1. Sistema de Prova e Prova Otimista

Vamos voltar aos fundamentos da blockchain. A blockchain é essencialmente uma máquina de estados. Seu estado muda por meio de transações, e esse estado compartilhado alterado é usado pelos participantes. É crucial garantir que todos os participantes concordem com o estado compartilhado. Para promover um melhor acordo e eliminar a necessidade de confiança em partes específicas, a blockchain foca na descentralização. No entanto, essa descentralização pode restringir a escalabilidade, tornando difícil acomodar mais transações. Essas questões formam o trilema da blockchain.

Ethereum, como uma das primeiras blockchains de contratos inteligentes, liderou a criação de rollups. Neste modelo de rollup, a execução é separada do Ethereum, mas permanece um sistema para verificar a validade e punir atividades maliciosas. A abordagem para construir este sistema foi dupla. O primeiro método foi otimista, onde o próximo estado é pré-confirmado e finalizado com um buffer para um período de desafio. O segundo método foi alavancando uma prova de validade com zk, onde a mudança de estado pode ser verificada com uma prova zk on-chain em um processo de verificação de baixo custo. Enquanto as sidechains eram outra opção, eu as excluí devido à sua baixa dependência do Ethereum para liquidação.

Devido à simplicidade de implementação, a prova otimista (também conhecida como prova de fraude, prova de falha) foi usada na produção como um método dominante para o acerto das mudanças de estado do rollup.

1.1 Estado do Sistema de Prova - ZK e OP

Pensava-se que o sistema de prova zk em breve se tornaria dominante, com o sistema de prova otimista perdendo terreno. Geralmente espera-se que o sistema de prova zk ofereça custos mais baixos e finalidade mais rápida para rollups. Avanços significativos foram vistos em termos de geração de prova, com experimentos realizados na construção de zkVMs de propósito geral com base em MIPS, RISC-V e Wasm. Estes incluem projetos como ZKM, RiscZero, Succint Labs e Fluent. Apesar dos claros benefícios dos zk rollups, os desafios de desenvolver versões econômicas e seguras são substanciais. Atualizar VMs como a EVM também representa um desafio, pois é difícil incorporar novos recursos sem causar mudanças quebradas.

Devido a esses desafios, o sistema de prova otimista é atualmente o mais comum no ecossistema rollup, detendo a maioria dos TVLs.cerca de 75% do total de TVL da L2. Permanece incerto se essa dominância continuará no futuro. No entanto, há muitos desenvolvimentos para aprimoramento, com inúmeras iniciativas voltadas para a melhoria do sistema de prova.

Origem: Blockchains (L2) | Markets | Token Terminal

1.2 O Que Espera pelo Sistema de Prova Otimista?

Pesquisas e desenvolvimentos ativos estão acontecendo para melhorar o sistema de prova otimista e esses são feitos em três pontos principais como abaixo:

1. Reduzindo o custo
2. Descentralizando o processo de sequenciamento, desafiando e finalizando
3. Reduzindo a finalidade suave e dura

Significant efforts have been made in all three domains, some examples would be the recent Dencun upgrade that incorporated EIP-4844, improved data compression, and the development of an interactive proof system. Arbitrum had their new

Antes de mergulhar na exploração detalhada dos avanços recentes em “Part4,” é fundamental ter uma compreensão completa dos conceitos estabelecidos e do panorama atual. Para começar, devemos analisar a evolução do campo em “2. Desenvolvimento - História do Sistema de Prova Otimista” e mergulhar no panorama atual dos projetos de prova otimista em “3. Panorama Atual.”

2. Desenvolvimento - História do Sistema de Prova Otimista

O sistema de prova otimista não foi desenvolvido da noite para o dia. Numerosos pesquisadores e desenvolvedores contribuíram para construir um sistema de prova robost para garantir sua operação sem problemas em produção, atualmente garantindo cerca de $18 BilhõesVamos revisar os marcos alcançados no passado.

2.1 Passado - Voltando à História

Rollups otimistas foram primeiramente propostos pelo pesquisador do Ethereum John Adler em 2019como uma solução de escalonamento de camada 2 para Ethereum. A ideia central por trás dos rollups otimistas é mover a computação e o armazenamento de dados da mainnet do Ethereum para uma cadeia separada de camada 2, enquanto ainda herda as garantias de segurança do Ethereum. A motivação principal para o desenvolvimento dos Rollups Otimistas foi a congestão e as altas taxas de transação na mainnet do Ethereum. Com a crescente adoção de protocolos DeFi e NFTs, o Ethereum enfrentou problemas de escalabilidade que prejudicaram a experiência do usuário e a eficiência econômica.

Os otimistas começaram a ser experimentados e desenvolvidos principalmente por duas equipes, Arbitrum e Optimism. Esses rollups têm como objetivo fornecer escalabilidade para o Ethereum processando transações fora da cadeia e postando dados de transação comprimidos e a raiz de saída na mainnet do Ethereum. Como eles forneceram custos mais baixos tanto para usuários quanto para dapps, a comunidade do Ethereum rapidamente o adotou. (O artigo inicial sobre Arbitrum pode ser encontrado em este link.)

Origem: TVL de Arbitrum em USD

A principal característica das optimistic rollups foi a sua abordagem 'optimista' - após uma simples verificação de validade da transação, eles assumem que todas as transações são válidas por padrão, e confiam em um mecanismo de prova de fraude onde os desafiantes podem contestar a validade das transações dentro de um período de tempo definido (tipicamente 7 dias). Se uma transação fraudulenta for detectada, uma prova de fraude é executada onchain para processar corretamente as transações novamente. Essa abordagem otimista permitiu que os optimistic rollups alcançassem melhorias significativas de escalabilidade em relação à rede principal do Ethereum.

Houve inúmeros desafios no passado. Inicialmente, projetos como Optimism usaram seu próprio EVM modificado chamado OVM, que limitou sua compatibilidade com o EVM. Uma análise detalhada das modificações pode ser encontrada em este artigo esclarecedorpor Georgios Konstantopoulos da Paradigm. Os projetos também tiveram e continuam tendo uma abordagem centralizada para resolver mecanismos de reversão e desafio. Este método apresentou uma compensação de segurança, pois as transações não eram imediatamente finais e poderiam ser revertidas se um número limitado de participantes detectasse fraude dentro da janela de desafio.

2.2 Presente - Melhorando, mas Enfrentando Desafios

Os recentes desenvolvimentos no sistema de prova otimista melhoraram significativamente a eficiência e a escalabilidade das soluções de Camada 2 da Ethereum, como Arbitrum e Optimism. Além do upgrade Dencun da Ethereum, outras otimizações em rollups otimistas contribuíram para sua eficiência. Por exemplo, Arbitrum tem se concentrado em refinar seus sistemas à prova de falhas para garantir a integridade e segurança dos dados.

O otimismo também avançou substancialmente por meio de sua estratégia Superchain, que tem como objetivo criar um ecossistema alinhado de múltiplos L2s usando o OP Stack. A Superchain está alavancando soluções DA personalizadas e alternativas, mensagens entre cadeias e sequenciamento compartilhado para facilitar a interoperabilidade perfeita e melhorar a escalabilidade.

Recentes melhorias no ecossistema da Optimistic Rollup viram uma mudança de provas de fraude não interativas para interativas. Provas interativas envolvem um diálogo de ida e volta para identificar e corrigir eficientemente transações defeituosas. Essa mudança visa reduzir o custo computacional e a complexidade de verificar onchain.

3. Paisagem Atual

Vamos examinar o estado atual dos rollups, focando em projetos que operam sob o sistema de prova otimista e seus desenvolvimentos.

Atualmente, duas entidades - Arbitrum e Optimism - estão principalmente trabalhando na melhoria do sistema de prova otimista. Outros projetos, como Initia, Dymension e Rollkit, estão desenvolvendo estruturas para seu ecossistema de rollup.

Arbitrum e Optimism estão se esforçando para melhorar os aspectos tecnológicos da prova de fraude, enquanto outros projetos também estão implementando abordagens interessantes. Vamos revisar brevemente suas atividades atuais e desenvolvimentos em andamento.

3.1 Arbitrum - Prova Multirrodada e BoLD

3.1.1 Prova Multi-Round

O sistema de prova da Arbitrum utiliza um método de “prova de fraude de várias rodadas” para verificar transações. Esse processo ocorre principalmente fora da cadeia, com o estado final registrado na blockchain do Ethereum para transparência.

O recurso central deste sistema é a “árvore de afirmação”. Validadores, que postam títulos usando Ether, fazem reivindicações (ou “afirmações”) sobre o estado do Arbitrum. Essas afirmações formam uma cadeia, com cada uma construindo sobre a anterior. No entanto, quando afirmações conflitantes surgem, a árvore se divide em ramos, sinalizando uma possível fraude.

Resolver essas disputas envolve uma técnica interativa de prova chamada “dissecção”. Os validadores envolvidos na disputa restringem sistematicamente seu desacordo até que reste apenas uma única operação. Essa operação é então executada na Camada 1 do Ethereum para determinar sua validade.

Os passos são os seguintes:

1. Dois validadores discordam sobre o estado do Arbitrum.
2. Eles reduzem gradualmente sua disputa para apenas um passo computacional.
3. Este passo é então executado na Camada 1 da Ethereum para verificar qual validador está correto.

A abordagem do Arbitrum brilha em sua eficiência. Ao isolar e examinar apenas a computação contestada, evita o processo mais custoso de reexecutar a transação inteira no Ethereum, como feito nas provas de fraude de única rodada do Optimism. Como as provas de fraude de única rodada requerem toda a computação na cadeia L1/

3.1.2 Arbitrum BoLD

Origem: Uma introdução gentil: BOLD | Documentos do Arbitrum

BoLD (Bounded Liquidity Delay) é projetado como um novo protocolo de resolução de disputas especialmente elaborado para Rollups Otimistas nas cadeias da Arbitrum, com o objetivo de facilitar a validação sem permissão. Esse mecanismo mitiga os riscos associados aos ataques de atraso, garantindo que as disputas sejam resolvidas dentro de uma janela de tempo predeterminada.

O BoLD apresenta várias características-chave que são essenciais para o seu funcionamento. Em primeiro lugar, introduz a validação sem permissão, permitindo a qualquer parte honesta validar e vincular os seus fundos para postar afirmações corretas do estado L2. Esta funcionalidade permite que validadores honestos desafiem e vençam disputas contra atores maliciosos. Em segundo lugar, o BoLD garante que as disputas serão resolvidas dentro de um intervalo de tempo fixo, atualmente definido para um período de desafio (aproximadamente 6,4 dias) para Arbitrum One e Nova. Além disso, o tempo máximo total para resolver disputas inclui até dois períodos de desafio, mais um período de graça de dois dias para possível intervenção do Conselho de Segurança. Por último, o BoLD apoia o avanço do Arbitrum para um rollup de Estágio 2, garantindo que qualquer pessoa possa validar o estado L2 e enviar provas de fraude para o Ethereum, o que reforça a descentralização e segurança da plataforma.

Crucialmente, o BoLD promove a participação sem permissão, encorajando qualquer parte honesta a participar do processo de validação. Esta inclusividade tem como objetivo promover uma maior resiliência dentro da rede, diversificando a participação e reduzindo pontos centrais de falha. Atualmente, o BoLD está em sua fase de lançamento alfa e foi implantado em uma testnet pública. Também foi auditado duas vezes (Relatório por Trailofbits, Code4rena).

3.2 Otimismo - Cannon, Fault Proof VM

Fonte: Prova de Falhas VM - Canhão | Documentos de Otimismo

O sistema à prova de falhas no OP-Stack é projetado para desafiar e mitigar atividades maliciosas dentro da rede. O próximo Fault Proof VM será a melhoria chave. Este sistema é composto por três componentes principais: o Programa à Prova de Falhas (FPP), a Máquina Virtual à Prova de Falhas (FPVM) e o protocolo de jogo de disputa. O FPP verifica a transição de estado do rollup para verificar uma saída L2 a partir de entradas L1, resolvendo quaisquer disputas sobre saídas em L1. Esta arquitetura modular permite o desenvolvimento e implantação independentes de múltiplos sistemas de prova e jogos de disputa únicos, reforçando significativamente a flexibilidade e segurança do sistema.

O FPVM, uma unidade mínima e componível nesta arquitetura, executa os ciclos de instrução para comprovar transações, permanecendo inalterado pelas mudanças no protocolo Ethereum, graças à sua separação do FPP. O protocolo do jogo de disputa orquestra o mecanismo de desafio dividindo-se sobre transições de estado para reduzir as disputas a verificações de instrução únicas, permitindo assim provas eficientes no L1 EVM. Este sistema promove um futuro de várias provas inclusivo de várias metodologias de prova como provas ZK e sistemas de prova agregada.

3.3 Initia - Enshrined OP-Stack, OPinit

Origem: OPinit Stack | Initia Docs

Initia é um blockchain Comsos L1, onde está construindo um ecossistema unificado e entrelaçado de rollup. Ele se assemelha de perto ao ecossistema de rollup no Ethereum, mas foi projetado desde o início para os rollups. Os validadores do initia L1 executam os sequenciadores para os rollups e a liquidação baseada em prova otimista está incorporada no blockchain L1. Vamos ver como os rollups funcionam, que são construídos pelo OPinit Stack que suporta EVM, WasmVM, MoveVM com interoperabilidade nativa por IBC.

A Pilha OPinit é um framework projetado para lançar um Minitia L2 em cima do blockchain Initia L1. Esta pilha é especificamente construída usando o CosmosSDK, que ajuda na construção de Optimistic Rollups agnósticos de vm, e é modelada de perto na interface Bedrock da Optimism. Ao alavancar o modelo de governança do Initia L1, ela lida eficientemente com disputas à prova de fraude, garantindo validações de transações confiáveis e resoluções de disputas. O desafio ocorre como o sistema de desafio em Bedrock, os desafiadores com permissão podem apagar a saída não finalizada. Além disso, através da proposta L1, o submetedor de saída pode ser alterado.

Essencial para o Stack OPinit são seus dois módulos primários: OPHost e OPChild:

1. O módulo OPHost é projetado para operações de Camada 1 dentro do ecossistema Initia, alavancando as funcionalidades do Cosmos SDK. Ele inclui vários tipos de mensagens e métodos de manipulador RPC para facilitar atividades principais como submissões em lote, criações de ponte, propostas de dados de saída e exclusões de saída.
2. O módulo OPChild concentra-se nas operações da Camada 2, fornecendo mecanismos para suportar transferências de tokens e administração de pool de taxas. Ele também inclui tipos de mensagens específicas e manipuladores de RPC para executar mensagens, finalizar depósitos de tokens e iniciar retiradas de tokens de L2 para L1, garantindo funcionalidades simplificadas de L2 dentro da arquitetura Initia.

3.4 Taiko - Sistema Multi-Proof

Fonte: Visão geral do Protocolo Taiko — Laboratórios Taiko

Taiko é um rollup otimista por padrão, através de um sistema de multi-provas. Esse sistema combina uma abordagem otimista com o uso de provas ZK.

O processo começa com os Proposers, que constroem blocos rollup a partir de transações L2 e os sugerem ao contrato Taiko L1 na Ethereum. Esses blocos propostos são adicionados ao contrato L1 sem a necessidade inicial de quaisquer provas de validade. Os Provers então têm a oportunidade de desafiar a validade de um bloco proposto fornecendo uma garantia, que envolve o staking de tokens TAIKO. Se um bloco não for desafiado dentro do período de desafio, ele é considerado válido e finalizado no L1, com a garantia do Prover sendo devolvida. Nos casos em que um bloco é desafiado, uma prova ZK se torna necessária para afirmar a validade do bloco. O Prover que estava correto, quer seja o Prover inicial ou o Desafiante, recebe sua garantia de volta mais uma recompensa. Enquanto isso, a garantia da parte incorreta é cortada, resultando em uma queima parcial.

Curiosamente, Taiko estima que aproximadamente 1% dos blocos exigirão uma prova ZK, ajudando a reduzir a sobrecarga computacional, oferecendo garantias de validade. Para aumentar sua resiliência, Taiko suporta múltiplos backends de prova como PLONK, Halo2 e SGX para proteger contra possíveis bugs ou vulnerabilidades. Essa abordagem permite que dApps definam suas próprias suposições de confiança e níveis de segurança, demonstrando a contribuição do Taiko para a escalabilidade e segurança da blockchain.

3.5 Outros - Dymension e Rollkit

3.5.1 Dymension

Provas de fraude são uma parte integral do ecossistema Dymension, projetadas para garantir a integridade das transições de estado do blockchain. Quando um sequenciador RollApp (Rollup na Dymension L1) publica uma raiz de estado, os nós completos do RollApp monitoram essas transições. Se uma transição de estado inválida for detectada, esses nós geram uma transação de prova de fraude única reunindo uma lista de todas as transições de estado dentro do bloco até a fraudulenta.

Esta transação montada, que inclui detalhes como altura do bloco, índice de transação, ações de blob, provas de inclusão de blob e testemunhas de estado, é então enviada para Dymension para validação. Uma vez enviada, os nós completos da Dymension verificam os dados e recalculam a transição de estado. Se a transição calculada resultar em um Interim State Root (ISR) diferente do publicado, a prova de fraude é validada, levando à reversão do estado contestado e à redução do sequenciador responsável.

O período atual de disputa na mainnet da Dymension está definido para aproximadamente 120.000 blocos. Como o bloco atual é produzido a cada 6 segundos, a finalidade é de cerca de 8 dias.

3.5.2 Rollkit

Fonte: rollkit/especificações/preguiçoso-adr/adr-009-estado-provas-de-fraude.md no principal · rollkit/rollkit

As Provas de Fraude do Estado do Rollkit ajudam a reduzir problemas de confiança em redes blockchain, identificando transações fraudulentas. Elas são usadas quando há uma inconsistência entre as raízes de estado produzidas pelos nós completos e o sequenciador. O nó completo cria uma prova que é compartilhada pela rede para verificação. Se uma inconsistência for confirmada, isso desencadeia a necessidade de ação corretiva, aprimorando a segurança e descentralizando a supervisão.

4. Desenvolvimentos Futuros: Questões e Soluções

Muitas pessoas costumavam ver os rolos otimistas como inferiores aos rolos zk. À medida que os rolos zk se tornam mais prontos para produção, ostentando pontos fortes como interoperabilidade segura e finalidade mais rápida, as pessoas se perguntam se os sistemas de prova otimistas perderão sua posição. Eu não acredito que sim, pois há muitos desenvolvimentos ativos voltados para resolver os principais problemas no sistema de prova otimista.

Nesta seção, vamos examinar algumas dessas questões importantes e possíveis soluções:

1. Centralização da operação
2. Altos custos operacionais
3. Finalização lenta

4.1 Descentralização - Validação sem permissão

A centralização dos sequenciadores em projetos de Optimistic Rollup é uma questão crítica, pois envolve um ponto concentrado de controle e confiança dentro de um sistema destinado a ser descentralizado. Em um Optimistic Rollup, os sequenciadores são responsáveis por ordenar transações, agregá-las off-chain e comprometê-las com o Ethereum. Esse papel central confere aos sequenciadores considerável poder e controle, o que pode introduzir vários riscos relacionados à centralização.

A maioria dos rollups hoje utiliza sequenciadores centralizados. Neste sistema, uma única entidade ou organização tipicamente executa o sequenciador, o que pode levar a vários problemas potenciais. A maioria dos rollups atuais, incluindo OP-Mainnet e Arbitrum, não possuem um sistema totalmente descentralizado. Eles dependem de algumas entidades centralizadas tanto na submissão dos lotes de transações quanto na participação no sistema de desafio de fraude. No entanto, Arbitrum possui uma forma incorporada para os usuários contornarem o sequenciador se ele ficar offline ou agir maliciosamente.

A recente controvérsia, Incidente de reversão de explosão, serve como um excelente exemplo para entender os benefícios e desvantagens da centralização. Esse incidente destacou os riscos das soluções centralizadas de camada 2 sem estratégias de saída adequadas para os usuários. Isso ficou evidente quando o Blast foi interrompido e uma transação relacionada ao hack foi removida. A entidade central que opera um rollup pode impactar o ecossistema como um todo, mas, neste caso, ajudou a recuperar $62.5M. Além disso, este artigopor Charles Yu na Galaxy é um ótimo recurso para entender o processo de descentralização da Arbitrum e Optimism.

4.1.2 Solução1. Validação sem permissão

Os principais construtores da estrutura do Leading Optimistic Rollup, Arbitrum e Optimism, estão considerando agora a validação sem permissão como o próximo passo para tornar o rollup mais descentralizado. Ambos estão prontos para lançar a atualização este ano, tornando o processo de validação sem permissão.

• Arbitrum: A Arbitrum está trabalhando para alcançar a validação sem permissão por meio de seu novo protocolo de validação chamado BoLD (Bounded Liquidity Delay). BOLD é projetado especificamente para tornar a validação de cadeias de Arbitrum sem permissão com segurança, O protocolo permite que qualquer parte honesta participe do processo de validação, vinculando seus fundos para postar asserções de estado corretas da Camada 2 (L2). Isso elimina a necessidade de uma autoridade centralizada para gerenciar validadores e permite que as disputas sejam resolvidas com base na correção do estado e não na identidade do validador. Uma explicação mais detalhada pode ser encontrada em "Part3.1 Arbitrum".
• Optimismo:O otimismo évisando alcançar validação sem permissãoao fazer a transição para um sistema à prova de falhas descentralizado. Inicialmente, o Optimism dependia de carteiras multisig governadas pelo Conselho de Segurança do Optimism e pela Fundação Optimism. Para descentralizar ainda mais, o Optimism introduziu o Cannon, um sistema à prova de falhas offchain atualmente implantado no OP Sepolia para testes. Ao usar o Cannon, o Optimism está tentando fazer a transição de um sistema que exige permissões explícitas para um onde qualquer participante pode se envolver na verificação de transações e na resolução de conflitos. Este sistema permite que qualquer pessoa participe do processo de validação, enviando reivindicações de saque garantidas por bônus.Isto está agora ativo na mainnet.)

4.1.3 Solução2. Sequenciador Descentralização

A natureza centralizada de seus sequenciadores, responsáveis por construir e propor blocos, representa uma preocupação com a centralização. Para enfrentar esses desafios, os rollups têm como objetivo fazer a transição de um modelo de sequenciador único para uma configuração de vários sequenciadores, distribuindo assim a responsabilidade de validação e proposta de bloco entre várias entidades independentes. Abaixo estão algumas das abordagens que podem ser adotadas para descentralizar os sequenciadores.

1. Sequenciadores Compartilhados: Terceirização da sequenciação para serviços de terceiros, como Espresso e Radius.
2. Tecnologia de Sequenciador Distribuído (DST): Utilizando um cluster de máquinas para distribuir tarefas de sequenciamento, oferecendo alta tolerância a falhas. Isso pode ser pensado como soluções DVT semelhantes à rede Obol está construindo para validadores de PoS.

Diferentes rollups podem priorizar vários aspectos, como máxima descentralização, flexibilidade ou distribuição geográfica, com base em seus casos de uso específicos. Por exemplo, rollups de uso geral como Optimism podem adotar uma abordagem mais descentralizada, mas com um conjunto dedicado de sequenciadores como DST, enquanto rollups específicos de aplicativos, como aqueles projetados para jogos, podem tender a um modelo centralizado, mas empregar Sequenciadores Compartilhados para garantir confiabilidade e reduzir o tempo de inatividade. Este campo está em uma fase inicial de desenvolvimento.

Fonte: Tecnologia de Sequenciador Distribuído — Um Caminho Rumo a Sequenciamento Descentralizado | por Figment Capital | Medium

4.2 Custo mais Baixo - DA e Sistema de Prova Interativa

Rollups otimistas requerem o armazenamento de transações para reconstruir o estado para o processo de desafio. Isso pode resultar em altos custos de armazenamento de dados, que compõem a maior parte dos custos operacionais dos rollups otimistas. No entanto, esse problema está sendo ativamente pesquisado, com soluções como aplicação de mais técnicas de compressão ou uso de DAs alternativos. Além disso, o sistema de prova interativa contribuiu para reduzir o custo dos desafios, pois a computação do desafio foi significativamente reduzida.

4.2.1 Solução1. Mais barata DA

Rollups otimistas estão efetivamente alavancando blobs Ethereum e soluções alternativas de Disponibilidade de Dados (DA) como Celestia para lidar com os altos custos associados à publicação de dados em lote de transações.

No contexto do Ethereum, os rollups otimistas costumavam postar dados de transação para a mainnet como calldata, o que era um custo significativo. No entanto, com a atualização Dencun, eles agora estão usando o novo formato de armazenamento de dados chamado blobs, reduzindo o custo total em mais de 90%.

Origem: Optimismo: Cadeias OP (Super Cadeia) - Atividade L2, Economia de Cadeia, Custos DA L1

Além de aproveitar os avanços próprios do Ethereum, os rollups otimistas também estão se integrando a soluções DA alternativas como Avail e Celestia. Ao descarregar dados de lotes de transações para Celestia, os rollups otimistas podem reduzir sua dependência de armazenamento mais caro do Ethereum, reduzindo ainda mais os custos associados à publicação de dados. Essa integração permite que os rollups mantenham altos níveis de throughput e velocidade de transação, mantendo os custos gerenciáveis.

Esta paisagem alternativa de DA está ganhando mais tração, à medida que mais rollups estão sendo lançados com um sistema de prova otimista. À medida que mais rollups estão preparados para serem lançados, haverá mais melhorias no espaço alternativo de DA também. Por enquanto, o DA não é o gargalo do custo operacional e da escalabilidade.

4.2.2 Solução2. Sistema de Prova Interativa

Nos rollups otimistas, se uma transação for suspeita de ser fraudulenta, os desafiantes na rede podem contestar a validade da raiz de saída. Durante o período de contestação, uma prova de fraude deve ser fornecida para demonstrar a incorreção da transação. Se a transação for comprovadamente fraudulenta, a prova é verificada na cadeia, levando à invalidação da transação. Este método garante que apenas transações contestadas estejam sujeitas à verificação na cadeia, mantendo assim a maioria das transações fora da cadeia.

O sistema de prova interativo convida os participantes a gerar e enviar provas de fraude se suspeitarem de fraude. O smart contract que gerencia o rollup avalia essas provas em relação à raiz de estado que o sequenciador enviou. Se for encontrada uma discrepância, o estado incorreto é descartado e o sistema volta a um estado válido anterior. Essa abordagem garante uma verificação eficiente sem sobrecarregar a rede Ethereum com cálculos desnecessários. Atualmente, essa computação é realizada on-chain, o que pode ser custoso. Para Arbitrum, a computação necessária em desafios é feita off-chain, com os resultados finais sendo postados on-chain. No entanto, esse custo pode ser pequeno porque há poucos desafios nos rollups otimistas atuais. O único caso conhecido foi feito pela Kromaem abril de 2024.

4.3 Finalização Lenta - Execução Mais Rápida e Sistema de Prova Híbrida

Os rollups otimistas têm dois tipos de finalização - finalização suave e finalização rápida. A finalização suave refere-se ao estado inicial quando um sequenciador executa a transição de estado, juntamente com um lote de transações sendo publicado no Ethereum. Neste ponto, as transações são consideradas 'finalizadas suavemente' e podem ser seguramente confiadas pelos usuários e aplicativos no rollup. No entanto, há um período de desafio (geralmente em torno de 7 dias) durante o qual qualquer pessoa pode apresentar uma 'prova de fraude' para contestar a validade das transações nesse lote. Se nenhuma prova de fraude for apresentada dentro do período de desafio, o lote de transações alcança a finalidade rígida e não pode mais ser revertido ou contestado. Geralmente, uma ponte nativa requer finalidade rígida para a transferência de ativos.

A finalização lenta tanto na finalidade suave quanto na finalidade dura pode causar problemas ao construir uma ponte ou aplicativos multichain. Esse problema está sendo abordado por meio de uma execução mais rápida e um sistema de prova híbrido.

4.3.1 Solução1. Execução mais rápida

Em termos de finalidade suave, o processo está executando a transição de estado e armazenando os lotes de transações no Ethereum. O processo de execução viu limitações devido à especificação EVM que não suporta a execução paralela nem a otimização do banco de dados. No entanto, existem projetos como MegaETHeHeikoque estão construindo o ambiente de execução paralela, com um sistema de prova otimista.

Além disso, os rollups estão tentando armazenar os lotes de transações mais rapidamente, reduzindo o tempo de bloco. Para Arbitrun, gerando blocos a cada 250 milissegundos, ou até 100 milissegundos nas cadeias Orbit configuráveis, o Arbitrum garante confirmações rápidas de transações. Além disso, o design do Arbitrum aproveita um modelo de *sequenciamento* único em vez da abordagem convencional de *construção de blocos*, permitindo um processamento mais rápido ao eliminar a necessidade de as transações esperarem em uma mempool. Isso também pode eliminar o MEV ruim.

4.3.2 Solução2. Sistema de Prova Híbrido

Sistemas de prova híbridos, particularmente aqueles que utilizam provas ZK integradas com rollups otimistas, aumentam significativamente a finalidade das transações em blockchain, reduzindo o tempo necessário para sua verificação conclusiva. Rollups otimistas, como os usados em OP Stack da Optimism, dependem inerentemente da suposição de que as transações são válidas a menos que contestadas. Isso leva à necessidade de uma janela de disputa ou desafio, onde transações potencialmente inválidas podem ser contestadas. No entanto, esse período de desafio introduz atrasos na finalidade da transação, pois deve ser suficientemente longo para garantir uma verificação robusta e permitir quaisquer desafios potenciais.

Zeth, um provador de bloco ZK construído no RISC Zero zkVM, permite verificações imediatas de validade de transações, fornecendo evidências criptográficas de que um bloco de transações está correto sem revelar os detalhes das próprias transações. Isso reduz a dependência de janelas de disputa prolongadas necessárias para rollups otimistas e encurta significativamente o tempo de finalização.

Ferramentas como Zeth garantem que as sequências de transações e os mecanismos de disponibilidade de dados sejam mantidos de forma confiável e, ao reduzir o período de desafio de potencialmente dias para horas ou até minutos, a eficiência de soluções de camada 2, como o Optimism, é aprimorada. Projetos como ZKM também desenvolveram @benjamin.wynn_45604/fusing-metis-zkm-o-primeiro-roll-up-híbrido-na-ethereum-3cd896130f9">sistema de prova híbrido para Metis.

Origem: Tweet por zerokn0ledge

5. Olhando para o futuro - O Optimistic Rollup será substituído?

Na minha opinião, o rollup otimista não será substituído em breve. Há inúmeras melhorias sendo feitas nele, e sua simplicidade provavelmente será adotada em outros ecossistemas também. Em um futuro artigo, tentarei aprofundar o “Estado do Sistema de Prova ZK”, discutindo desenvolvimentos recentes e próximos lançamentos e comparando com os rollups otimistas. No entanto, a adoção de estruturas como Arbitrum Orbit e OP-Stack está acelerando, e espero que haja coordenação aprimorada para melhor infraestrutura e ferramentas em cada ecossistema.

Um problema que vejo no espaço de rollup é a escalabilidade. Projetos de camada 1 como Sei, Sui e Solana estão desenvolvendo infraestrutura para permitir execuções de transações paralelas robustas e otimização de banco de dados, com o objetivo de tornar o blockchain mais acessível para as massas. (Confira o artigo dos Quatro Pilares sobre a execução paralela deSeieSui)As rollups atuais podem não ser capazes de lidar com tantas transações e alcançar a rapidez final como Sui. No entanto, com projetos como Rede de Combustível, MegaETH e Heikotornando a execução paralela possível, podemos esperar melhorias de desempenho em rollups em breve.

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