Prefácio

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 on-chain quanto agregadores off-chain. Ele depende do Ethereum para liquidação, consenso e disponibilidade de dados, sendo responsável apenas pela execução de transações. Os nós da rede L2 são compostos por várias partes, sendo a mais crítica delas o sequenciador. No entanto, atualmente, os sequenciadores dos Rollups enfrentam problemas de centralização.

Rollup e Sequencer

Rollup é uma solução de escalonamento para Ethereum (L1) que executa transações off-chain e as empacota 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 são de dois tipos: no caso do ZK-rollup, uma prova de conhecimento zero é publicada com cada bloco, enquanto, no caso do rollup otimista, uma prova de fraude é publicada apenas quando surge uma disputa. Após EIP-4844, quando a publicação de dados muda para blobs, esta camada pode ser referida como a "camada de publicação de dados". Os contratos inteligentes Rollup no L1 verificam as provas publicadas. Cada Rollup tem uma ou mais pontes para permitir a transferência de dados entre as cadeias, bem como depósitos e saques.

Na lógica de implementação do Rollup, o sequenciador é um componente-chave responsável por receber solicitações de transações na L2, determinar sua ordem de execução e agrupar as transações em lotes que são eventualmente enviados ao 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 principais:

1. Recebendo Transações: O sequenciador recebe solicitações de transações de usuários ou aplicativos. Essas transações são processadas primeiro na L2, em vez de diretamente na mainnet do Ethereum.
2. Ordenação 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. Empacotamento de Transações: 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 o L1 verifique e armazene as atualizações de estado do L2.

Embora a tecnologia Rollup forneça uma solução eficaz de escalonamento, ainda existem algumas questões no design e implementação dos sequenciadores, sendo o problema central a centralização. 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 sequenciador descentralizadas para L2, conforme mencionado nos artigos anteriores da YBB Capital, seja a solução L2 da Metis, que abre diretamente o staking dos nós do pool do sequenciador para o mercado, ou o projeto independente Espresso, sua essência é a distribuição da "torta de lucro" do sequenciamento e as expectativas futuras do mercado. Portanto, interesse e correção ortodoxa são os pontos-chave inevitáveis.

Contexto Histórico 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 de 'Total Anarquia' completamente irrestrito para permitir uma expansão ilimitada de transações. Dadas as questões atuais com os sequenciadores, em 2023, o pesquisador da Ethereum Justin Drake propôs uma solução chamada Rollups Baseados, onde os sequenciadores são gerenciados pela própria 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), referimo-nos a ela como sequenciamento Rollup baseado em L1 ou conduzido por L1. Especificamente, um Rollup baseado em L1 significa que o próximo proponente de L1 pode trabalhar sem permissão com buscadores e construtores de L1 para incluir o próximo bloco Rollup no próximo bloco L1.”

Vantagens:

Vivacidade: Based Rollup desfruta das mesmas garantias de vivacidade que L1. Note que Rollups não-Based com portas de escape têm vivacidade reduzida (as portas de escape são um mecanismo de segurança em Rollups que permitem aos usuários retirar ativos com segurança do L2 de volta para a cadeia principal L1 em caso de problemas no 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 fuga são vulneráveis aos efeitos adversos de MEV da censura de sequenciadores de curto prazo durante o período de timeout.

Riscos dos Efeitos de Rede: Saídas em massa desencadeadas por falhas de vivacidade do sequenciador (por exemplo, um ataque de 51% aos mecanismos de sequenciamento de PoS descentralizados) irão perturbar os efeitos de rede do Rollup. Note 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 conhecidos de Rollup não baseados, as saídas em massa são a espada de Dâmocles.

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

Descentralização: O Rollup Baseado 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 do 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. O Rollup baseado não requer a verificação de assinaturas do sequenciador, saídas de emergência ou consenso externo de PoS.

Nota histórica: Em janeiro de 2021, Vitalik referiu-se à sequência baseada em L1 como "Total Anarquia", o que tinha o risco de múltiplos blocos Rollup serem submetidos simultaneamente, levando ao desperdício de gás e carga de trabalho. O esquema atual de Separação de Proposer-Builder (PBS) pode controlar estritamente a sequência 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: O custo operacional do Rollup Base é zero - nem mesmo requer a verificação de assinaturas de sequenciadores descentralizados ou centralizados. A simplicidade do Rollup Base reduz os custos de desenvolvimento, encurta os prazos de lançamento e minimiza a exposição a vulnerabilidades de código. A sequenciação do Rollup Base também é livre de tokens, evitando as cargas regulatórias associadas aos sequenciadores baseados em tokens.

L1 Alinhamento Econômico: O 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. Esse alinhamento econômico próximo 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 receita com taxas de congestionamento da L2 (por exemplo, na forma de taxas base do EIP-1559).

Soberania: Apesar de delegar a sequenciação para L1, o Base Rollup mantém a soberania. O Base 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:

Nenhuma Receita de MEV: O Rollup Baseado renuncia o MEV para L1, limitando sua receita às taxas base. Contra-intuitivamente, isso pode aumentar a receita geral do Rollup Baseado. A razão é que o panorama do Rollup parece ser de vencedor leva tudo, onde o Rollup bem-sucedido pode alavancar a segurança, descentralização, simplicidade e consistência do Rollup Baseado para alcançar a dominância e, em última análise, maximizar a receita.

Sequenciamento Restrito: Delegar o sequenciamento 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 PoS externo. Usar 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 em L1.

Nomeação:

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

Tokenlessness: "Não temos planos de emitir um novo token de rede." Descentralização: "Planejamos descentralizar progressivamente a blockchain ao longo do tempo."

Base pode alcançar descentralização sem token ao se tornar um Based Rollup.

Fonte da Imagem: @jchaskin22

Em resumo, o Based Rollup permite a qualquer pessoa dimensionar os blocos Rollup, publicando as mudanças de estado da transação sequenciadas para L1 para extrair MEV de L2, com toda a sequenciação e segurança fornecidas pelo Ethereum L1. Esta abordagem evita a necessidade de consenso PoS externo e tokens Rollup específicos. Comparado a outros Rollups que exigem uma função essencial de "saída 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.

Com base em Rollup e Taiko Labs

Fonte da imagem: Site Oficial da Taiko

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

1. Totalmente Equivalente ao Ethereum (Tipo 1) ZK-EVM: Utilizando um zkEVM Tipo 1 que oferece total compatibilidade com o Ethereum, os desenvolvedores podem migrar facilmente aplicativos descentralizados (dApps) entre o Ethereum e Taiko sem se preocupar com falhas na execução de contratos inteligentes.
2. Open Source: Todo o código-fonte do Taiko está disponível no GitHub, permitindo que qualquer pessoa visualize, construa ou modifique-o. Esta abordagem de código aberto garante que o desenvolvimento da tecnologia blockchain não esteja 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 por meio de proponentes e validadores descentralizados, garantindo a natureza descentralizada do protocolo.

Taiko tem como objetivo construir um ZK-EVM totalmente equivalente ao Ethereum do Tipo 1, conforme mencionado por Vitalik Buterin em 'Os diferentes tipos de ZK-EVMs' (consulte o Link de Extensão 2). Esta busca por equivalência total e intransigente com o Ethereum tem como objetivo 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 contas 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 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 blockchain desenvolvida pela Taiko Labs. BCR tem como objetivo melhorar a eficiência e segurança do Rollup através de um mecanismo competitivo, permitindo que diferentes participantes compitam livremente na submissão de blocos e geração de provas, aumentando assim o desempenho e descentralização da rede como um todo.

Recursos:

1. Competição Aberta: Permite que qualquer participante elegível compita na submissão de blocos e na geração de provas. Esse mecanismo aberto reduz o controle centralizado e aprimora a descentralização da rede. Os competidores são incentivados a fornecer melhores serviços para ganhar recompensas e taxas de transação.
2. Escalonamento Eficiente: Melhora efetivamente a eficiência de geração e verificação de blocos. Vários concorrentes podem trabalhar em paralelo, evitando pontos únicos de falha e melhorando a velocidade de processamento de transações e escalabilidade de rede.
3. 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 difícil para uma única entidade controlar ou atacar.

Vantagens:

1. Compatibilidade EVM: BCR é totalmente compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), permitindo que contratos inteligentes e dApps Ethereum existentes migrem facilmente para BCR sem modificações significativas.
2. Alta capacidade de processamento: Como 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, enquanto reduz os custos e a latência das transações.
3. Descentralização: O mecanismo descentralizado de geração de blocos e prova garante a descentralização da rede, reduzindo o risco de controle por entidades centralizadas.

Desvantagens:

1. Complexidade aumentada: A complexidade do sistema requer algoritmos e protocolos sofisticados para coordenar a geração e verificação de blocos entre vários concorrentes. Os contratos inteligentes podem precisar de lógica adicional para lidar com resultados competitivos.
2. Questões Potenciais: No mecanismo competitivo da BCR, vários concorrentes computando e enviando blocos simultaneamente podem resultar em taxas aumentadas. Os usuários podem enfrentar custos de transação mais altos, especialmente durante períodos movimentados ou altamente competitivos. Além disso, nós grandes ricos em recursos podem dominar a competição, levando à centralização.

BBR (Base 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 todos os BBRs.

No entanto, o BBR enfrenta desafios como aumento da complexidade do sistema, consumo de recursos e potencial centralização. Futuros desenvolvimentos exigirão 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. Ele delega a sequenciação do Rollup diretamente aos proposers 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. Simultaneamente, ele estende o MEV, permitindo que os L2 searchers agrupem transações e as enviem para os L2 builders, que também são L1 searchers. Esses blocos completos de L2 tornam-se parte dos blocos de L1, sendo processados ​​por builders de L1 e pela mainnet do Ethereum.

Embora ainda reste saber se o Based Rollup pode ser considerado a solução definitiva para os Rollups, ele representa inegavelmente uma grande inovação na escalabilidade da Camada 2 do 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 do Ethereum será, sem dúvida, desafiador. A indústria inteira ainda tem um longo caminho a percorrer para resolver a questão da escalabilidade verdadeiramente descentralizada.

Aviso Legal：

1. Este artigo é reproduzido a partir de [GateYBB Capital]. Todos os direitos autorais pertencem ao autor original [Ac-Core]. Se houver objeções a esta reimpressão, entre em contato com o Gate Learnequipe e eles lidarão com isso prontamente.
2. Responsabilidade de Isenção: As opiniões expressas neste artigo são exclusivamente do autor e não constituem qualquer conselho de investimento.
3. As traduções do artigo para outros idiomas são feitas pela equipe Gate Learn. Salvo indicação em contrário, copiar, distribuir ou plagiar os artigos traduzidos é proibido.