Existe um longo debate sobre como abordar questões que abrangem a escalabilidade no Ethereum. Atualmente, a taxa de transferência máxima do Ethereum é de aproximadamente 15 transações por segundo e a comunidade Ethereum quer resolver esse gargalo de várias maneiras diferentes. Rollups são um desses métodos, permitindo que uma única transação liquidada na cadeia pai valide um conjunto de dados de transações armazenados no rollup.
Rollups são soluções de escalonamento de camada 2 que aumentam a escalabilidade do Ethereum por meio de sua taxa de transferência, evitando o congestionamento da rede e reduzindo as taxas. Em sua essência, os rollups são mecanismos de publicação com garantias criptográficas que permitem uma finalização de transação mais rápida por meio da compactação de dados de transação. Eles são chamados de rollups, pois “agrupam” transações em lotes para reduzir custos, reduzindo assim o espaço de bloco necessário para validar transações na cadeia base. Isso ocorre porque toda transação ou processo computacional incorre em algum tipo de taxa de gás no Ethereum, portanto, os rollups podem ser vistos como uma série de otimizações para reduzir a carga computacional e, consequentemente, as taxas. Existem dois tipos principais: rollups otimistas e rollups ZK.
Os rollups de ZK são outra forma de soluções de dimensionamento de camada 2 no Ethereum. Os rollups ZK herdam a segurança do Etheruem como rollups otimistas e têm contratos inteligentes no Ethereum necessários para verificar as mudanças de estado.
Os rollups ZK permitem que as transações sejam agrupadas em um lote e verificadas simultaneamente no que é chamado de “rollup block” em vez de transações serem verificadas uma a uma; reduzindo as taxas e a intensidade computacional à medida que é feito fora da cadeia.
Os rollups ZK podem usar uma estrutura de operador. As principais funções de um operador são enviar dados de transações em lote e também publicar provas de validade: provas sucintas, eficientes, sólidas e completas que garantem a validade da transação. As provas de validade fornecem uma garantia criptográfica de que as mudanças de estado propostas são realmente verdadeiras.
As provas de conhecimento zero criam raízes de estado e raízes de lote, permitindo que o verificador ateste a credibilidade dos dados sem exigir que esse verificador testemunhe os dados que resultam na prova. Uma raiz de estado é o hash raiz da árvore Merkle (conhecida como raiz Merkle) do novo estado, resultando em um 'cabeçalho' que é postado pelo rollup. Essa raiz de estado é publicada na cadeia e fornece autenticidade criptográfica. Depois que a prova de validade é enviada para um contrato verificador e autenticada, ela se torna o novo estado no rollup.
As provas de validade usam principalmente dois tipos diferentes de provas de conhecimento zero, zk-SNARKs (argumentos de conhecimento não interativos sucintos) e zk-STARKs (argumentos de conhecimento transparentes escaláveis), com diferentes benefícios. Por exemplo, zk-SNARKs podem se envolver em provas recursivas, mas zk-STARKs não possuem esse recurso. Os rollups ZK não exigem um sistema à prova de fraude como os rollups otimistas e usam provas de validade devido à sua arquitetura e, portanto, têm uma finalidade de transação mais rápida, em contraste com o período de arbitragem exigido pelos rollups otimistas.
Exemplos de plataformas ZK-rollup incluem: zkSync, Mir, Loopring e StarkNet.
Optimistic rollup é uma forma de solução de escalonamento de camada 2 que agrupa transações fora da cadeia para verificação e que usa computação fora da cadeia (para redução de taxas). Os rollups otimistas também derivam de sua segurança do Ethereum (exigindo verificação na cadeia) e têm uma série de contratos inteligentes vinculados ao Ethereum.
Em optimistic rollups, uma raiz de estado é publicada por um operador, mas não é verificada todas as vezes e considerada válida por padrão. No entanto, se surgir que um operador enviou uma raiz de estado incorreta ou falsificada, outros operadores e usuários podem apontar para o bloco falsificado e, em seguida, reverter os blocos e cortar o culpado. Desta forma, são detectadas provas declaradas de forma fraudulenta. Isso é chamado de sistema à prova de fraude. Os operadores têm tempo limitado para contestar a validade da transação e produzir uma prova de fraude, pois ocorre em um período de tempo chamado período de contestação. Se nenhum desafio ocorrer, os dados da transação fora da cadeia serão publicados na cadeia ao longo da raiz do estado.
Optimistic rollups derivam seu nome do fato de que eles presumem com otimismo que as transações e o estado são válidos até prova em contrário - para provar que as transações são inválidas, as provas de fraude são emitidas pelos operadores para contestar a validade da transação.
Exemplos de rollups otimistas são Arbitrum e Optimism e a próxima rede Boba da fundação OMG.