacional.
3. Este passo é então executado na Camada 1 da Ethereum para verificar qual validador está correto.

A abordagem do Arbitrum destaca-se pela sua eficiência. Ao isolar e examinar apenas a computação em disputa, evita o processo mais dispendioso de reexecutar a transação inteira no Ethereum, como é feito nas provas de fraude de único round da Optimism. Uma vez que as provas de fraude de único round requerem a computação completa na cadeia L1/

3.1.2 Arbitrum BoLD

Origem: Uma introdução suave: BOLD | Documentos Arbitrum

BoLD (Bounded Liquidity Delay) é projetado como um novo protocolo de resolução de disputas especificamente adaptado para Optimistic Rollups nas cadeias Arbitrum, com o objetivo de facilitar a validação sem permissão. Este mecanismo mitiga os riscos associados a ataques de atraso, garantindo que as disputas sejam resolvidas dentro de uma janela de tempo predeterminada.

O BoLD apresenta várias características-chave que são essenciais para o seu funcionamento. Em primeiro lugar, introduz a validação sem permissão, permitindo que qualquer parte honesta valide e vincule os seus fundos para publicar declarações corretas de estado L2. Esta funcionalidade permite que validadores honestos desafiem e vençam disputas contra atores maliciosos. Em segundo lugar, o BoLD garante que as disputas serão resolvidas dentro de um período de tempo fixo, atualmente definido como um período de desafio (aproximadamente 6,4 dias) para o Arbitrum One e Nova. Além disso, o tempo máximo total para resolver disputas inclui até dois períodos de desafio, mais um período de graça de dois dias para uma possível intervenção do Conselho de Segurança. Por fim, o BoLD suporta o avanço do Arbitrum para um rollup de Estágio 2, garantindo que qualquer pessoa possa validar o estado L2 e enviar provas de fraude para o Ethereum, o que fortalece a descentralização e a segurança da plataforma.

Crucialmente, o BoLD promove a participação sem permissão, encorajando qualquer parte honesta a participar no processo de validação. Esta inclusividade tem como objetivo fomentar uma maior resistência dentro da rede, diversificando a participação e reduzindo pontos centrais de falha. Atualmente, o BoLD está na sua fase de lançamento alfa e implantado numa testnet pública. Também foi auditado duas vezes (Relatório porTrailofbits, Code4rena).

3.2 Otimismo - Canhão, VM à Prova de Falhas

Origem: VM à Prova de Falhas - Cannon | Documentos de Otimismo

O sistema à prova de falhas no OP-Stack foi projetado para desafiar e mitigar atividades maliciosas dentro da rede. O próximo Fault Proof VM será a principal melhoria. Este sistema é composto por três componentes principais: o Programa à Prova de Falhas (FPP), a Máquina Virtual à Prova de Falhas (FPVM) e o protocolo do jogo de disputas. O FPP verifica a transição de estado do rollup para verificar uma saída L2 a partir de entradas L1, resolvendo quaisquer disputas sobre saídas em L1. Esta arquitetura modular permite o desenvolvimento e implantação independentes de múltiplos sistemas de prova e jogos de disputa únicos, fortalecendo significativamente a flexibilidade e a segurança do sistema.

O FPVM, uma unidade mínima e componível nesta arquitetura, executa os ciclos de instrução para comprovar transações, mantendo-se inalterado pelas mudanças no protocolo Ethereum, graças à sua separação do FPP. O protocolo do jogo de disputa orquestra o mecanismo de desafio, bissectando transições de estado para reduzir disputas a verificações de instruções únicas, permitindo assim provas eficientes no L1 EVM. Este sistema promove um futuro multi-prova inclusivo de várias metodologias de prova, como provas ZK e sistemas de prova agregados.

3.3 Initia - Enshrined OP-Stack, OPinit

Origem: OPinit Stack | Initia Docs

Initia é uma blockchain Comsos L1, onde está a construir um ecossistema de rollup unificado e entrelaçado. Assemelha-se de perto ao ecossistema de rollup na Ethereum, mas foi concebido desde o início para os rollups. Os validadores do Initia L1 executam os sequenciadores para os rollups e a liquidação baseada em prova otimista está incorporada na blockchain L1. Vamos ver como os rollups funcionam, que são construídos pela Pilha OPinit que suporta EVM, WasmVM, MoveVM com interoperabilidade nativa através do IBC.

A pilha OPinit é uma estrutura projetada para lançar um Minitia L2 no topo do blockchain Initia L1. Esta pilha é especificamente construída usando o CosmosSDK, que ajuda na construção de Optimistic Rollups agnósticos de vm e é modelada de perto na interface Bedrock da Optimism. Ao alavancar o modelo de governança Initia L1, lida eficientemente com disputas à prova de fraude, garantindo validações de transações confiáveis e resoluções de disputas. O desafio ocorre como o sistema de desafio em Bedrock, desafiadores com permissão podem apagar a saída não finalizada. Além disso, através da proposta L1, o remetente de saída pode ser alterado.

Essencial para o Stack OPinit são seus dois módulos principais: OPHost e OPChild:

1. O módulo OPHost é projetado para operações da Camada 1 dentro do ecossistema Initia, alavancando as funcionalidades do Cosmos SDK. Inclui vários tipos de mensagens e métodos de manipulador RPC para facilitar atividades principais como submissões em lote, criações de pontes, propostas de dados de saída e exclusões de saída.
2. O módulo OPChild foca nas operações da Camada 2, fornecendo mecanismos para suportar transferências de tokens e administração da pool de taxas. Inclui também tipos de mensagens específicas e manipuladores de RPC para executar mensagens, finalizar depósitos de tokens e iniciar saques de tokens de L2 para L1, garantindo funcionalidades simplificadas de L2 dentro da arquitetura Initia.

3.4 Taiko - Sistema Multi-proof

Origem: Visão Geral do Protocolo Taiko — Laboratórios Taiko

Taiko é um rollup otimista por padrão, através de um sistema de multi-provas. Este sistema combina uma abordagem otimista com o uso de provas-ZK.

O processo começa com os Proponentes, que constroem blocos de rollup a partir de transações L2 e os sugerem ao contrato Taiko L1 na Ethereum. Estes blocos propostos são adicionados ao contrato L1 sem a exigência inicial de quaisquer provas de validade. Os Provadores têm então a oportunidade de desafiar a validade de um bloco proposto, fornecendo uma fiança, que envolve apostar tokens TAIKO. Se um bloco não for desafiado dentro do período de desafio, é considerado válido e finalizado no L1, com a fiança do Provador sendo devolvida. Nos casos em que um bloco é desafiado, torna-se necessária uma prova de conhecimento zero para afirmar a validade do bloco. O Provador que estiver correto, quer seja o Provador inicial ou o Desafiante, recebe a sua fiança de volta mais uma recompensa. Enquanto isso, a fiança da parte incorreta é reduzida, resultando numa queima parcial.

Curiosamente, Taiko estima que aproximadamente 1% dos blocos exigirão uma prova ZK, ajudando a reduzir a sobrecarga computacional, oferecendo ainda garantias de validade. Para aumentar a sua resiliência, Taiko suporta múltiplos backends de prova como PLONK, Halo2 e SGX para se proteger contra possíveis bugs ou vulnerabilidades. Esta abordagem permite que as dApps estabeleçam as suas próprias suposições de confiança e níveis de segurança, demonstrando a contribuição do Taiko para a escalabilidade e segurança da blockchain.

3.5 Outros - Dymension e Rollkit

3.5.1 Dymension

Provas de fraude são uma parte integral do ecossistema Dymension, projetadas para garantir a integridade das transições de estado da blockchain. Quando um sequenciador RollApp (Rollup em Dymension L1) publica uma raiz de estado, os nós completos do RollApp monitoram essas transições. Se uma transição de estado inválida for detectada, esses nós geram uma transação de prova de fraude única, reunindo uma lista de todas as transições de estado dentro do bloco até a fraudulenta.

Esta transação montada, que inclui detalhes como altura do bloco, índice da transação, ações de blob, provas de inclusão de blob e testemunhas de estado, é então enviada para Dymension para validação. Uma vez submetidos, os nós completos da Dymension verificam os dados e recalculam a transição de estado. Se a transição calculada resultar em uma Raiz de Estado Interina (ISR) diferente da publicada, a prova de fraude é validada, levando à reversão do estado contestado e à redução do sequenciador responsável.

O período atual de disputa na mainnet da Dymension está definido para aproximadamente 120.000 blocos. Como o bloco atual é produzido a cada 6 segundos, a finalidade é de cerca de 8 dias.

3.5.2 Rollkit

Fonte:rollkit/specs/lazy-adr/adr-009-state-fraud-proofs.md at main · rollkit/rollkit

As Provas de Fraude do Estado do Rollkit ajudam a reduzir problemas de confiança em redes blockchain, identificando transações fraudulentas. São usadas quando há uma discrepância entre as raízes de estado produzidas pelos nós completos e o sequenciador. O nó completo cria uma prova que é partilhada pela rede para verificação. Se uma discrepância for confirmada, desencadeia a necessidade de ação corretiva, melhorando a segurança e descentralizando a supervisão.

4. Desenvolvimentos Futuros: Questões e Soluções

Muitas pessoas costumavam ver os rollups otimistas como inferiores aos rollups zk. À medida que os rollups zk se tornam mais prontos para produção, exibindo pontos fortes como interoperabilidade segura e finalidade mais rápida, as pessoas se perguntam se os sistemas de prova otimistas perderão sua posição. Eu não acredito que sim, pois existem muitos desenvolvimentos ativos voltados para resolver os principais problemas no sistema de prova otimista.

Nesta seção, vamos examinar algumas dessas questões importantes e possíveis soluções:

1. Centralização da operação
2. Altos custos operacionais
3. Finalização lenta

4.1 Descentralização - Validação sem permissão

A centralização dos sequenciadores em projetos de Optimistic Rollup é uma questão crítica, pois envolve um ponto concentrado de controle e confiança dentro de um sistema destinado a ser descentralizado. Em um Optimistic Rollup, os sequenciadores são responsáveis por ordenar transações, agregá-las off-chain e comprometê-las com o Ethereum. Esse papel central confere aos sequenciadores um poder e controle consideráveis, o que pode introduzir vários riscos relacionados à centralização.

A maioria dos rollups hoje utiliza sequenciadores centralizados. Neste cenário, uma única entidade ou organização normalmente opera o sequenciador, o que pode levar a vários problemas potenciais. A maioria dos rollups atuais, incluindo OP-Mainnet e Arbitrum, não possuem um sistema totalmente descentralizado. Eles dependem de algumas entidades centralizadas tanto na submissão dos lotes de transações quanto na participação no sistema de desafio de fraudes. No entanto, Arbitrum tem uma forma integrada para os utilizadores contornarem o sequenciador se este estiver offline ou a agir maliciosamente.

A recente controvérsia, Incidente de retrocesso de explosão, serve como um excelente exemplo para entender os benefícios e desvantagens da centralização. Este incidente sublinhou os riscos das soluções centralizadas de camada 2 sem estratégias de saída adequadas para os utilizadores. Isso ficou evidente quando o Blast foi interrompido e uma transação relacionada com o ataque foi removida. A entidade central que opera um rollup pode impactar o ecossistema geral, mas, neste caso, ajudou a recuperar $62.5M. Além disso, este artigopor Charles Yu na Galaxy é um ótimo recurso para entender o processo de descentralização do Arbitrum e do Optimism.

4.1.2 Solução1. Validação sem permissão

Os principais construtores do Framework Optimistic Rollup, Arbitrum e Optimism, estão agora a considerar a validação sem permissão como o próximo passo para tornar o rollup mais descentralizado. Ambos estão prontos para lançar a atualização este ano, tornando o processo de validação sem permissão.

• Arbitrum:Arbitrum está a trabalhar para alcançar a validação sem permissão através do seu novo protocolo de validação chamado BoLD (Bounded Liquidity Delay). O BOLD é especificamente projetado para tornar a validação das cadeias Arbitrum segura e sem permissão, O protocolo permite que qualquer parte honesta participe no processo de validação ao vincular os seus fundos para publicar assertivas corretas do estado da Camada 2 (L2). Isso remove a necessidade de uma autoridade centralizada para gerir validadores e permite que disputas sejam resolvidas com base na correção do estado em vez da identidade do validador. Uma explicação mais detalhada pode ser encontrada em "Part3.1 Arbitrum."
• Otimismo:O otimismo épretendendo alcançar validação sem permissãoao fazer a transição para um sistema à prova de falhas descentralizado. Inicialmente, a Optimism contava com carteiras multisig governadas pelo Conselho de Segurança da Optimism e pela Fundação Optimism. Para descentralizar ainda mais, a Optimism introduziu o Cannon, um sistema à prova de falhas offchain atualmente implantado no OP Sepolia para testes. Ao utilizar o Cannon, a Optimism está tentando fazer a transição de um sistema que requer permissões explícitas para um em que qualquer participante possa se envolver na verificação de transações e resolução de conflitos. Esse sistema permite que qualquer pessoa participe do processo de validação, apresentando reivindicações de retirada apoiadas por títulos.Isto está agora ativo na mainnet.)

4.1.3 Solução2. Sequenciador Descentralização

A natureza centralizada dos seus sequenciadores, responsáveis pela construção e proposta de blocos, levanta preocupações quanto à centralização. Para enfrentar esses desafios, os rollups visam transitar de um modelo de sequenciador único para uma configuração de múltiplos sequenciadores, distribuindo assim a responsabilidade de validação e proposta de blocos por várias entidades independentes. Abaixo estão algumas das abordagens que podem ser adotadas para descentralizar os sequenciadores.

1. Sequenciadores compartilhados: Terceirização de sequenciamento para serviços de terceiros, como Espresso e Radius.
2. Tecnologia de Sequenciador Distribuído (DST): Utilizando um cluster de máquinas distribui tarefas de sequenciador, oferecendo alta tolerância a falhas. Isso pode ser pensado de forma semelhante às soluções DVT como a rede Obol está construindo para validadores de PoS.

Diferentes rollups podem priorizar vários aspetos, como máxima descentralização, flexibilidade ou distribuição geográfica, com base nos seus casos de uso específicos. Por exemplo, rollups de uso geral como Optimism podem adotar uma abordagem mais descentralizada, mas com um conjunto dedicado de sequenciadores como DST, enquanto rollups específicos de aplicações, como os projetados para jogos, podem tender para um modelo centralizado, mas utilizar Sequenciadores Compartilhados para garantir confiabilidade e reduzir o tempo de inatividade. Este campo está numa fase inicial de desenvolvimento.

Origem: Tecnologia de Sequenciador Distribuído — Um Caminho Rumo ao Sequenciamento Descentralizado | por Figment Capital | Medium

4.2 Menor Custo - DA e Sistema de Prova Interativa

Os rollups otimistas requerem o armazenamento de transações para reconstruir o estado para o processo de desafio. Isso pode resultar em altos custos de armazenamento de dados, que compõem a maior parte dos custos operacionais dos rollups otimistas. No entanto, essa questão está a ser ativamente investigada, com soluções como a aplicação de mais técnicas de compressão ou a utilização de DAs alternativos. Além disso, o sistema de prova interativa contribuiu para reduzir o custo dos desafios, uma vez que o cálculo do desafio diminuiu significativamente.

4.2.1 Solução1. DA mais barato

Os rollups otimistas estão a alavancar eficazmente os blobs Ethereum e soluções alternativas de Disponibilidade de Dados (DA) como a Celestia para lidar com os altos custos associados à publicação de dados em lote de transações.

No contexto do Ethereum, as rollups otimistas costumavam publicar dados de transações na mainnet como calldata, o que representava um custo significativo. No entanto, com a atualização Dencun, agora estão a utilizar o novo formato de armazenamento de dados chamado blobs, reduzindo o custo total em mais de 90%.

Origem: Optimismo: Cadeias OP (Supercadeia) - Atividade L2, Economia da Cadeia, Custos DA L1

Para além de aproveitar os avanços próprios da Ethereum, as rollups otimistas estão também a integrar-se com soluções alternativas de DA como Avail e Celestia. Ao transferir os dados em lote das transações para a Celestia, as rollups otimistas podem reduzir a sua dependência do armazenamento mais caro da Ethereum, diminuindo assim ainda mais os custos associados à publicação de dados. Esta integração permite que as rollups mantenham elevados níveis de débito e velocidade de transação, mantendo os custos geríveis.

Esta paisagem alternativa DA está agora a ganhar mais tração, à medida que mais rollups são lançados com um sistema de prova otimista. À medida que mais rollups estão preparados para serem lançados, haverá mais melhorias no espaço alternativo DA também. Por agora, o DA não é nem o gargalo do custo operacional nem da escalabilidade.

4.2.2 Solução2. Sistema de Prova Interativa

Nos rollups otimistas, se uma transação for suspeita de ser fraudulenta, os desafiantes na rede podem contestar a validade da raiz de saída. Durante o período de contestação, uma prova de fraude deve ser fornecida para demonstrar a incorreção da transação. Se a transação for comprovada fraudulenta, a prova é verificada na cadeia, levando à invalidação da transação. Este método garante que apenas transações contestadas estejam sujeitas a verificação na cadeia, mantendo assim a maioria das transações fora da cadeia.

O sistema de prova interativo convida os participantes a gerar e enviar provas de fraude se suspeitarem de fraude. O contrato inteligente que gerencia o rollup avalia essas provas em relação à raiz de estado que o sequenciador enviou. Se for encontrada uma discrepância, o estado incorreto é descartado e o sistema reverte para um estado válido anteriormente. Esta abordagem garante uma verificação eficiente sem sobrecarregar a rede Ethereum com cálculos desnecessários. Atualmente, esse cálculo é realizado on-chain, o que pode ser custoso. Para o Arbitrum, o cálculo necessário nos desafios é feito off-chain, com os resultados finais publicados on-chain. No entanto, esse custo pode ser pequeno porque há poucos desafios nos rollups otimistas atuais. O único caso conhecido foi feito pela Kromaem abril de 2024.

4.3 Finalização Lenta - Execução Mais Rápida e Sistema de Prova Híbrido

Rollups otimistas têm dois tipos de finalização - finalização suave e finalização rápida. A finalização suave refere-se ao estado inicial quando um sequenciador executa a transição de estado, juntamente com um lote de transações que está a ser publicado na Ethereum. Neste ponto, as transações são consideradas "suavemente finais" e podem ser seguramente confiadas pelos utilizadores e aplicações no rollup. No entanto, há um período de desafio (tipicamente cerca de 7 dias) durante o qual qualquer pessoa pode submeter uma "prova de fraude" para contestar a validade das transações nesse lote. Se nenhuma prova de fraude for submetida dentro do período de desafio, o lote de transações alcança a finalidade rígida e não pode mais ser revertido ou contestado. Normalmente, uma ponte nativa requer finalidade rígida para a transferência de ativos.

A finalização lenta tanto na finalização suave quanto na finalização rígida pode causar problemas ao construir uma ponte ou aplicativos multichain. Este problema está a ser resolvido através de uma execução mais rápida e de um sistema de prova híbrido.

4.3.1 Solução1. Execução mais rápida

Em termos de finalidade suave, o processo está a executar a transição de estado e a ter os lotes de transações armazenados no Ethereum. O processo de execução tinha visto limitações devido à especificação do EVM que não suporta a execução paralela nem a otimização de bases de dados. No entanto, existem projetos como MegaETH e Heikoque estão a construir o ambiente de execução paralelo, com um sistema de prova otimista.

Além disso, os rollups estão a tentar armazenar os lotes de transações mais rapidamente através de um tempo de bloco mais curto. Para Arbitrun, ao gerar blocosa cada 250 milissegundos, ou tão baixo quanto 100 milissegundos nas cadeias Orbit configuráveis, o Arbitrum garante confirmações rápidas de transações. Além disso, o design do Arbitrum aproveita um modelo de “sequenciamento” único em vez da abordagem convencional de “construção de blocos”, permitindo um processamento mais rápido ao eliminar a necessidade de transações aguardarem em um mempool. Isso também pode eliminar MEV ruim.

4.3.2 Solução2. Sistema de Prova Híbrido

Sistemas de prova híbridos, especialmente aqueles que aproveitam as provas ZK integradas com rollups otimistas, aumentam significativamente a finalidade das transações em blockchain, reduzindo o tempo necessário para a sua verificação conclusiva. Os rollups otimistas, como os usados no Optimism's OP Stack, dependem inherentemente da suposição de que as transações são válidas a menos que contestadas. Isso leva à necessidade de uma janela de disputa ou desafio, onde transações potencialmente inválidas podem ser contestadas. No entanto, esse período de desafio introduz atrasos na finalidade da transação, pois deve ser suficientemente longo para garantir uma verificação robusta e permitir quaisquer desafios potenciais.

Zeth, um comprovador de bloco ZK construído no RISC Zero zkVM, permite verificações imediatas de validade de transações ao fornecer evidências criptográficas de que um bloco de transações está correto sem revelar os detalhes das transações em si. Isso reduz a dependência de janelas de disputa prolongadas necessárias para rollups otimistas e encurta significativamente o tempo de finalização.

Ferramentas como Zeth garantem que as sequências de transações e os mecanismos de disponibilidade de dados sejam mantidos de forma confiável e, ao reduzir o período de desafio de potencialmente dias para horas ou até mesmo minutos, a eficiência das soluções de camada 2, como o Optimism, é aprimorada. Projetos como ZKM também desenvolveram @benjamin.wynn_45604/fusing-metis-zkm-o-primeiro-roll-up-híbrido-na-ethereum-3cd896130f9">sistema de prova híbrido para Metis.

Origem: Tweet por zerokn0ledge

5. Olhando para o futuro - Será que o Optimistic Rollup será substituído?

Na minha opinião, o optimistic rollup não será substituído em breve. Estão a ser feitas inúmeras melhorias e a sua simplicidade provavelmente será adotada em outros ecossistemas também. Num artigo futuro, tentarei aprofundar o 'Estado do Sistema de Prova ZK', discutindo os desenvolvimentos recentes e os lançamentos futuros e comparar com os optimistic rollups. No entanto, a adoção de estruturas como Arbitrum Orbit e OP-Stack está a acelerar, e espero que haja uma coordenação melhorada para uma melhor infraestrutura e ferramentas em cada ecossistema.

Um problema que vejo no espaço de rollup é a escalabilidade. Projetos de Layer1 como Sei, Sui e Solana estão a desenvolver infraestruturas para permitir execuções de transações paralelas robustas e otimização de base de dados, com o objetivo de tornar a blockchain mais acessível para as massas. (Consulte o nosso artigo Four Pillars sobre execução paralela deI knoweSui)Os rollups atuais podem não ser capazes de lidar com tantas transações e atingir uma finalidade rápida como a Sui. No entanto, com projetos como Rede de Combustíveis, MegaETHeHeikotornando a execução paralela possível, podemos esperar melhorias de desempenho em rollups em breve.

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