Optimistic Rollups e seu papel na Boba Network

Rollups otimistas são um mecanismo de escalonamento usado pela Boba Network para aliviar o congestionamento na Ethereum e em outras blockchains de Camada 1. No processamento tradicional de transações de Camada 1, cada transação precisa ser processada individualmente, enquanto os Rollups otimistas agregam várias transações para processamento off-chain e enviam os resultados em lote para a blockchain da Camada 1. Esse método reduz significativamente a carga na mainnet e melhora a eficiência de processamento da rede.

O princípio fundamental do Optimistic Rollups é a suposição de que todas as transações são válidas, a menos que haja evidências de que são inválidas. Isso contrasta com outros métodos de verificação, como pacotes cumulativos de conhecimento zero ou ZK-Rollups, que validam todas as transações antecipadamente. Embora esse mecanismo possa parecer contraintuitivo, ao assumir que a transação é válida, o Optimistic Rollups introduz um período de desafio durante o qual os participantes podem questionar quaisquer transações potencialmente fraudulentas por meio de um processo chamado à prova de fraude. Normalmente, esse período de desafio é de até sete dias e garante a confiança e a segurança do sistema, reduzindo a sobrecarga de recursos necessária para a validação contínua.

A rede Boba utiliza este modelo para lidar com cálculos fora da cadeia e aumentar a capacidade de transação, permitindo que a rede forneça um ambiente altamente escalável para aplicações descentralizadas (dApps). Em comparação com a Camada-1, os custos de transação da Boba podem ser reduzidos em até 100 vezes, e a velocidade de processamento de transações é maior.

Os Rollups Otimistas também são compatíveis com os contratos inteligentes existentes na Ethereum, os desenvolvedores só precisam fazer algumas pequenas alterações para migrar seus aplicativos para a camada-2 do Boba.

O cálculo e processamento de transações off-chain da Boba Network

Uma das principais características das soluções de camada 2, como a Boba Network, é a sua capacidade de computação off-chain. Ao descarregar parte do trabalho computacional para a execução off-chain, a carga na rede principal Ethereum pode ser efetivamente reduzida. Esse recurso é uma das principais razões pelas quais Boba e outras redes que aproveitam essas tecnologias podem reduzir significativamente as taxas de gás e aumentar as velocidades de transação.

Depois que as transações são processadas em lote fora da cadeia, o Boba enviará os resultados em lotes para a rede principal do Ethereum. Isso não apenas reduz a necessidade de processar cada transação diretamente na Camada-1, mas também melhora significativamente a eficiência geral da rede. É graças a esses mecanismos que o Boba pode fornecer soluções mais eficientes e econômicas para aplicativos descentralizados (dApp).

Os princípios tecnológicos da Rede Boba

• Processamento off-chain: Na Boba Network, a maioria das transações são processadas off-chain. A verificação de assinaturas, atualização de variáveis de estado e processamento de lógica de transações não são realizados na blockchain principal, mas sim off-chain. Esses resultados de cálculos são agregados e, em seguida, enviados para a Ethereum para alcançar escalabilidade de rede, ao mesmo tempo em que mantém custos mais baixos.
• Batching: Boba usa o batching para melhorar a eficiência do envio de transações. Ao contrário de enviar transações para Ethereum uma a uma, Boba agrega várias transações e as processa off-chain e, em seguida, envia os resultados do lote para Ethereum de uma só vez. Isso reduz as taxas de gás e aumenta o número de transações que podem ser processadas por segundo.
• Geração e validação da raiz do estado: Quando os resultados do processamento em lote são submetidos ao Ethereum, uma raiz de estado posterior (post-state root) é gerada, ou seja, um valor de hash criptográfico que representa o novo estado do sistema após o processamento desse lote de transações. Os validadores do Ethereum podem confirmar todas as transações no lote ao verificar esta raiz de estado. Se os validadores encontrarem problemas, podem lançar um desafio através do mecanismo de prova de fraude (fraud-proof mechanism) para garantir a precisão das transações e a segurança do sistema.

HybridCompute™

HybridCompute é uma tecnologia inovadora da Boba Network que expande o conceito de computação off-chain, permitindo que contratos inteligentes interajam com dados e APIs off-chain. Essa funcionalidade suporta aplicativos mais complexos, como executar algoritmos de machine learning off-chain e disparar a execução por eventos on-chain. Por exemplo, um aplicativo DeFi pode obter dados em tempo real de preços de ações ou outros dados financeiros por meio de APIs externas, executar cálculos complexos off-chain e retornar os resultados para a blockchain.

No modo HybridCompute, os dApps implantados no Boba são capazes de iniciar solicitações, ter os dados necessários processados por servidores off-chain e retornar resultados em um formato compatível com Ethereum. Esses resultados são então passados de volta para o contrato inteligente, permitindo computação avançada e evitando sobrecarregar o blockchain.

Esta capacidade é exclusiva da Boba Network, fornecendo-lhe uma flexibilidade computacional incomum em relação a outras soluções de Layer-2, o que amplia enormemente o potencial de desenvolvimento de aplicações descentralizadas.

O papel dos sequenciadores e do mecanismo de prova de fraude na segurança

O Sequencer na Boba Network é responsável por ordenar as transações, garantindo que sejam processadas na ordem correta e fornecendo confirmações de transação rápidas. O Sequencer funciona essencialmente como um serviço centralizado, mas ainda está sujeito às regras e protocolos do sistema Layer-2. Embora o mecanismo atual seja centralizado, isso é temporário, pois o design do sistema já considerou modelos de governança futuros e, eventualmente, o Sequencer será gerenciado por um mecanismo descentralizado.

Esta arquitetura equilibra as necessidades de desempenho atuais com o objetivo futuro de descentralização. Mesmo durante a existência centralizada do Sequencer, a Boba Network garante a segurança das transações através do mecanismo de provas de fraude. Se uma transação for considerada ilegal ou incorreta, os validadores podem lançar provas de fraude, questionando o resultado do Sequencer, a fim de manter a segurança e a confiança no sistema.

O funcionamento do Sequencer:

1. Receber e processar transações:
   O Sequencer recebe transações fora da cadeia do usuário e as agrupa em lotes. O Sequencer é responsável por garantir que essas transações sejam corretamente ordenadas de acordo com o momento da receção.

2. Submeta à Ethereum e garanta a finalidade:
   Após a conclusão da classificação, o Sequencer enviará o lote de transações para a camada 1 do Ethereum, garantindo assim a finalidade das transações. A finalidade significa que as transações são consideradas imutáveis, a menos que sejam revogadas por meio de uma bifurcação rígida.

3. Período de Prova de Fraude (Fraud-Proof Period):
   Após a submissão do lote de transações, geralmente há um período de sete dias para a prova de fraude, durante o qual qualquer pessoa pode questionar a validade da transação.

4. Se uma transação maliciosa ou inválida for detetada, o desafiante pode enviar uma prova de fraude.

5. A prova de fraude é feita executando novamente a transação controversa na rede principal do Ethereum para verificar se o resultado coincide com o resultado enviado pelo Sequencer.
6. Se o resultado não corresponder, a transação inválida será revertida e o sistema voltará ao estado válido anterior.
7. Reverter e Restaurar Estado:
   Se a fraude for comprovada, o sistema irá reverter as transações inválidas e restaurar o estado válido anterior.

Mecanismos de saída da Rede Boba: ponte de saída padrão e ponte de saída rápida

Um dos principais desafios da solução Layer-2 é implementar um mecanismo de retirada eficiente que permita aos usuários transferir fundos da Layer-2 de volta para a Layer-1. A Boba Network lida com esse processo de duas maneiras principais: uma ponte de saída padrão e uma ponte de saída rápida.

Saída padrão (Standard Exit)

Durante o processo de saída padrão, quando os usuários desejam retirar ativos do Boba de volta para a Ethereum, eles precisam fazer um pedido de saque. No entanto, devido ao período de prova de fraude de sete dias, os usuários devem esperar o ciclo completo antes que os ativos possam ser transferidos de volta para a Camada-1. Este atraso garante tempo suficiente para detectar e resolver qualquer atividade fraudulenta nas transações em lote.

Atenção:Esta forma de saída é o método padrão da maioria dos sistemas Optimistic Rollup. Embora possa garantir a segurança das transações, pode ser inconveniente para os utilizadores que precisam de aceder imediatamente aos fundos.

Pontes de Saída Rápida

Para resolver o problema de atraso na saída padrão, o Boba introduziu a ponte de saída rápida, que permite que os usuários obtenham fundos imediatamente através dos provedores de liquidez, contornando o período de espera de sete dias.

Princípio de funcionamento:

• Os provedores de liquidez pré-financiam os ativos dos usuários para que possam sacar imediatamente do Layer-2.
• Como recompensa, os provedores de liquidez cobram uma pequena taxa e recebem reembolso após o término do período de prova de fraude e a confirmação final da retirada na Layer-1.
• Durante este período, os provedores de liquidez assumem algum risco, que pode resultar em problemas com os fundos adiantados caso sejam encontradas transações fraudulentas.
  Este método melhora significativamente a experiência do usuário, fornecendo acesso quase instantâneo aos fundos, ao mesmo tempo em que garante a segurança e eficiência do sistema.

ZK-Rollups e sidechains (Sidechains)
Embora os Rollups Otimistas sejam a tecnologia central na arquitetura da Boba Network, também é importante comparar com outras soluções de Camada 2, como Rollups de Conhecimento Zero e Sidechains.

ZK-Rollups
ZK-Rollups e Optimistic Rollups têm diferenças fundamentais na forma como validam as transações. ZK-Rollups não pressupõem que todas as transações são válidas, em vez disso, eles verificam a validade de cada transação através da geração de provas de conhecimento zero (zero-knowledge proofs) antes de submetê-las à Layer-1. Esse método elimina a necessidade de um ciclo de prova de fraude (fraud-proof) e permite uma confirmação mais rápida das transações. No entanto, ZK-Rollups requerem um custo computacional mais alto, pois a geração dessas provas criptográficas exige grande capacidade de processamento.

Apesar das vantagens dos ZK-Rollups em termos de privacidade e velocidade de confirmação de transações, eles geralmente são mais complexos e menos flexíveis do que os Rollups Otimistas, especialmente para desenvolvedores que procuram migrar seus dApps Ethereum para a Layer-2.

Sidechain
As sidechains are networks that run independently of Layer-1 networks like Ethereum, they run in parallel. Unlike Rollups, sidechains use their own consensus mechanism and validators, which means that they do not inherit Ethereum's security. Although sidechains can provide high throughput and low transaction costs, there are also significant security trade-offs. If a sidechain's validator set is attacked, the entire sidechain will be at risk; whereas Rollups like BOBA rely on Ethereum's finality and fraud proofs to ensure security.

A rede Boba implementou uma solução de escalabilidade Layer-2 cuidadosamente projetada usando Optimistic Rollups. Ele reduz o fardo computacional do Ethereum ao assumir que as transações são válidas, ao mesmo tempo mantendo a descentralização e segurança.

Ponto brilhante

• Processamento de transações: Otimistic Rollups processa várias transações off-chain e as empacota para enviar ao Layer-1, aliviando a carga da Ethereum.
• Pressupostos de validade: O sistema assume que as transações são válidas a menos que se prove que são inválidas, ao contrário de como o ZK-Rollups pré-valida cada transação.
• Mecanismo de prova de fraude: Um período de sete dias de prova de fraude permite que os participantes questionem transações suspeitas, garantindo assim a segurança e reduzindo o ônus da verificação.
• Recursos do HybridCompute: o HybridCompute da Boba permite que os dApps aproveitem dados e APIs off-chain para cálculos complexos sem sobrecarregar o blockchain.
• Mecanismo de saída de ativos: Boba oferece opções de saída padrão e rápida, facilitando aos usuários trazerem ativos da Camada-2 de volta para a Camada-1, aumentando a liquidez e otimizando a experiência do usuário.