A blockchain do Ethereum, embora revolucionária, tem enfrentado desafios significativos de escalabilidade devido à sua crescente popularidade. No entanto, soluções inovadoras como o ZK-Rollup estão permitindo que Ethereum processe mais transações por segundo, reduza as taxas de gás e melhore a escalabilidade geral.
Este artigo explora alguns dos projetos mais interessantes que utilizam ZK-Rollups na rede Ethereum . Cada um desses projetos traz atributos únicos, demonstrando a versatilidade e o potencial dos ZK-Rollups como uma solução de escalabilidade de camada 2.
O que são rollups ZK?
Os ZK-Rollups são uma solução de escalabilidade de camada 2 Ethereum que utiliza provas de conhecimento zero para agrupar múltiplas transações em uma única prova, a qual é então publicada na rede principal Ethereum . Cada transação no ZK-Rollup é completamente válida, e a rede principal 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 do Ethereum, reduzindo o congestionamento e as taxas de transação.
Em essência, os ZK-Rollups transferem a computação para fora da blockchain, mantendo apenas os dados necessários na blockchain, o que resulta em uma redução drástica nas taxas de gás. É importante ressaltar que a tecnologia ajuda a manter um alto nível de segurança, preservando uma camada de disponibilidade de dados na blockchain. Isso garante que, mesmo se a camada ZK-Rollup ficar offline, os usuários ainda poderão sacar seus fundos.
Uma das principais vantagens dos ZK-Rollups em relação a outras soluções de camada 2 é a total compatibilidade Ethereum , o que significa que os desenvolvedores podem aproveitar seus conhecimentos e ferramentas existentes. Além disso, eles oferecem finalidade, ou seja, uma vez que uma transação é incluída em um ZK-Rollup, ela é final e não pode ser revertida.
De forma geral, os ZK-Rollups são vistos como uma das soluções mais promissoras para os problemas de escalabilidade do Ethereum, oferecendo transações mais rápidas e baratas, ao mesmo tempo que mantêm um alto grau de segurança e descentralização.
Os principais projetos de consolidação ZK em 2023
Diversos protocolos, como os de empréstimo e financiamento e as exchanges descentralizadas (DEXs), tornaram-se multichain. Isso significa que eles suportam múltiplas camadas 2 baseadas em ZK-Rollup, oferecendo aos usuários várias opções para reduzir as taxas de transação e obter tempos de transação mais rápidos e maior finalidade.
Listamos alguns dos principais projetos do mercado que utilizam a tecnologia ZK-Rollup para escalonamento.
Polígono
Lançada inicialmente em 2017 sob o nome de Matic Network, a Polygon é uma criação dos desenvolvedores Ethereum Sandeep Nailwal, Anurag Arjun, Jaynti Kanani e Mihailo Bjelic.
A Polygon aproveita os ZK-Rollups para aumentar a escalabilidade, apesar dos ZK-Rollups convencionais apresentarem certas limitações, como a necessidade de um tempo considerável. A aplicação engenhosa de provas recursivas pela Polygon mitiga esse desafio. Ao contrário das blockchains baseadas em ZK-Rollup que geram provas para uma única transação por vez, a Polygon tem a capacidade de criar provas para cada transação em lote antes de enviar o lote para a rede principal Ethereum .
A estrutura única dos ZK-Rollups da Polygon torna a rede mais rápida e econômica do que a maioria das outras soluções de escalabilidade baseadas em ZK-Rollup, eliminando a necessidade de validadores possuírem equipamentos especializados. De fato, algumas provas na rede em desenvolvimento, Polygon Zero, são tão compactas quanto 45 kb, exercendo uma pressão significativamente menor sobre o desempenho do blockchain em comparação com soluções de escalabilidade alternativas.
Os ZK-Rollups da Polygon diferem da maioria de suas contrapartes de camada 2 por serem totalmente compatíveis Ethereum , dispensando os desenvolvedores de dominar novas linguagens para criar scripts detracinteligentes da Polygon, ao contrário do que ocorre com alternativas de camada 2 como o StarkNet.
A Polygon opera produzindo múltiplas "cadeias de commits", de certa forma análogas às sidechains, mas com uma função distinta, extraindo uma proporção maior de sua segurança da rede principal Ethereum .
StarkNet/StarkEx
StarkNet e StarkEx são criações da Starkware, uma empresa fundada em 2017 por Alessandro Chiesa e Eli Ben-Sasson.
A StarkNet se destaca como mais uma blockchain descentralizada de camada 2 baseada em ZK-Rollup. No entanto, diferentemente da Polygon, os desenvolvedores que se aventuram na StarkNet precisam dominar a linguagem de programação Cairo em vez de Solidity, o que pode potencialmente complicar a integração de novos desenvolvedores. Apesar disso, para superar esse obstáculo, transpiladores de Solidity para Cairo e outras linguagens de programação populares estão em desenvolvimento.
A StarkNet, semelhante a outras blockchains baseadas em ZK-Rollup, agrupa várias transações de camada 2 em uma única transação Ethereum , aumentando a velocidade das transações e reduzindo as taxas de gás.
A mesma equipe que desenvolveu o StarkNet também criou o StarkEx, outro blockchain distinto. O StarkNet facilita o desenvolvimento público de dApps, enquanto o StarkEx serve como uma solução de escalabilidade SaaS (software como serviço) especificamente projetada para exchanges de criptomoedas descentralizadas (DEXs), permitindo que as exchanges reduzam custos e, ao mesmo tempo, aumentem a velocidade e a liquidez.
A StarkEx estende o suporte a ETH, tokens ERC-20 e tokens em outras blockchains compatíveis com a EVM, bem como aos NFTs ERC-721, populares em todo o mundo. Também está trabalhando para fornecer suporte à cunhagem off-chain de NFTs dinâmicos semifungíveis ERC-1155. A StarkEx, lançada na Ethereum em meados de 2020, é uma das maiores soluções de Layer-2 em termos de TVL (valor total bloqueado). Atualmente, ela alimenta uma ampla gama de dApps e protocolos.
ZKSync
Os idealizadores do ZKSync são Alexandr Vlasov e Alex Gluchowski, da Matter Labs, que lançou a solução em 2020.
Projetado para oferecer transações de alta velocidade (mais de 2.000 TPS) mantendo baixas taxas de gás e alta segurança, o ZKSync é uma solução de escalabilidade de camada 2 Ethereum . Ao contrário de muitas soluções de camada 2, o ZKSync oferece saques de fundos quase instantâneos para a rede principal Ethereum (camada 1). Vale ressaltar que o ZKSync é o único protocolo zk-rollup com compatibilidade total com a EVM até o momento, permitindo que os desenvolvedores reimplementem facilmentetracinteligentes ativos do Ethereum sem a necessidade de reescrevê-los ou personalizá-los para o ZKSync. Isso aumenta consideravelmente a interoperabilidade e reduz o tempo de desenvolvimento.
O ZKSync apresenta semelhanças com o StarkNet e o StarkEx em certos aspectos, sendo a principal diferenciação o tipo de protocolos de prova utilizados. O ZKSync emprega SNARKs (Succinct Non-Interactive ARgument of Knowledge), enquanto o StarkEx utiliza STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge).
Os ZK-SNARKs exigem uma configuração inicial única, na qual um pequeno grupo de desenvolvedores precisa ser confiável para criar código de forma correta e segura, o que leva a uma maior centralização e menor confiança. Em contraste, os ZK-STARKs usam aleatoriedade publicamente verificável para estabelecer sistemas verificáveis e sem confiança. Os STARKs também são considerados resistentes à computação quântica, enquanto os SNARKs não o são. Além disso, os STARKs prometem maior escalabilidade. Portanto, o ZKSync apresenta algumas desvantagens em comparação com o StarkNet.
Alguns projetos notáveis implementados na blockchain ZKSync incluem Argent, Gitcoin, Yearn Finance, Gnosis Safe, Snapshot, Tally e a 1inch Network.
X imutável
Immutable é uma plataforma que oferece soluções de camada 2 construídas sobre Ethereum. Ela fornece aos desenvolvedores APIs e ferramentas para facilitar o desenvolvimento de aplicações na camada 2.
Os desenvolvedores podem utilizar o Immutable X para criar aplicações rápidas, escaláveis e seguras para tokens não fungíveis (NFTs) e jogos em blockchain. Por exemplo, desenvolvedores de jogos podem aproveitar o Immutable X para implementar economias sofisticadas dentro do jogo, garantindo a verdadeira propriedade dos ativos virtuais. Eles também podem se beneficiar de recursos como a criação gratuita de ativos para o jogo, transações rápidas e acessíveis dentro do jogo, carteiras com custódia própria para que os usuários tenham a propriedade de seus itens virtuais e um livro de ofertas global para negociar itens virtuais no mercado aberto.
Além disso, a Immutable X atende a plataformas de negociação de tokens e ativos, permitindo transações rápidas, seguras e econômicas entre usuários. Ela fornece um livro de ordens global que garante liquidez máxima. Ferramentas de análise de transações em blockchain também podem acessar as APIs da Immutable X para obter dados facilmente acessíveis sobre transações passadas, negociações e comportamentos de usuários.
A Immutable optou por construir suas soluções na Ethereum devido à sua reputação como a blockchain mais descentralizada, segura e amplamente utilizada, resultando em significativos efeitos de rede. Ethereum permite a criação e execução detracinteligentes e aplicativos descentralizados sem qualquer tempo de inatividade, fraude, controle ou interferência de terceiros.
O Immutable X oferece duas camadas de execução, ambas utilizando o mecanismo de processamento em lote ZK Rollup. Os ZK Rollups consistem em dois componentes principais: um mecanismo de processamento em lote off-chain (máquina virtual) que gera uma prova criptográfica compactada a partir de um lote de transações, raiz do estado anterior e nova raiz do estado, e umtracon-chain que armazena a raiz do estado atual e verifica a consistência do lote.
Eis como os rollups ZK funcionam no Immutable X: Uma coleção de transações da Camada 2 é enviada ao mecanismo de loteamento, que gera uma prova criptográfica com base nas transações, na raiz do estado anterior e na nova raiz do estado. Essa prova é então enviada aotracinteligente da Camada 1 para verificação. Otracinteligente verifica se a raiz do estado anterior na prova corresponde à sua raiz do estado atual. Se corresponderem, otracinteligente atualiza sua raiz do estado atual para a nova raiz do estado do lote.
Atualmente, a Immutable oferece duas soluções de Camada 2: StarkEx, que fornece um serviço para processamento em lote de tipos específicos de transações criadas e mantidas pela Starkware, e Immutable zkEVM, uma plataforma detracinteligentes que permite a qualquer desenvolvedor escrever e implantartracinteligentes na zkEVM. Os desenvolvedores podem acessar essas soluções inscrevendo-se ou utilizando os endpoints da API fornecidos pela Immutable X. A Immutable zkEVM, projetada especificamente para jogos, oferecetracinteligentes de baixo custo, alto desempenho e compatíveis Ethereum, dentro de uma estrutura zk-rollup da EVM.
Loopring
Loopring é um protocolo de escalabilidade de camada 2 construído na blockchain Ethereum , projetado especificamente para exchanges descentralizadas (DEXs). Ele permite a liquidação de milhares de transações por segundo, oferecendo diversas funcionalidades. Além de servir como camada de protocolo para DEXs, Loopring fornece 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 Loopring são as Provas de Conhecimento Zero (ZKPs), inovações da blockchain que agrupam transações para maior eficiência. Ao utilizar ZKPs, Loopring possibilita o desenvolvimento de DEXs de alto desempenho e sem custódia. O protocolo também introduz seu token nativo LCR, utilizado para recompensar operadores de Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup) e provedores de liquidez.
A abordagem da Loopringenvolve a implementação de Zero-Knowledge Rollups (zk-Rollups), uma solução de camada 2 que aprimora a escalabilidade ao operar em conjunto com a rede Ethereum . Os zk-Rollups podem consolidar inúmeras transações em uma única Prova de Conhecimento Zero (Zero-Knowledge Proof) leve, que é então confirmada em lote na rede Ethereum . Isso aumenta substancialmente a capacidade de processamento de transações em comparação com os recursos independentes do Ethereum. O processo de computação do zk-Rollup ocorre fora da blockchain, enquanto os dados e transações subjacentes permanecem na blockchain Ethereum . Ao integrar os zk-Rollups com protocolos DEX, Loopring possibilita cálculos complexos, resultando em taxas de transação reduzidas e liquidez significativamente aprimorada.
Em comparação com as corretoras centralizadas convencionais baseadas em livro de ofertas (CEXs), as DEXs geralmente oferecem taxas de transação mais baixas e suporte a uma gama mais ampla de ativos digitais. No entanto, as corretoras centralizadas ainda superam as DEXs em termos de liquidez e velocidade de transação. Loopring visa preencher essa lacuna incorporando zk-Rollups, trazendo as vantagens das corretoras centralizadas para o ecossistema descentralizado.
Dentro da rede Ethereum , os zk-Rollups oferecem uma validação mais rápida e econômica de blocos de transações. Eles envolvem menos inclusão de dados e exigem apenas umtracinteligente para verificar a prova criptográfica final, resultando em maior eficiência. As transações processadas por meio de zk-Rollups são armazenadas no 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, Loopring acelera a adoção da tecnologia blockchain, aumentando a eficiência em todo o ecossistema Ethereum .
Conclusão
Os problemas de escalabilidade na blockchain do Ethereumestão sendo enfrentados de frente com tecnologias inovadoras como o ZK-Rollup. Como já exploramos, diversos projetos importantes já estão utilizando essa tecnologia para melhorar a velocidade das transações, reduzir custos e garantir a segurança na rede Ethereum .
À medida que essas soluções continuam a evoluir e amadurecer, elas prometem desbloquear todo o potencial do Ethereum, tornando-o mais acessível e eficiente tanto para usuários quanto para desenvolvedores. O futuro do Ethereum, ao que tudo indica, está intrinsecamente ligado à evolução e à aplicação dos ZK-Rollups.
