A blockchain da Ethereum, embora revolucionária, enfrentou desafios significativos de escalabilidade devido à sua crescente popularidade. No entanto, soluções inovadoras como ZK-Rollups estão agora tornando possível que a Ethereum processe mais transações por segundo, reduza as taxas de gás e melhore a escalabilidade geral.
Este artigo explora alguns dos projetos mais empolgantes que utilizam ZK-Rollups na rede Ethereum. Cada um desses projetos traz atributos únicos à mesa, demonstrando a versatilidade e o potencial dos ZK-Rollups como uma solução de escalabilidade de camada-2.
O que são ZK rollups?
Os ZK-Rollups são uma solução de escalabilidade de Camada-2 da Ethereum que usa provas de conhecimento zero para agrupar várias transações em uma única prova que é então publicada na mainnet da Ethereum. Cada transação no ZK-Rollup é completamente válida, e a mainnet da Ethereum pode confiar nisso sem precisar validar cada transação individualmente, reduzindo assim a quantidade de recursos computacionais necessários. Isso aumenta significativamente a capacidade de processamento da Ethereum, reduzindo a congestão e baixando as taxas de transação.
Em essência, os ZK-Rollups movem a computação off-chain e deixam apenas os dados necessários on-chain, o que resulta em uma diminuição drástica nas taxas de gás. Importante destacar que a tecnologia ajuda a manter um alto nível de segurança ao manter uma camada de disponibilidade de dados on-chain. Isso garante que, mesmo que a camada ZK-Rollup fique offline, os usuários ainda possam retirar seus fundos.
Uma das principais vantagens dos ZK-Rollups em relação a outras soluções de Camada-2 é que eles mantêm total compatibilidade com a Ethereum, o que significa que os desenvolvedores podem aproveitar seus conhecimentos e ferramentas existentes. Além disso, eles fornecem finalidade, o que significa que, uma vez que uma transação é incluída em um ZK-Rollup, ela é final e não pode ser revertida.
No geral, os ZK-Rollups são vistos como uma das soluções mais promissoras para os problemas de escalabilidade da Ethereum, oferecendo transações mais rápidas e baratas enquanto mantêm um alto grau de segurança e descentralização.
Os Principais Projetos de ZK Rollup em 2023
Vários protocolos, como protocolos de empréstimo e empréstimos e exchanges descentralizadas (DEXs), tornaram-se multi-chain. Isso significa que eles suportam várias Camadas-2 baseadas em ZK-Rollup, dando aos usuários várias opções para reduzir as taxas de transação e alcançar tempos de transação e finalidade mais rápidos.
Listamos alguns dos principais projetos do mercado que usam a tecnologia ZK-Rollup para escalonamento.
Polygon
Inicialmente lançada em 2017 sob o nome Matic Network, a Polygon é a criação dos desenvolvedores da Ethereum Sandeep Nailwal, Anurag Arjun, Jaynti Kanani e Mihailo Bjelic.
A Polygon capitaliza os ZK-Rollups para melhorar a escalabilidade, apesar das limitações impostas pelos ZK-Rollups convencionais, como a necessidade de tempo substancial. A aplicação engenhosa de provas recursivas pela Polygon mitiga esse desafio. Diferentemente das blockchains baseadas em ZK-Rollup médias que geram provas para uma única transação de cada vez, a Polygon tem a capacidade de criar provas para cada transação em um lote antes de enviar o lote para a mainnet da Ethereum.
A estrutura única dos ZK-Rollups da Polygon torna a rede mais rápida e econômica do que a maioria das outras soluções de escalamento de ZK-Rollup, eliminando a necessidade de validadores possuírem equipamentos especializados. De fato, algumas provas na rede em desenvolvimento, Polygon Zero, são tão compactas quanto 45kb, exercendo significativamente menos pressão no desempenho da blockchain em comparação com outras soluções de escalabilidade.
Os ZK-Rollups da Polygon divergem da maioria das contrapartes de Camada-2 por serem totalmente compatíveis com a Ethereum, então os desenvolvedores não precisam dominar novas linguagens para escrever contratos inteligentes da Polygon, ao contrário de alternativas de Camada-2 como a StarkNet.
A Polygon opera produzindo múltiplas 'commit chains', algo análogo às sidechains, mas com uma função distinta, retirando uma proporção maior de sua segurança da mainnet da Ethereum.
StarkNet/StarkEx
StarkNet e StarkEx são ambas criações da Starkware, uma empresa estabelecida em 2017 por Alessandro Chiesa e Eli Ben-Sasson.
A StarkNet destaca-se como outra blockchain descentralizada de Camada-2 baseada em ZK-Rollup. No entanto, ao contrário da Polygon, os desenvolvedores que se aventuram na StarkNet devem dominar a linguagem de programação Cairo em vez de Solidity, o que pode potencialmente complicar a introdução de novos desenvolvedores. Mesmo assim, para superar esse obstáculo, transpiladores de Solidity para Cairo e outras linguagens de programação populares estão em desenvolvimento.
A StarkNet, semelhante a outras cadeias baseadas em ZK-Rollup, agrupa várias transações de Camada-2 em uma única transação Ethereum, aumentando a velocidade da transação enquanto reduz as taxas de gás.
A mesma equipe que desenvolveu a StarkNet também criou a StarkEx, outra blockchain distinta. A StarkNet facilita o desenvolvimento de dApps públicos, enquanto a StarkEx serve como uma solução de escalabilidade SaaS (software-as-a-service) especificamente adaptada para exchanges de criptomoedas descentralizadas (DEXs), permitindo que as exchanges reduzam custos enquanto elevam a velocidade e a liquidez.
A StarkEx estende o suporte ao ETH, tokens ERC-20 e tokens em outras cadeias compatíveis com EVM, bem como aos NFTs ERC-721 globalmente populares. Ela também está trabalhando para fornecer suporte à cunhagem off-chain para NFTs dinâmicos semi-fungíveis ERC-1155. A StarkEx, lançada na Ethereum desde meados de 2020, é uma das maiores soluções de Camada-2 por TVL (valor total bloqueado). Atualmente, ela alimenta uma ampla gama de dApps e protocolos.
ZKSync
Os cérebros por trás da ZKSync são Alexandr Vlasov e Alex Gluchowski da Matter Labs, que lançou a solução em 2020.
Criada para entregar transações de alta velocidade (2.000+ TPS) enquanto mantém taxas de gás baixas e alta segurança, a ZKSync é uma solução de escalabilidade de Camada-2 da Ethereum. Diferentemente de muitas Camadas-2, a ZKSync oferece retirada quase instantânea de fundos para a mainnet da Camada-1 da Ethereum. Vale notar que a ZKSync é o único protocolo zk-rollup com compatibilidade total com EVM até o momento, permitindo que os desenvolvedores reimplantem facilmente contratos inteligentes ativos da Ethereum sem a necessidade de reescrevê-los ou personalizá-los para a ZKSync. Isso impulsiona consideravelmente a interoperabilidade e reduz o tempo de desenvolvimento.
A ZKSync apresenta semelhanças com a StarkNet e a StarkEx em certos aspectos, com a principal diferença residindo no tipo de protocolos de prova usados. A ZKSync emprega SNARKs (Succinct Non-Interactive ARgument of Knowledge), enquanto a StarkEx utiliza STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge).
Os ZK-SNARKs requerem uma configuração única na qual alguns desenvolvedores precisam ser confiáveis para criar o código corretamente e com segurança, levando a um aumento na centralização e redução na descentralização. Em contraste, os ZK-STARKs usam aleatoriedade publicamente verificável para estabelecer sistemas verificáveis sem necessidade de confiança. Os STARKs também são percebidos como resistentes à computação quântica, enquanto os SNARKs não são. Os STARKs prometem ainda melhor escalabilidade. Portanto, a ZKSync apresenta algumas desvantagens em comparação com a StarkNet.
Alguns projetos notáveis implantados na blockchain ZKSync incluem Argent, Gitcoin, Yearn Finance, Gnosis Safe, Snapshot, Tally e a 1inch Network.
Immutable X
A Immutable é uma plataforma que oferece soluções de camada-2 construídas na Ethereum. Ela fornece APIs e ferramentas para desenvolvedores para facilitar o desenvolvimento de aplicativos na camada-2.
Os desenvolvedores podem utilizar a Immutable X para criar aplicativos rápidos, escaláveis e seguros para tokens não fungíveis (NFTs) e jogos de blockchain. Por exemplo, desenvolvedores de jogos podem aproveitar a Immutable X para implementar economias sofisticadas dentro do jogo que garantam a verdadeira propriedade dos ativos do jogo. Eles também podem aproveitar recursos como cunhagem gratuita de ativos do jogo, transações rápidas e acessíveis dentro do jogo, carteiras auto-custodiais para capacitar os usuários com a propriedade de seus itens no jogo e um livro de ordens global para negociar itens do jogo no mercado aberto.
Além disso, a Immutable X atende plataformas de negociação de tokens e ativos, permitindo negociações rápidas, seguras e econômicas entre usuários. Ela fornece um livro de ordens global que garante máxima liquidez. Além disso, ferramentas de análise de transações blockchain podem acessar as APIs da Immutable X para obter dados facilmente acessíveis sobre transações passadas, negociações e comportamentos dos usuários.
A Immutable escolheu construir suas soluções na Ethereum devido à sua reputação como a blockchain mais descentralizada, segura e amplamente utilizada, resultando em efeitos de rede significativos. A Ethereum permite a criação e execução de contratos inteligentes e aplicativos descentralizados sem nenhuma interrupção, fraude, controle ou interferência de terceiros.
A Immutable X oferece duas camadas de execução, ambas utilizando o mecanismo de agrupamento de rollups ZK. Os rollups ZK consistem em dois componentes principais: um mecanismo de agrupamento off-chain (máquina virtual) que gera uma prova criptográfica comprimida a partir de um lote de transações, raiz de estado anterior e nova raiz de estado, e um contrato on-chain que armazena a raiz de estado atual e verifica a consistência do lote.
Veja como os rollups ZK funcionam dentro da Immutable X: Uma coleção de transações da Camada 2 é enviada ao mecanismo de agrupamento, que gera uma prova criptográfica com base nas transações, na raiz de estado anterior e na nova raiz de estado. Esta prova é então enviada ao contrato inteligente da Camada 1 para verificação. O contrato inteligente verifica se a raiz de estado anterior na prova corresponde à sua raiz de estado atual. Se corresponderem, o contrato inteligente atualiza sua raiz de estado atual para a nova raiz de estado do lote.
A Immutable oferece atualmente duas soluções de Camada 2: StarkEx, que fornece um serviço para agrupar tipos específicos de transações criadas e mantidas pela Starkware, e Immutable zkEVM, uma plataforma de contratos inteligentes que permite que qualquer desenvolvedor escreva e implante contratos inteligentes no zkEVM. Os desenvolvedores podem acessar essas soluções inscrevendo-se ou utilizando os endpoints de API fornecidos pela Immutable X. O Immutable zkEVM, especificamente projetado para jogos, entrega contratos inteligentes de baixo custo e alta taxa de transferência, compatíveis com a Ethereum, dentro de um framework zk-rollup EVM.
Loopring
O Loopring é um protocolo de escalabilidade de Camada-2 construído na blockchain Ethereum, especificamente projetado para exchanges descentralizadas (DEXs). Ele permite o liquidação de milhares de negociações por segundo enquanto oferece várias funcionalidades. Além de servir como uma camada de protocolo para DEXs, o Loopring fornece o Loopring Exchange, uma plataforma de negociação não custodial que facilita negociações seguras e de alta velocidade sem taxas de gás.
A tecnologia-chave por trás do Loopring são as Provas de Conhecimento Zero (ZKPs), que são inovações blockchain que agrupam transações para melhorar a eficiência. Ao aproveitar as ZKPs, o Loopring permite o desenvolvimento de DEXs não custodiais de alta taxa de transferência. O protocolo também introduz seu token nativo LCR, que é utilizado para recompensar operadores de Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup) e provedores de liquidez.
A abordagem do Loopring envolve a implementação de Zero-Knowledge Rollups (zk-Rollups), uma solução de Camada-2 que melhora a escalabilidade trabalhando junto com a rede Ethereum. Os zk-Rollups podem consolidar inúmeras transações em uma única Prova de Conhecimento Zero leve, que é então confirmada como um lote na rede Ethereum. Isso aumenta substancialmente a taxa de transferência de transações em comparação com as capacidades isoladas da Ethereum. O processo de computação do zk-Rollup ocorre off-chain, enquanto os dados subjacentes e as transações permanecem na blockchain Ethereum. Ao integrar zk-Rollups com protocolos DEX, o Loopring permite computações complexas, levando à redução das taxas de transação e melhoria significativamente da liquidez.
Quando comparadas às exchanges centralizadas (CEXs) baseadas em livro de ordens convencionais, as DEXs geralmente oferecem taxas de transação mais baixas e suporte para uma gama mais ampla de ativos digitais. No entanto, as exchanges centralizadas ainda superam as DEXs em termos de liquidez e velocidades de transação. O Loopring visa preencher essa lacuna incorporando zk-Rollups, trazendo as vantagens das exchanges centralizadas para o ecossistema descentralizado.
Dentro da rede Ethereum, os zk-Rollups oferecem validação mais rápida e econômica de blocos de transação. Eles envolvem menos inclusão de dados e exigem apenas um contrato inteligente para verificar a prova criptográfica final, resultando em eficiência melhorada. As transações processadas através de zk-Rollups são armazenadas na blockchain Ethereum como dados de referência de chamada, o que requer menos computação em comparação com a recuperação de dados da rede. Ao combinar essas funcionalidades em um único protocolo aberto, o Loopring acelera a adoção da tecnologia blockchain melhorando a eficiência em todo o ecossistema Ethereum.
Conclusão
Os problemas de escalabilidade na blockchain da Ethereum estão sendo enfrentados de frente com tecnologias inovadoras como ZK-Rollups. Como exploramos, vários projetos proeminentes já estão aproveitando essa tecnologia para melhorar a velocidade das transações, reduzir custos e garantir segurança na rede Ethereum.
À medida que essas soluções continuam a evoluir e amadurecer, elas prometem desbloquear todo o potencial da Ethereum, tornando-a mais acessível e eficiente para usuários e desenvolvedores. O futuro da Ethereum, parece, está destinado a estar entrelaçado com a evolução e aplicação dos ZK-Rollups.
Perguntas Frequentes
O que torna os ZK-Rollups mais vantajosos do que outras soluções de Camada-2?
Os ZK-Rollups agrupam muitas transações em uma única, reduzindo drasticamente os custos de gás e melhorando a velocidade das transações. Além disso, mantêm total compatibilidade com o Ethereum, permitindo que desenvolvedores utilizem seus conhecimentos e ferramentas existentes. Adicionalmente, os ZK-Rollups fornecem finalidade, o que significa que as transações não podem ser revertidas após incluídas em um ZK-Rollup, aumentando a segurança.
Qual é a diferença entre ZK-Rollups e Optimistic Rollups?
Embora ambos sejam soluções de Camada-2, diferem em seus mecanismos de validação. Os Optimistic Rollups usam um sistema de "validação otimista", onde as transações são assumidas como válidas até que se prove o contrário, enquanto os ZK-Rollups usam provas de conhecimento zero para garantir a validade das transações antecipadamente, tornando-os mais seguros.
Quais são algumas possíveis desvantagens dos ZK-Rollups?
Um dos desafios com ZK-Rollups é que eles exigem conhecimento específico para desenvolvimento e podem ser demorados devido à complexidade das provas de conhecimento zero. Além disso, embora aumentem a escalabilidade, ainda dependem da mainnet do Ethereum para segurança, o que pode ser um potencial gargalo.
ZK-Rollups são seguros?
Sim, os ZK-Rollups mantêm um alto grau de segurança. Eles fornecem finalidade, o que significa que as transações não podem ser revertidas uma vez incluídas em um ZK-Rollup. Além disso, retêm uma camada de disponibilidade de dados on-chain, garantindo que os usuários possam retirar seus fundos mesmo se a camada do ZK-Rollup sair do ar.
Como os ZK-Rollups ajudam a reduzir as taxas de gás?
Ao agrupar muitas transações em uma única prova e validá-las off-chain, os ZK-Rollups reduzem significativamente os recursos computacionais necessários na mainnet do Ethereum. Essa diminuição na carga computacional resulta em taxas de gás drasticamente reduzidas.
Qual é o futuro dos ZK-Rollups?
O futuro dos ZK-Rollups é promissor. Eles são vistos como parte crucial da solução de escalabilidade do Ethereum, proporcionando transações mais rápidas e baratas enquanto mantêm um alto nível de segurança.
Os ZK-Rollups afetam contratos inteligentes?
ZK-Rollups mantêm compatibilidade completa com o Ethereum, o que significa que podem facilmente acomodar os contratos inteligentes do Ethereum sem afetar sua funcionalidade.
Por que os desenvolvedores precisam aprender novas linguagens para construir em plataformas ZK-Rollup como a StarkNet?
Certas plataformas ZK-Rollup, como a StarkNet, usam linguagens de programação diferentes (como Cairo) para atender aos requisitos exclusivos das provas de conhecimento zero. No entanto, transpiladores estão sendo desenvolvidos para traduzir de Solidity para Cairo e outras linguagens, reduzindo essa curva de aprendizado.
Como as ZK-Rollups contribuem para o setor DeFi?
Ao melhorar a escalabilidade do Ethereum, as ZK-Rollups permitem transações mais rápidas e baratas, o que é vital para o funcionamento eficiente dos aplicativos DeFi. Elas também fornecem maior segurança e finalidade, atributos essenciais para aplicações financeiras.
As ZK-Rollups podem interagir com outras soluções Layer-2?
As ZK-Rollups geralmente são isoladas de outras soluções Layer-2, formando cada uma seu próprio ecossistema. No entanto, a compatibilidade cruzada e a ponte entre diferentes soluções Layer-2 são áreas de pesquisa e desenvolvimento ativas, e podemos ver mais interatividade no futuro.
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Micah Abiodun
Micah Abiodun faz bom uso de sua especialização em Engenharia e Gestão Ambiental (MSc) na Universidade de Tecnologia de Tallinn (TalTech) para refinar notícias sobre previsão de preços e conteúdo no Cryptopolitan. Agora em seu 7º ano no espaço de mídia cripto, ele cobre principais criptomoedas, altcoins, DeFi, stablecoins, tendências macroeconômicas e tecnologias emergentes.
