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A escalabilidade é um grande problema para oEthereum e a maioria dos projetos de blockchain. À medida que o número de processos computacionalmente intensivos no blockchain principal aumenta, ele entupe a rede e torna as transações lentas e caras. Isso prejudica a experiência do usuário e o ecossistema Ethereum como um todo. No entanto, pode haver uma solução para o problema de escalabilidade do Ethereum: ZK-Rollups. Este artigo apresentará os ZK-Rollups e seus benefícios e limitações, além de compará-los com outras soluções de escalabilidade ao examinar as melhores moedas ZK-Rollup.
Os rollups de ZK, ou rollups com zero conhecimento, são contratos inteligentes que implementam soluções de escalabilidade EthereumLayer 2 para um processamento de transações mais eficiente no blockchain.
Para entender os rollups de ZK, você deve ter um conhecimento básico dos rollups em geral e por que eles têm a chave para as soluções de escalabilidade de camada 2 do Ethereum.As soluções de camada 2 são baseadas em uma cadeia secundária em vez da cadeia principal.
Os rollups estão entre as soluções de camada 2 mais populares porque fornecem um alto rendimento (transações por segundo), sem sacrificar a segurança ou a descentralização. Eles conseguem isso movendo processos computacionalmente intensivos da Ethereummainnet (Camada 1) para uma sidechain (Camada 2). Um rollup envia apenas dados suficientes para a cadeia principal, para que qualquer participante possa recriar os estados da transação e detectar invalidade ou erros. A segurança não é comprometida, pois os dados da transação são armazenados na cadeia principal do Ethereum.
Pacote de rollups de ZK, ou “acumule”, dados de transação em um único bloco e processe-os fora da cadeia principal para facilitar o congestionamento. Os participantes da rede, conhecidos como tradutores e retransmissores, lidam com esses dados enquanto os verificam e enviam para a rede principal.
Os reatores publicam seus dados de transação, que consistem no endereço indexado, valor, taxa de rede e nonce (número usado apenas uma vez) na rede. O endereço indexado usa menos recursos de processamento, e contratos inteligentes vinculam esses endereços àsárvores do Merkle, estruturas de dados que garantem que os dados não possam ser falsificados em um rollup de ZK. Um ZK-Rollup tem duas árvores Merkle: uma que registra contas e outra que armazena valores de transação. Esse também é um uso eficiente do poder e do tempo de processamento.
Os retransmissores criam rollups ao agregar transações. Eles criam uma prova de conhecimento zero, argumento não interativo sucinto de conhecimento (ZK-SNARK) que valida transações comparando o estado blockchain antes e depois. ZK-SNARK é uma nova maneira de provar a posse de informações específicas sem revelar essas informações e sem que o provador interaja com o verificador. O retransmissor encaminha os resultados da prova para a cadeia principal em um hash verificável . Os retransmissores devem investir suas criptos em um contrato inteligente para incentivar a honestidade. Qualquer ato fraudulento atrai perdas dos fundos em staking, desestimulando os criminosos e reduzindo a necessidade de disputas frequentes.
Os rollups de ZK são um uso mais eficiente do espaço blockchain, pois exigem menos armazenamento do que os contratos inteligentes tradicionais, pois é necessário “conhecimento zero” dos dados de toda a transação. Eles só precisam de prova de validação, o que torna a validação mais rápida e barata, pois os dados mínimos são incluídos. As transações já foram verificadas na sidechain, o que as valida automaticamente na mainchain. Validar usando um ZK-Rollup requer menos dados, o que é mais rápido e menos caro do que executar as transações na cadeia principal do Ethereum.
Mais baratos e rápidos, os rollups de ZK oferecem algumas das melhores soluções de escalabilidade de camada 2 do Ethereum. Estas são as principais vantagens:
Com sua abordagem inovadora, o protocolo ZK-Rollup promete ser o futuro da escalabilidade de camada 2. É claro que não é sem suas desvantagens. Os rollups de ZK apresentam algumas limitações que precisarão ser superadas para alcançar a adoção principal:
Os protocolos de rollup e outras soluções de escalabilidade de camada 2 operam de forma semelhante, mas cada um é projetado para atender casos de uso específicos dentro do ecossistema blockchain.
Algumas soluções de camada 2 podem oferecer maior escalabilidade e rendimento ao não publicar dados na rede principal do Ethereum. No entanto, isso ocorre ao custo da segurança reduzida.
Os rollups de ZK e os rollups otimistas alcançam melhorias de escalabilidade ao mover a computação da transação para fora da cadeia e enviar dados altamente compactados para a rede principal do Ethereum. Onde eles divergem está em seus métodos de verificação. Os rollups de ZK validam transações com provas de validade criptográficas complexas, com cada lote de transações enviando uma prova de validade para a mainnet.
Os rollups otimistas, por outro lado, acreditam que todas as transações sejam válidas e enviam lotes de transação sem cálculos. Isso leva a um aumento considerável na escalabilidade. No entanto, há um período de desafio em que qualquer pessoa pode questionar a validade de qualquer transação. Se for observada uma anomalia, o rollup executa uma prova de fraude (uma verificação das transações quanto a possíveis fraudes) usando os dados disponíveis na camada 1. Esse período de desafio causa mais atrasos do que com os rollups de ZK.
O protocolo de rollup otimista incentiva transações legítimas, recompensando sequenciadores (partes responsáveis por armazenar e executar transações de usuários off-chain). Os sequenciadores que enviam transações fraudulentas para o blockchain Ethereum são punidos por ter sua participação em ETH cortada.
Os rollups otimistas podem oferecer um aumento de até 100x na escalabilidade, pois não precisam realizar cálculos complexos. No entanto, o período de desafio significa que o período de saque é muito maior do que o dos rollups de ZK.
Outra grande diferença é que os rollups otimistas oferecem recursos de contratos inteligentes, que são desafiadores de implementar com os rollups ZK.
Sidechains são blockchains vinculadas ao blockchain principal, como Ethereum por meio de contratos em ponte. Eles diferem principalmente dos ZK-Rollups, pois recebem dados da mainnet sem precisar validá-los. Em vez disso, as sidechains dependem de um conjunto de partes que controlam os contratos de ponte para confirmar que a mainnet não está comprometida e retransmitir essas informações para a ponte.
Como uma entidade separada, as sidechains têm suas próprias propriedades de segurança e mecanismos de consenso para processar transações. Como os rollups de ZK, as transações sidechain são muitas vezes mais baratas do que as transações mainchain.
Enquanto isso, para ZK-Rollups, os sequenciadores fornecem prova do estado da rede para o contrato de ponte, que precisa validar as evidências e verificar se a rede não foi comprometida.
Os rollups de ZK usam a segurança da rede Ethereum e consomem mais recursos como resultado. Isso torna os rollups de ZK mais caros em comparação com uma sidechain.
A principal diferença entre rollups de ZK e sidechains é o método para armazenar dados de transação. Enquanto os rollups enviam transações em lote na camada 2 e, em seguida, as enviam para a cadeia principal, as sidechains criam cadeias totalmente separadas e, em seguida, enviam apenas o depósito e o saque para a cadeia principal. Embora os rollups de ZK possam depender da segurança da cadeia principal, as sidechains são responsáveis por sua própria. Há também a chance, com qualquer sidechain, de que os operadores que criam novos blocos possam parar de produzir blocos ou limitar saques. Assim como ocorre com as cadeias principais, as sidechains também estão sujeitas a ataques de 51% .
As cadeias de plasma são uma solução de escalabilidade proposta pela primeira vez porJoseph Poon e Vitalik Buterin (cofundador da Ethereum).
O Plasma é uma solução de escalabilidade de camada 2 que descarrega transações para uma sidechain de camada 2 (ou “cadeia infantil”) e envia periodicamente blocos recém-criados de volta para a rede principal do Ethereum. O plasma cria blocos por meio de mecanismos de consenso, semelhantes às sidechains, mas posta raízes de bloco na cadeia principal, que atuam como uma camada de segurança.
Semelhante aos rollups de ZK, os custos de transação da cadeia de plasma são menores do que na cadeia principal. Eles também usam provas de fraude para proteger a cadeia de plasma. Esses conjuntos de cheques e saldos permitem que os usuários contestem a validade de seus fundos na cadeia principal, criando segurança comparável à dos rollups.
Os rollups de ZK e as cadeias de plasma dimensionam o Ethereum, movendo as transações da cadeia principal para uma cadeia lateral de camada 2. No entanto, a diferença fundamental é que ZK-Rollups agrupam centenas de transferências em uma única transação, que é validada com uma prova de ZK na mainnet do Ethereum, enquanto as cadeias de plasma criam e enviam uma transação por transferência.
A escalabilidade do plasma é limitada pela alta quantidade de requisitos de dados na mainnet para validar blocos quando os usuários desejam sacar da sidechain. Além disso, o período do desafio é longo e os usuários devem permanecer on-line ou perder suas recompensas. Os rollups de ZK são mais fáceis de usar, utilizando menos recursos e tornando-os uma solução de escalabilidade do Ethereum mais promissora do que o plasma para a maioria dos casos de uso.
O plasma foi projetado para interagir e se comunicar o mais rápido possível com o mainframe. Isso causou alguns erros de indisponibilidade de dados. Quando isso ocorre, deve ser determinado se o livro de contabilidade está correto e se o operador é confiável. Algumas implementações de plasma mantêm votos entre detentores de tokens de governança para resolver esse problema. Isso difere do estado confiável presumido de rollups, que dependem da regra “um em n” para validar a autenticidade.
Uma grande vantagem do plasma e dos rollups é que, mesmo que a exchange executando a solução de escalabilidade esteja inativa, os fundos podem ser sacados devido às provas de fraude no principal livro de contabilidade público.
Os canais de estado são soluções de escalabilidade que permitem que duas ou mais partes façam transações com segurança fora do blockchain Ethereum. As partes envolvidas interagem sem recorrer à cadeia principal enviando atualizações de estado entre si.
Quando qualquer uma das partes decide parar de usar os canais, elas iniciam uma “saída”, ou seja, enviam as últimas atualizações de estado para a cadeia principal e os saldos atuais são transferidos para as partes que iniciaram o canal. A cadeia principal valida esse estado atual verificando saldos e assinaturas finais, tornando desafiador para qualquer pessoa sair de um estado inválido.
Mas há uma desvantagem: A cadeia principal não tem como saber se outra transação foi adicionada às transações anteriores após as últimas atualizações de estado terem sido enviadas. Uma maneira de contornar isso é permitir um período para qualquer uma das partes contestar a saída. Para eliminar os tempos de espera prolongados para sacar para a cadeia principal, as partes envolvidas na transação podem assinar uma “prova de conclusão”, que permite que uma parte saia sem esperar que o período do desafio decorra.
Os canais de estado têm a vantagem de permitir transações entre duas partes sem envolver terceiros, ao contrário do ZK-Rollups, onde um operador de rollup deve processar todas as transações.
Outra diferença entre os canais de estado e os rollups de ZK é que os canais de estado têm finalização imediata: O estado é final assim que a contraparte confirma que uma atualização foi recebida (ou seja, a transferência de valores é instantânea).
Os rollups de conhecimento zero têm potencial significativo como uma solução de escalabilidade ideal para o Ethereum.
Portanto, para aproveitar essa tecnologia de rápido desenvolvimento, aqui está uma lista de protocolos que implementam ZK-Rollups e suas moedas.
A rede Loopring é um projeto alimentado por ZK-Rollup que permite que os desenvolvedores criem exchanges ou DEXs com liquidação rápida para traders na rede Ethereum. As DEXs Loopring oferecem trading e pagamento de baixo custo no blockchain Ethereum, aproveitando a vantagem de alto rendimento das provas ZK.
Os rollups de ZK permitem que as DEXs Loopring façam cálculos de liquidação off-chain, em vez de se estabelecerem diretamente no blockchain Ethereum, como outras corretoras. Isso reduz o número de transações enviadas à rede Ethereum, facilitando o congestionamento, aumentando a velocidade e reduzindo os custos de trading.
LRC é o token utilitário nativo da rede Loopring. Os traders pagam em LRC ao processar cada trade. No Loopring, 80% dos fundos são enviados aos provedores de liquidez, e o saldo é compartilhado entre as seguradoras e a DAO do Loopring.
O preço do LRC pode ser afetado pelo desempenho da rede Ethereum. À medida que as transações no Ethereum aumentam, desacelerando a rede e aumentando as taxas, mais usuários preferirão soluções de escalabilidade, como Loopring.
Immutable X é uma solução de escalabilidade de camada 2 para tokens não fungíveis (NFTs) no Ethereum. Ela usa rollups de ZK para expandir o trading instantâneo e eliminar as taxas de gás para cunhagem e trading de NFTs, sem sacrificar a segurança dos usuários e ativos.
IMX é o token utilitário nativo do protocolo Immutable X. Os usuários podem ganhar IMX negociando e realizando outras atividades na rede. O IMX pode ser usado para pagar taxas, fazer staking no protocolo ou como token de governança.
O X imutável está na intersecção de três narrativas populares no espaço cripto:
NFTs, rollups de ZK e jogos, tornando-o um ativo promissor que vale a pena considerar. Além disso, como suas taxas de gás zero para negociar NFTs atraem mais desenvolvedores para a plataforma, o Immutable X está preparado para um crescimento substancial.
A rede Polygon é um protocolo baseado em ZK-Rollup para construir e conectar redes blockchain compatíveis com Ethereum. Ele permite que os desenvolvedores criemDApps que combinam os recursos de alta segurança do Ethereum com as baixas taxas de gás e escalabilidade da Polygon Network.
MATIC é o token nativo que alimenta a Polygon Network. É usado para pagar taxas de transação e também pode ser colocado em staking no consenso PoS para ganhar renda passiva. Os usuários podem ganhar MATIC fornecendo recursos para validação de transações e execução de contratos inteligentes na rede.
O principal motivo para ficar de olho na MATIC é o rápido crescimento da rede Polygon, com mais projetos interoperáveis sendo lançados. Além disso, a Polygon adquiriu recentemente a startup de escalabilidade EthereumMir Protocol por US$ 400 milhões. O Mir Protocol possui a tecnologia à prova de ZK mais rápida e avançada, chamadaPlonky2, que foi projetada para gerar provas mais rapidamente e verificar mais transações em uma única prova.
Esta é a segunda grande aquisição da Polygon, tendo comprado anteriormente a ZK-Rollup Hermez Network (agoraPolygon Hermez ) por US$ 250 milhões.
Syscoin é um blockchain PoW que combina elementos de camada 1 e camada 2 para criar uma plataforma para o desenvolvimento de DApps Web 3.0. Ela combina a alta segurança do Bitcoin e os recursos DApp do Ethereum (usando uma solução de escalabilidade ZK-Rollup) para criar produtos DeFi rápidos e seguros. O projeto Syscoin visa criar uma plataforma para as organizações utilizarem a tecnologia de contabilidade distribuída com alta segurança, baixo custo e alta escalabilidade.
O token nativo da Syscoin, SYS, é usado para pagar taxas de rede, garantir um masternodo para recompensas e participar da governança. Os usuários também podem criar um token de ativo personalizado, o Token da Plataforma Syscoin (SPT), que usa a plataforma Token Syscoin. Tanto Bitcoin quanto SYS podem ser extraídos simultaneamente em um processo conhecido como mineração de mesclagem.
Há todos os motivos para estar otimista com a Syscoin em 2022. A rede Syscoin oferece vários aplicativos naWeb 3.0, NFTs e nometaverso, e um número crescente de projetos está sendo lançado na plataforma. Com a solução de escalabilidade ZK-Rollups prometendo rendimento de 210.000 TPS, a rede Syscoin lidará cada vez mais com mais transações a taxas muito baixas.
ZKSwap é um protocolo de exchange descentralizada (DEX ) construído no modelo de formador de mercado automatizado (AMM). É a primeiraDEX a implementar uma solução de escalabilidade de camada 2 com base na tecnologia ZK-Rollup, que promete segurança e alta escalabilidade. Usando a tecnologia ZK-Rollup, o ZKSwap reduz a carga na rede principal do Ethereum e oferece melhor segurança, menor custo, maior TPS e privacidade para os traders.
A rede ZKSwap é alimentada pelo ZKS, seu token ERC20 nativo. O ZKS é usado para recompensar usuários por mineração comunitária, verificações de transações e outras tarefas pró-rede. Os detentores de ZKS podem votar em listagens de tokens e também governar a rede.
Há ótimos planos para o ZKSwap: Serviços de conversão de moeda estáveis e empréstimos de camada 2 propostos estão em andamento. A ZKSwap também está desenvolvendo um modelo geralEVM, baseado em rollups de ZK.
ZKSwap faz parceria com DEXs populares, como MXC, Huobi,DODO eDeFiBox, e está trabalhando para integrar mais protocolos em um futuro próximo.
Com sua crescente popularidade, a rede Ethereum ainda enfrenta desafios de escalabilidade à medida que mais projetos são lançados. Espera-se que as soluções de camada 2 só se tornem mais relevantes. Nesse espaço, os rollups ZK com tecnologia inovadora à prova de conhecimento zero oferecem vantagens significativas em TPS, taxas de gás, segurança, privacidade e escalabilidade. Ainda melhor, os rollups de ZK e a tecnologia à prova de ZK são relativamente recentes, e mais avanços tecnológicos são esperados neste campo.
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