Execução com rollups: escala modular de blockchain de camada 2 explicada

Uma Breve História

Indiscutivelmente a rede de contrato inteligente mais segura e confiável atualmente, a Ethereum continua a ser uma inovação de zero a um que muda o jogo. O onipresente blockchain Layer-1 causou uma mudança sísmica nos casos de uso do blockchain – de simplesmente hospedar criptomoedas para ampliar a utilidade para criadores e usuários de aplicativos descentralizados (dApps) – ao ser pioneiro em sua visão computacional mundial.

No entanto, apesar de seu sucesso como o principal impulsionador do crescimento da Web3, sua infra-estrutura permanece intrinsecamente atormentada por problemas de escalabilidade. Em 2022, mais de 7,75 milhões de contratos inteligentes foram implantados na blockchain Ethereum, incluindo 4,6 milhões de contratos apenas no quarto trimestre. Em comparação, havia 1.148 programas Solana exclusivos no mesmo período anual - tornando ainda mais pertinente abordar a questão de uma vez por todas.

Mesmo com a infraestrutura da rede Ethereum principal continuando a se atualizar, as soluções de escalabilidade Layer-2 (L2) que continuam a iterar e inovar em sua tecnologia subjacente conquistaram a comunidade. A carga total de transações no Ethereum mudou as melhorias L2 de um recurso desejável para um imperativo crucial para os desenvolvedores de dApp operarem de forma sustentável em termos de desempenho e custo.

Uma visão centrada no acúmulo

A visão centrada em rollup estabelecida pela Ethereum é o principal catalisador para as inovações de escala L2 que vemos hoje. Especificamente, as duas tecnologias de roll-up disponíveis hoje — provas otimistas e ZK (conhecimento zero) — são consideradas por suas respectivas habilidades para gerar maior eficiência e escalabilidade.

Então, o que é um acúmulo?

Os rollups L2 dependem da segurança descentralizada derivada do Ethereum, mas terceirizam o processamento de transações para separar as redes de terceiros depois de 'enrolar' os dados e, em seguida, confirmar as informações na cadeia na rede principal do Ethereum.

• Rollups otimistas : assume que as transações são válidas por padrão e só executa o cálculo por meio de uma prova de fraude, no caso de um desafio.

• ZK rollups : Executa computação fora da cadeia e envia uma prova de validade para a cadeia.

  
  

Isso reduz efetivamente o congestionamento da rede e aumenta a velocidade de transferência, ao mesmo tempo em que divide os custos de transação em um lote de transações - permitindo até redução de 10x-100x de taxas de gás Ethereum. Além disso, as vantagens combinadas de transações mais altas por segundo e taxas mais baixas aumentam a capacidade de recursos dos projetos L2 para a melhoria da experiência do usuário e expandem o escopo da implantação do dApp.

Importante, Máquina Virtual Ethereum (EVM) a compatibilidade é necessária para que os rollups funcionem e é uma consideração fundamental para os desenvolvedores que criam dApps. O ambiente de tempo de execução para execução de contrato inteligente e o código do aplicativo Ethereum garantem a interoperabilidade entre cadeias para que os dApps interajam perfeitamente em vários blockchains. Combinado com os benefícios L2 de fornecer taxas de gás competitivamente baixas, isso marcou uma mudança decisiva entre os desenvolvedores que agora preferem construir em L2s em vez da rede principal Ethereum. Na verdade, as transações combinadas das cadeias L2 populares Optimism e Arbitrum foram superando as transações on-chain da Ethereum desde dezembro de 2022.

Dito isto, a paisagem L2 ainda está em seus estágios iniciais. O desenvolvimento de rollup ZK ainda está em sua infância, enquanto rollups otimistas também são sobrecarregados por taxas caras de publicação de dados, taxa de transferência limitada e um longo período de desafio antes que a finalização da transação seja alcançada.

É aqui que entram os blockchains modulares, para superar tais limitações para desbloquear novos casos de uso com a esperança de, finalmente, levar o setor adiante.

Compreendendo arquitetura monolítica x modular

Embora os usuários experimentem blockchains como uma entidade de computação única, os nós de blockchain executam três tarefas principais:

1. Liquidação: mantenha um registro histórico de transações válidas
2. Consenso: Participar do consenso para chegar a um acordo sobre o conteúdo do livro-razão
3. Execução: Atualize o estado do ledger em resposta às transações enviadas pelo usuário/dApp

Blockchains como Solana e Ethereum 1.0 (pré-Merge) unificam todas as três “camadas” de operação dentro da mesma rede. Isso significa que um nó deve dividir seus recursos em todas as tarefas de uma só vez – daí o nome de “blockchain monolítico”.

Blockchains modulares adotam uma abordagem fundamentalmente diferente. Em vez de ter todos os nós responsáveis por executar várias tarefas simultaneamente, os blockchains modulares utilizam um sistema em que cada função é executada por uma rede independente de nós. Ao permitir que cada rede se especialize em sua tarefa, os ganhos de eficiência resultantes são capazes de repassar taxas mais baixas aos usuários e melhor desempenho para os dApps.

Disponibilidade de dados especializados

A disponibilidade de dados é uma parte indispensável do escalonamento da blockchain. Soluções alternativas de dimensionamento, como pontes, sidechains e validiums, não obtêm dados nem segurança do próprio Ethereum e, portanto, sofrem de possíveis comprometimentos de segurança e implicações de confiança, pois formam um sistema díspar sem garantias uniformes de disponibilidade de dados. O Exploração de buraco de minhoca é um exemplo notável. Cerca de US$ 325 milhões foram roubados do que antes era uma ponte DeFi amplamente usada que liga as blockchains Ethereum e Solana em um dos maiores hacks de criptografia da história.

Por outro lado, os rollups geralmente terceirizam a disponibilidade de dados e o consenso para uma camada de base compartilhada. Isso permite que eles operem com base em modelos de confiança 1 de N, onde N não pode ser restrito. A segurança é mantida, mas isso apresenta problemas operacionais na estrutura de rollup otimista.

Para manter as suposições fundamentais de segurança, os dados do rollup devem permanecer disponíveis para dar aos verificadores a oportunidade de enviar provas de fraude. Como a disponibilidade de dados é essencial para manter o modelo de segurança de rollups, taxas caras de gás e custos de armazenamento ainda são incorridos na rede principal Ethereum. Na verdade, a grande maioria das taxas de transação incorridas em um L2 hoje vai para o pagamento de dados no Ethereum. Em média, os custos de publicação de dados para rollups existentes representam 73-79% da taxa total de transação. Quando o Ethereum experimenta alta atividade de rede, isso pode aumentar para mais de 90% das taxas totais.

A arquitetura modular que usa uma solução de disponibilidade de dados especializada separada resolve esse problema. Em vez de postar dados de transação na rede Ethereum, onde a largura de banda de dados é limitada e, portanto, cara, o uso de uma solução de disponibilidade de dados especializada, como EigenDA, aproveita a largura de banda de dados expandida de outro protocolo (ou camada) para custos mais baixos e ciclos de melhoria mais rápidos.

O EigenDA é único porque é construído sobre EigenLayerName , um protocolo de restaking que “aluga” alta segurança criptoeconômica de ativos apostados atualmente usados para proteger o Ethereum. Isso libera projetos L2, como Manto de estabelecer uma nova rede, novo token e um novo conjunto de validadores para inicializar sua base de segurança desde o início.

Com o validador Ethereum definido como uma fonte de segurança, os participantes do Ethereum podem optar por re-apostar seu ETH apostado não apenas para proteger a rede principal do Ethereum, mas também para proteger qualquer rede, aplicativo ou serviço que utilize o EigenDA. Como os nós EigenDA são especializados para a tarefa de disponibilidade de dados e podem ser atualizados de forma independente, a prova de publicação e a disponibilidade de dados podem ocorrer a custos mais baratos sem comprometer a segurança.

Computação multipartidária

Outra compensação para rollups otimistas é o longo período de desafio antes que a transação final seja alcançada. Os fundos podem passar facilmente da rede principal da Ethereum para o rollup, mas as retiradas exigem um longo período de desafio para satisfazer as suposições de confiança. Por exemplo, o padrão atual, implementado tanto no Optimism quanto no Arbitrum, é um período de desafio de 7 dias.

Alternativamente, os rollups ZK permitem finalização quase instantânea, mas requerem tecnologia complexa que ainda está sendo desenvolvida e testada antes de ser disponibilizada no mercado. Vale a pena mencionar que os rollups atuais do ZK não têm suporte total para EVM e são mais intensivos para executar cálculos para aplicativos com pouca atividade na cadeia.

Um caminho mais viável é implementar arquitetura e mecanismos de incentivo que permitirão um acúmulo para reduzir o período de desafio agora.

Computação multipartidária (MPC) faz exatamente isso. Ao introduzir um novo papel de nó, o nó MPC, o processo afirma a validade dos blocos produzidos pelo sequenciador. Os nós MPC calculam raízes de estado de forma independente a partir de dados de transação e fornecem uma assinatura para transações de estado válidas. À medida que mais nós assinam o bloco, aumenta a confiança coletiva na validade do bloco.

Como as assinaturas MPC criam evidências criptográficas para dar suporte ao otimismo da rede, isso oferece uma melhoria em relação ao atual modelo à prova de fraude, removendo a tensão da prova por contradição. Efetivamente, isso leva rollups otimistas de otimistas padrão a otimistas verificáveis, criando um caminho viável para reduzir o período de desafio da transação para apenas 1 a 2 dias.

Apresentando a Camada 2 Modular de Próxima Geração para Hiperescalabilidade

Embora várias soluções de camada 2 tenham surgido na parte de trás do Ethereum, poucas conseguiram superar de forma convincente alguns dos maiores desafios enfrentados pelos ecossistemas da Web3. Por um lado, obstáculos técnicos como segurança, taxas e velocidade restringiram a adoção em massa; por outro, ecossistemas isolados impediram a polinização cruzada de comunidades e ideias. Uma nova abordagem é necessária se quisermos alcançar uma solução L2 escalável.

Ao separar a execução, a disponibilidade de dados e a finalidade da transação em camadas separadas, Manto oferece segurança de nível Ethereum enquanto aumenta as velocidades de transação por meio de ineficiências reduzidas. Os dados relacionados à transação são solidificados no L2 do Mantle antes de serem transmitidos para o Ethereum, reduzindo efetivamente o período de desafio e fornecendo finalização mais rápida ao usuário final. Desta forma, o Mantle é capaz de utilizar a enorme rede de confiança da Ethereum enquanto elimina o possível congestionamento do espaço de blocos por meio de seu design modular.

Essas melhorias na tecnologia e na infraestrutura permitem que os desenvolvedores de dApp se concentrem na criação dos melhores aplicativos enquanto diminuem as barreiras de acessibilidade do Web3 para os usuários finais. Por exemplo, os desenvolvedores de jogos podem incorporar mais elementos on-chain sem se preocupar com altas taxas de transação ou com uma experiência ruim do usuário final, como atrasos, enquanto protocolos DeFi avançados com vários produtos comerciais podem ser desenvolvidos e operados a baixo custo.

Incubado por BitDAO , Mantle aproveita o poder de um DAO de propriedade da comunidade para alavancar seu ecossistema existente de construtores, usuários e parceiros para feedback de membros e tomada de decisões de crowdsourcing. Os construtores no Mantle se beneficiam de padrões elevados de relações e incentivos de desenvolvimento, suporte robusto ao ecossistema e casos de uso expandidos para construtores de dApp, pois atualiza constantemente sua rede para hiperescalabilidade significativa.

À medida que mais usuários e desenvolvedores gravitam em torno de plataformas como Mantle, o futuro da Web3 se concentrará mais em blockchains L2 modulares que podem oferecer a confiança da Ethereum enquanto oferecem velocidades eficientes.

Este artigo foi escrito por jacobc.eth para mantle.