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. Em termos simples, 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 em L1 + uma rede de nós em L2, que inclui tanto contratos inteligentes na 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 Sequenciador

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

Na lógica de implementação do Rollup, o sequenciador é um componente chave responsável por receber solicitações de transação na L2, determinar sua ordem de execução e empacotar as transações em lotes que são eventualmente enviados para o contrato inteligente Rollup na 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. Transações de recebimento: O sequenciador recebe solicitações de transação de usuários ou aplicativos. Essas transações são processadas primeiro no L2, em vez de diretamente na rede principal do Ethereum.

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

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

4 Enviando para L1: Finalmente, o sequenciador envia os lotes de transações empacotadas para a mainnet do 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 eficaz de dimensionamento, ainda existem alguns problemas no design e implementação dos sequenciadores, sendo o problema de centralização o mais importante entre eles. A maioria dos projetos Rollup atualmente depende de sequenciadores centralizados, normalmente controlados por uma única entidade ou algumas entidades, o que representa 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, como mencionado nos artigos anteriores da YBB Capital, seja a solução L2 da Metis, que abre diretamente a aposta de nós do 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 de hype do mercado futuro. Portanto, o interesse e a correção da ortodoxia são os 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 do Ethereum, Vitalik Buterin, que inicialmente vislumbrou alcançar um estado de “Total Anarchy” completamente desimpedido para permitir uma expansão ilimitada de transações. Dadas as questões atuais com sequenciadores, em 2023, o pesquisador do Ethereum Justin Drake propôs uma solução chamada Based Rollups, onde os sequenciadores são gerenciados pelo próprio Ethereum L1. Os detalhes são os seguintes (fonte: ver link de extensão 1):

Definição:

Quando a sequência de Rollup é conduzida pela camada base (L1), nos referimos a ela como sequenciamento de Rollup baseado em L1 ou impulsionado por L1. Especificamente, um Rollup baseado em L1 significa que o próximo proponente de L1 pode trabalhar sem permissão com os buscadores e construtores de L1 para incluir o próximo bloco Rollup no próximo bloco L1.

Vantagens:

●Vivacidade: O Rollup Baseado desfruta das mesmas garantias de vivacidade que L1. Note que os Rollups não Baseados com escotilhas de fuga têm vivacidade reduzida (as escotilhas de fuga são um mecanismo de segurança nos Rollups que permitem aos usuários retirar ativos com segurança do L2 de volta para a cadeia principal L1 em caso de problemas no sistema de 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 tempo limite antes que o pagamento seja garantido.

MEV de censura:Rollups com escotilhas de fuga são vulneráveis aos efeitos adversos de MEV de censura de sequenciador de curto prazo durante o período de tempo limite.

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

Penalidade de gás: Transações liquidadas por meio de saídas de emergência geralmente incorrem em uma penalidade de gás para os usuários (por exemplo, devido a uma compressão de dados subótima de transações não agrupadas em lote).

●Descentralização:O Based Rollup herda a descentralização do L1, reutilizando naturalmente a infraestrutura de busca, construção e proposição do L1. Os buscadores 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 os blocos Rollup no L1.

●Simplicidade:O sequenciamento Based Rollup é o mais simples, ainda mais simples do que o sequenciamento centralizado. O Based Rollup não requer a verificação de assinaturas do sequenciador, escotilhas de fuga ou consenso externo de PoS.

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 de Rollup sendo submetidos simultaneamente, levando a desperdício de gás e carga de trabalho. O esquema atual de Separação de Proponente-Construtor (PBS) pode controlar estritamente a sequenciação L1, permitindo no máximo um bloco de 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 de ZK-rollup pode ser evitado.

● Custo: O custo adicional do gás do Based Rollup é zero - nem mesmo requer a verificação de assinaturas de sequenciadores descentralizados ou centralizados. A simplicidade do Based Rollup reduz os custos de desenvolvimento, encurta os prazos de lançamento e minimiza a exposição a vulnerabilidades de código. A sequência do Based Rollup também é livre de tokens, evitando os ônus regulatórios associados aos sequenciadores baseados em tokens.

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

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

Desvantagens:

●Sem receita de MEV:O Based Rollup renuncia ao MEV para L1, limitando sua receita às taxas básicas. Contraintuitivamente, isso pode aumentar a receita geral do Based Rollup. 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 Based Rollup para alcançar a dominação e, por fim, maximizar a receita.

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

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

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

Nomeação:

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

●Tokenless:“Não temos planos de emitir um novo token de rede.”

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

O Base pode alcançar a descentralização sem tokens ao se tornar um Based Rollup.

Fonte da imagem: @jchaskin22

Em resumo, o Based Rollup permite que qualquer pessoa escale os blocos do Rollup, publicando as mudanças no estado da transação sequenciada para L1 para extrair MEV de L2, com toda a sequenciação e segurança fornecidas pelo Ethereum L1. Esta abordagem evita a necessidade de consenso externo de PoS e tokens Rollup específicos. Comparado a outros Rollups que exigem uma função essencial de "escotilha de escape de emergência" para proteger os ativos, a visão do Based Rollup elimina essa necessidade, garantindo a conclusão suave da transação no Rollup, desde que o Ethereum continue a funcionar de forma segura.

Baseado em Rollup e Taiko Labs

Fonte: site oficial do Taiko

A Taiko Labs é a principal equipe desenvolvendo e promovendo Based Rollup, uma solução de escalonamento da Camada 2 do Ethereum. Sua visão é resolver os problemas de escalabilidade da mainnet do Ethereum por meio de tecnologias inovadoras como Based Rollup. A Taiko Labs possui três características principais:

1. Totalmente Equivalente ao Ethereum (Tipo 1) ZK-EVM:Utilizando um zkEVM tipo 1 que oferece compatibilidade total com o Ethereum, os desenvolvedores podem migrar perfeitamente aplicativos descentralizados (dApps) entre o Ethereum e o Taiko sem se preocupar com falhas na execução de contratos inteligentes.

2.Código Aberto: Todo o código-fonte do Taiko está disponível no GitHub, permitindo que qualquer pessoa o visualize, construa ou modifique. 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 comprometido em alcançar total descentralização. Taiko planeja submeter blocos e gerar zkPs através de proponentes e validadores descentralizados, garantindo a natureza descentralizada do protocolo.

O Taiko tem como objetivo construir um ZK-EVM totalmente equivalente ao Ethereum Tipo 1, como mencionado por Vitalik Buterin em “Os diferentes tipos de ZK-EVMs” (ver Link de Extensão 2). Essa busca por equivalência total e intransigente com o Ethereum visa a compatibilidade completa para verificar os blocos do Ethereum (pelo menos a camada de execução, excluindo o consenso da cadeia de beacons, mas incluindo todas as transações, contratos inteligentes e lógica de conta sem substituir 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 abordar a solução nativa.

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

Outras estruturas principais:

Base Competitive Rollup (BCR)

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

●Recursos

Competição aberta: Permite que qualquer participante elegível concorra na submissão de blocos e na 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 melhorando a velocidade de processamento de transações e a escalabilidade da rede.

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

● Vantagens

Compatibilidade com EVM: BCR é totalmente compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), permitindo que contratos inteligentes e dApps existentes do Ethereum migrem facilmente para o BCR sem modificações significativas.

Alto Rendimento:Uma vez que o BCR pode processar transações e gerar blocos em paralelo, a capacidade da rede é significativamente aumentada, capaz de lidar com volumes de transações mais altos, ao mesmo tempo em que reduz os custos e a latência das transações.

Descentralização: A geração descentralizada de blocos e o mecanismo de prova garantem a descentralização da rede, reduzindo o risco de controle por entidades centralizadas.

● Desvantagens

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

Possíveis problemas:No mecanismo competitivo do BCR, vários concorrentes computando e enviando blocos simultaneamente podem levar a taxas mais altas. Os usuários podem enfrentar custos de transação mais altos, especialmente durante períodos movimentados ou altamente competitivos. Além disso, nós grandes com recursos podem dominar a competição, levando à centralização.

BBR (Based Booster Rollup)

No BBR, um Booster é um participante especial responsável por otimizar lotes de transações, comprimir dados de transações e processar vários lotes de transações em paralelo. Sua função principal é separar execução e armazenamento, garantindo que, enquanto L2 lida com a execução, L1 permanece descentralizado e os endereços de contratos inteligentes permanecem consistentes em L1 e em todos os BBRs.

No entanto, BBR enfrenta desafios como aumento da complexidade do sistema, consumo de recursos e potencial centralização. Desenvolvimentos futuros exigirão mais otimização e expansão para atender às demandas em constante evolução da tecnologia blockchain.

Fonte da imagem: Taiko Labs

Conclusão

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

Embora ainda reste saber se o Rollup Base pode ser considerado a solução final para Rollups, ele representa inegavelmente uma grande inovação na escalabilidade da Camada 2 do Ethereum, fornecendo uma solução mais segura e descentralizada. Se aplicarmos o mesmo pensamento ao ecossistema Bitcoin, alcançar uma VM nativa e descentralizada com a extensibilidade do Ethereum será sem dúvida um desafio. Toda a indústria ainda tem um longo caminho a percorrer na resolução do problema da escalabilidade verdadeiramente descentralizada.

Links estendidos:

【1】Rollups baseados em sequenciamento L1 - superpoderes

【2】Os diferentes tipos de ZK-EVMs

Artigo de referência

【1】O jogo do crédito: Rollups manipulados por multi-assinatura e comitês

【2】Relatório de Pesquisa Taiko: Solução de Camada 2 do Ethereum que alcança escalonamento contínuo e compatibilidade total

declaração:

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