Prefácio

O Ethereum opera com o princípio de que cada nó armazena e executa cada transação enviada pelos usuários. Para escalar toda a rede, o Ethereum adotou a solução Rollup. Simplificando, ele move a maior parte do processamento de transações para fora da cadeia (L2), reduzindo assim a carga na mainnet do Ethereum (L1) e diminuindo as taxas de transação. Rollup = um conjunto de contratos inteligentes na L1 + uma rede de nós na L2, que inclui tanto contratos inteligentes em cadeia quanto agregadores fora da cadeia. Ele depende do Ethereum para liquidação, consenso e disponibilidade de dados, sendo responsável apenas pela execução das transações. Os nós da rede L2 são compostos por várias partes, sendo o sequenciador o mais crítico. No entanto, atualmente, os sequenciadores dos Rollups enfrentam problemas de centralização.

Rollup e Sequencer

O Rollup é uma solução de escalonamento para Ethereum (L1) que executa transações off-chain e as empacota em blocos. Para cada bloco, o Rollup publica os dados necessários para reconstruir o estado da cadeia (como uma fonte de disponibilidade de dados) na camada de disponibilidade de dados e publica provas da correção da execução off-chain na camada de liquidação. Os rollups vêm em dois tipos: no caso do ZK-rollup, uma prova de conhecimento zero é publicada com cada bloco, enquanto, no caso do rollup Optimistic, uma prova de fraude só é publicada quando surge uma disputa. Após o EIP-4844, quando a publicação de dados muda para blobs, essa camada pode ser chamada de "camada de publicação de dados". Os contratos inteligentes de rollup em L1 verificam as provas publicadas. Cada Rollup tem uma ou mais pontes para permitir a transferência de dados entre cadeias, bem como depósitos e levantamentos.

Na lógica de implementação do Rollup, o sequenciador é um componente chave responsável por receber solicitações de transação em L2, determinar a ordem de execução delas e empacotar as transações em lotes que são eventualmente enviados para o contrato inteligente Rollup em L1. Isso desempenha um papel crucial na melhoria da eficiência de processamento de transações e na redução de custos.

A funcionalidade e os princípios de funcionamento do sequenciador podem ser resumidos em quatro partes:

1. Recebendo Transações: O sequenciador recebe pedidos de transação de usuários ou aplicativos. Essas transações são processadas primeiro no L2, em vez de diretamente na mainnet Ethereum.

2 Transações de Pedido: O sequenciador é responsável por ordenar as transações recebidas, determinando a sequência de sua execução. Esse processo é semelhante ao que os mineradores Ethereum fazem antes de empacotar as transações em blocos.

3 Transações de Embalagem: O sequenciador embala as transações ordenadas em lotes que contêm informações resumidas de várias transações.

4 Submissão para L1: Por fim, o sequenciador submete os lotes de transações empacotadas à mainnet Ethereum (L1) para liquidação e armazenamento de dados. Isso permite que a L1 verifique e armazene as atualizações de estado da L2.

Embora a tecnologia Rollup forneça uma solução de dimensionamento eficaz, ainda existem alguns problemas no design e implementação dos sequenciadores, sendo o problema de centralização o mais importante. A maioria dos projetos Rollup atualmente depende de sequenciadores centralizados, geralmente controlados por uma única entidade ou algumas entidades, o que apresenta os riscos óbvios de falta de transparência e pontos únicos de falha.

Deixando de lado as explicações rígidas acima, as discussões sobre soluções de sequenciadores descentralizados para L2, mencionadas nos artigos anteriores da YBB Capital, seja a solução L2 da Metis, que abre diretamente o staking de nós da pool de sequenciadores para o mercado, ou o projeto independente Espresso, sua essência é a distribuição do 'bolo de lucro' do sequenciamento e as expectativas futuras do mercado. Portanto, interesse e correção ortodoxa são pontos-chave inevitáveis.

Antecedentes históricos e design do Based Rollup

Fonte da imagem: @drakefjustin

O conceito de Rollup foi proposto pela primeira vez pelo fundador da Ethereum, Vitalik Buterin, que inicialmente imaginou alcançar um estado completamente sem restrições de "Total Anarchy" para permitir uma expansão ilimitada de transações. Dada as questões atuais com sequenciadores, em 2023, o pesquisador da Ethereum Justin Drake propôs uma solução chamada Based Rollups, onde os sequenciadores são gerenciados pela própria Ethereum L1. Os detalhes são os seguintes (fonte: ver link de extensão 1):

Definição:

Quando a sequenciação do Rollup é conduzida pela camada base (L1), referimo-nos a ela como sequenciação L1-based ou L1-driven Rollup. Especificamente, um Rollup baseado em L1 significa que o próximo proponente L1 pode trabalhar sem permissão com pesquisadores e construtores L1 para incluir o próximo bloco Rollup no próximo bloco L1.

Vantagens:

●Vivacidade: O Rollup Baseado desfruta das mesmas garantias de vivacidade que o L1. Note que os Rollups não-Baseados com escotilhas de escape têm uma vivacidade reduzida (as escotilhas de escape são um mecanismo de segurança nos Rollups que permitem aos utilizadores retirar ativos com segurança do L2 de volta para a cadeia principal L1 em caso de problemas do sistema Rollup. É semelhante a uma saída de emergência).

Garantias de liquidação mais fracas: As transações através das saídas de emergência devem aguardar um período de espera antes que a liquidação seja garantida.

MEV de Censura:Rollups com escotilhas de escape são vulneráveis aos efeitos adversos de MEV causados pela censura do sequenciador a curto prazo durante o período de timeout.

Efeitos de Rede em Risco: Saídas em massa desencadeadas por falhas de vivacidade do sequenciador (por exemplo, um ataque de 51% aos mecanismos de sequenciamento PoS descentralizados) irão interromper os efeitos de rede do Rollup. Observe que, ao contrário do L1, o Rollup não pode se recuperar elegantemente de falhas de vivacidade do sequenciador usando consenso social. Em todos os projetos Rollup não baseados conhecidos, as saídas em massa são a espada de Dâmocles.

Penalidade de gás:Transações liquidadas através de saídas de emergência normalmente incorrem em uma penalidade de gás para os usuários (por exemplo, devido à compressão de dados subótima de transações não agrupadas em lotes).

●Descentralização: O Based Rollup herda a descentralização do L1, reutilizando naturalmente a infraestrutura de pesquisador-construtor-proponente do L1. Os pesquisadores e construtores do L1 são incentivados a incluir blocos Rollup em seus blocos L1 para extrair o MEV do Rollup. Isso, por sua vez, incentiva os proponentes de blocos L1 a empacotar blocos Rollup no L1.

●Simplicidade:A sequência baseada em Rollup é a mais simples, ainda mais simples do que a sequência centralizada. A sequência baseada em Rollup não requer a verificação de assinaturas de sequenciador, escotilhas de fuga ou consenso PoS externo.

Nota histórica: Em janeiro de 2021, Vitalik referiu-se à sequenciação baseada em L1 como 'Total Anarquia', o que tinha o risco de múltiplos blocos Rollup serem submetidos simultaneamente, levando a desperdício de gás e carga de trabalho. O esquema atual de Separação de Proposer-Builder (PBS) pode controlar estritamente a sequenciação L1, permitindo no máximo um bloco Rollup por bloco L1 e sem desperdício de gás. Quando o bloco n+1 do Rollup (ou para k >= 1, n+k) inclui a prova SNARK do bloco n, o desperdício de provas ZK-rollup pode ser evitado.

●Custo: A sobrecarga de gás do Based Rollup é zero - nem mesmo exige a verificação de assinaturas de sequenciadores descentralizados ou centralizados. A simplicidade do Based Rollup reduz os custos de desenvolvimento, diminui os tempos de lançamento e minimiza a exposição a vulnerabilidades de código. A sequência do Based Rollup também é livre de tokens, evitando os encargos regulatórios associados aos sequenciadores baseados em tokens.

●L1 Alinhamento Econômico:O MEV derivado do Based Rollup flui naturalmente para a sua base L1. Este fluxo fortalece a segurança econômica da L1 e, no caso da queima de MEV, aumenta a escassez econômica dos tokens nativos da L1. Esta estreita alinhamento econômico com a L1 pode ajudar a construir a legitimidade do Based Rollup. Importante, apesar de sacrificar a receita do MEV, o Based Rollup mantém a opção de obter receitas das taxas de congestionamento da L2 (por exemplo, na forma de taxas base EIP-1559).

●Soberania: Apesar de delegar a sequência para L1, Based Rollup mantém a soberania. Based Rollup pode ter um token de governança, cobrar taxas de base e usar a receita dessas taxas de base conforme apropriado (por exemplo, o Optimism financia bens públicos).

Desvantagens:

●Sem receita de MEV:O Rollup base renuncia ao MEV para L1, limitando sua receita às taxas base. Contra-intuitivamente, isso pode aumentar a receita geral do Rollup base. A razão é que o cenário do Rollup parece ser de vencedor leva tudo, onde o Rollup bem-sucedido pode alavancar a segurança, descentralização, simplicidade e consistência do Rollup base para alcançar a dominância e, ultimamente, maximizar a receita.

●Sequenciamento restrito:Delegar a sequenciação para L1 reduz a flexibilidade de sequenciação. Isso torna certos serviços de sequenciação mais difíceis, ou até mesmo impossíveis:

○ Pré-Confirmação:A pré-confirmação rápida não é um problema para sequenciamento centralizado e pode ser alcançada por meio de consenso PoS externo. O uso de sequenciamento L1 para pré-confirmação rápida é uma questão em aberto, com muitas direções de pesquisa promissoras, incluindo EigenL, Listas de Inclusão e Bonds de Construtor.

○ Primeiro a Chegar, Primeiro a Servir (PAFS): É incerto se a sequência PAFS no estilo Arbitrum pode ser implementada no Based Rollup. EigenL pode fornecer uma sobreposição PAFS para o Based Rollup sequenciado L1.

Denominação:

O nome "Based Rollup" vem da sua proximidade com a cadeia de base (Base L1). Isso coincidentemente entra em conflito com o recente anúncio da Coinbase da cadeia Base. Curiosamente, a Coinbase compartilhou dois objetivos de design em seu anúncio Base:

●Tokenlessness:"Não temos planos para emitir um novo token de rede."

● Descentralização: “Planejamos descentralizar progressivamente a blockchain ao longo do tempo.”

Base pode alcançar descentralização sem token, tornando-se um Based Rollup.

Fonte da imagem: @jchaskin22

Em resumo, o Pacote Cumulativo Baseado permite que qualquer pessoa dimensione blocos de Rollup, publicando as alterações de estado de transação sequenciadas para L1 para extrair MEV de L2, com todo o sequenciamento e segurança fornecidos pelo Ethereum L1. Essa abordagem evita a necessidade de consenso PoS externo e tokens de Rollup específicos. Em comparação com outros Rollups que exigem uma função essencial de "escotilha de escape de emergência" para proteger ativos, a visão do Rollup Baseado elimina essa necessidade, garantindo a conclusão suave da transação no Rollup, desde que o Ethereum continue a funcionar com segurança.

Based Rollup e Taiko Labs

Fonte: site oficial da Taiko

A Taiko Labs é a principal equipa a desenvolver e a promover o Based Rollup, uma solução de escalonamento da Camada 2 da Ethereum. A sua visão é resolver os problemas de escalabilidade da mainnet da Ethereum através de tecnologias inovadoras como o Based Rollup. A Taiko Labs tem três características principais:

1. Fully Ethereum-Equivalent (Tipo 1) ZK-EVM: Utilizando um zkEVM Tipo 1 que oferece total compatibilidade com o Ethereum, os desenvolvedores podem migrar perfeitamente aplicações descentralizadas (dApps) entre o Ethereum e o Taiko sem se preocupar com falhas na execução de contratos inteligentes.

2.Código Aberto: Todo o código-fonte da Taiko está disponível no GitHub, permitindo que qualquer pessoa possa visualizá-lo, construí-lo ou modificá-lo. Essa abordagem de código aberto garante que o desenvolvimento da tecnologia blockchain não seja limitado a uma pequena equipe, mas inclua contribuições de uma comunidade global de desenvolvedores.

3.Totalmente Descentralizado:Além de garantir alta compatibilidade com EVM, Taiko está comprometida em alcançar total descentralização. Taiko planeja submeter blocos e gerar zkPs através de proponentes e validadores descentralizados, garantindo a natureza descentralizada do protocolo.

Taiko tem como objetivo construir um ZK-EVM totalmente equivalente ao Ethereum Tipo 1, conforme mencionado por Vitalik Buterin em "Os diferentes tipos de ZK-EVMs" (consulte o Link de Extensão 2). Essa busca pela equivalência total e sem compromisso com o Ethereum tem como objetivo a compatibilidade completa para verificar blocos do Ethereum (pelo menos a camada de execução, excluindo o consenso da cadeia de faróis, mas incluindo todas as transações, contratos inteligentes e lógica de conta sem substituir o hash, árvores de estado/transação e outras lógicas de consenso). Portanto, em comparação com outros tipos, o Tipo 1 é a solução mais complexa e desafiadora para se aproximar da solução nativa.

Fonte da imagem: Vitalik Buterin: "Os diferentes tipos de ZK-EVMs"

Outras Estruturas Principais:

Base Competitive Rollup (BCR)

Base Competitive Rollup é uma solução inovadora de escalabilidade de blockchain desenvolvida pela Taiko Labs. O BCR tem como objetivo melhorar a eficiência e a segurança do Rollup através de um mecanismo competitivo, permitindo que diferentes participantes compitam livremente na submissão de blocos e na geração de provas, melhorando assim o desempenho e a descentralização geral da rede.

●Recursos

Competição Aberta: Permite que qualquer participante elegível concorra a submissão de blocos e geração de provas. Esse mecanismo aberto reduz o controle centralizado e melhora a descentralização da rede. Os concorrentes são incentivados a fornecer melhores serviços para ganhar recompensas e taxas de transação.

Escalonamento eficiente:Melhora efetivamente a eficiência de geração e verificação de blocos. Múltiplos concorrentes podem trabalhar em paralelo, evitando pontos únicos de falha e aumentando a velocidade de processamento de transações e escalabilidade da rede.

Segurança:Através de um mecanismo competitivo de várias partes, a resistência a ataques do sistema é melhorada. Blocos e provas gerados por várias partes aumentam a transparência e a segurança do sistema, tornando mais difícil para uma única entidade controlar ou atacar.

● Vantagens

Compatibilidade com EVM: BCR é totalmente compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), permitindo que os contratos inteligentes e dApps existentes no Ethereum migrem facilmente para o BCR sem modificações significativas.

Alta Capacidade:Uma vez que o BCR pode processar transações e gerar blocos em paralelo, a capacidade de processamento da rede é significativamente aumentada, capaz de lidar com volumes de transações mais elevados, reduzindo os custos e a latência das transações.

Descentralização: O mecanismo descentralizado de geração de blocos e de prova garante a descentralização da rede, reduzindo o risco de controle por entidades centralizadas.

● Desvantagens

Complexidade aumentada:A complexidade do sistema requer algoritmos sofisticados e protocolos para coordenar a geração e verificação de blocos entre vários concorrentes. Os contratos inteligentes podem precisar de lógica adicional para lidar com resultados competitivos.

Potenciais Problemas:No mecanismo competitivo do BCR, vários competidores que computam e enviam blocos simultaneamente podem levar a taxas mais altas. Os usuários podem enfrentar custos de transação mais altos, especialmente durante períodos ocupados ou altamente competitivos. Além disso, nós grandes com recursos abundantes podem dominar a competição, levando à centralização.

BBR (Baseado em Impulsionador Rollup)

No BBR, um Booster é um participante especial responsável pela otimização de lotes de transações, compressão de dados de transação e processamento de vários lotes de transações em paralelo. Sua função principal é separar a execução e o armazenamento, garantindo que, enquanto o L2 lida com a execução, o L1 permanece descentralizado e os endereços de contratos inteligentes permanecem consistentes em todo o L1 e todos os BBRs.

No entanto, o BBR enfrenta desafios como aumento da complexidade do sistema, consumo de recursos e potencial centralização. O desenvolvimento futuro exigirá mais otimização e expansão para atender às demandas em evolução da tecnologia blockchain.

Fonte da imagem: Taiko Labs

Conclusão

Atualmente, o Based Rollup representa uma mudança significativa nos métodos de escalonamento da Camada 2 do Ethereum. Delega diretamente a sequenciação do Rollup aos proponentes da Camada 1, utilizando o design de separação proponente-construtor. Isso permite que a Camada 1 desempenhe todos os papéis de sequenciação para o Rollup. Ao mesmo tempo, estende o MEV, permitindo que os buscadores da L2 agrupem transações e as enviem para os construtores da L2, que também são buscadores da L1. Esses blocos completos da L2 tornam-se parte dos blocos da L1, sendo processados ​​por construtores da L1 e pela mainnet do Ethereum.

Embora ainda reste saber se o Based Rollup pode ser considerado a solução definitiva para os Rollups, representa inegavelmente uma inovação importante na escalabilidade da Camada 2 da Ethereum, proporcionando uma solução mais segura e descentralizada. Se aplicarmos o mesmo pensamento ao ecossistema do Bitcoin, alcançar uma VM nativa e descentralizada com a extensibilidade da Ethereum será, sem dúvida, um desafio. A indústria inteira ainda tem um longo caminho a percorrer para resolver a questão da escalabilidade verdadeiramente descentralizada.

Links estendidos:

【1】Rollups baseados — superpoderes a partir de sequenciamento L1

【2】Os diferentes tipos de ZK-EVMs

Artigo de referência

【1】O jogo do crédito: Rollups manipulados por multi-assinaturas e comissões

【2】Relatório de Pesquisa Taiko: Solução Ethereum Layer 2 que alcança escalabilidade perfeita e compatibilidade total

declaração:

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