O desafio de escalar a principal blockchain de contratos inteligentes, a Ethereum, é
um problema antigo e debates têm sido travados ao longo dos anos sobre as
melhores soluções para resolvê-lo. Inicialmente, havia a ideia de escalar de modo
monolítico, por meio de mais capacidade de transações na Layer 1, depois por meio da tecnologia Plasma, e por fim os estudos levaram à conclusão de que a melhor forma de escalar era a modular, por meio de rollups.
Atualmente prevalecem dois tipos de Rollups: os Optimistic Rollups e os ZK Rollups. As principais redes baseadas em Optimistic Rollups são Arbitrum e Optimism e as baseadas em ZK Rollups são Polygon, zkSync e Starknet. Neste artigo, vamos detalhar o funcionamento dos ZK Rollups, como eles se comparam aos Optimistic Rollups, bem como a sua importância para o futuro da escalabilidade em blockchain.
A tecnologia ZK teve sua origem em 1989 por pesquisadores do MIT, que publicaram um artigo chamado “The Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems” expondo a ideia de provas ZK. A ideia fundamental da tecnologia ZK consiste em provar a veracidade de uma afirmação sem a necessidade de revelar os detalhes dessa informação, daí o nome ZK — Zero Knowledge, conhecimento zero em português.
Para ilustrar, suponha que uma pessoa queira tomar um financiamento imobiliário e o financiador exija que sua renda seja de ao menos 10 mil reais mensais. Utilizando a tecnologia ZK é possível provar, criptograficamente, que sua renda é adequada sem ter de expor qual é a sua renda. Isso garante a transmissão das informações estritamente necessárias, conservando a privacidade de informações sensíveis.
Os ZK Rollups seguem o princípio fundamental das blockchains públicas, “don’t trust, verify”. Todas as transações enviadas à rede ZK são submetidas a uma verificação por meio de uma prova criptográfica. Embora a geração dessas provas demande considerável poder computacional, uma vez geradas, é fácil e pouco custoso para qualquer usuário ou entidade verificar a validade das transações.
Ao criar uma prova criptográfica que garante a validade das transações, os ZK Rollups têm um tempo de conclusão, ou seja, tempo para a transação ser considerada válida e irreversível, de um dia. É possível reduzir o tempo de conclusão dos ZK Rollups para alguns minutos, desde que as provas criptográficas sejam geradas dentro desse período.
No que toca a linguagem de programação, os ZK Rollups não são compatíveis com a EVM — Ethereum Virtual Machine. Isso significa que esses Rollups não suportam a linguagem de programação da rede Ethereum, a Solidity.
Com isso, os famosos protocolos da rede Ethereum, que tem sucesso de adoção, precisam ser totalmente reconstruídos numa nova linguagem a fim de serem implementados nestas redes. Este obstáculo não somente atrasa a chegada de novos produtos e serviços como resulta em um número menor de desenvolvedores capazes de levar projetos adiante.
Já os Optimistic Rollups, como o próprio nome sugere, utilizam uma abordagem
“otimista”, considerando todas as transações da Layer 2 válidas, a menos que um
validador da rede prove o contrário. Isso facilita a escalabilidade, pois não é necessário gerar provas criptográficas das transações — o que é custoso.
De outro lado, o fato das transações serem consideradas verdadeiras a priori resulta na necessidade de um tempo de conclusão de 7 dias para verificar possíveis divergências nas transações. Se não houver contestações durante esse período, as transações válidas são registradas na rede Ethereum.
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Como consequência, o saque de fundos de uma rede baseada em Optimistic Rollup leva 7 dias, enquanto em uma rede ZK Rollup, geralmente, leva apenas 1 dia.
Além disso, as redes baseadas em Optimistic Rollups tiveram uma adoção mais veloz, especialmente por serem compatíveis com a EVM. Isso viabilizou que diversos protocolos já desenvolvidos e operacionais na rede Ethereum pudessem ser executados também nestas redes.
Esta vantagem é evidenciada ao analisar o Total Value Locked (TVL) das Layers 2 em geral, onde as três maiores utilizam a tecnologia Optimistic ao invés de ZK. Arbitrum, Starknet e Optimism foram lançadas em agosto, novembro e dezembro de 2021, respectivamente.
Entretanto, os maiores protocolos de finanças descentralizadas como Aave, Uniswap e Curve estão na Arbitrum e na Optimism, mas não estão na Starknet, justamente pela falta de integração com a EVM. A Starknet, além de não ser EVM não é compatível com a carteira web mais conhecida, a Metamask, o que cria outro empecilho para a adoção em massa.
Neste momento, assim como o Bitcoin é dominante entre as blockchains de Proof of Work e o Ethereum é dominante entre as blockchains que suportam contratos inteligentes. O efeito de rede advindo da vantagem do pioneirismo das Layer 2 baseadas em Optimistic Rollups combinada à compatibilidade a EVM, tirando proveito do efeito de rede da Ethereum, colocam estas redes em vantagem sobre aquelas baseadas em ZK Rollups.
Entretanto, segue aberta a questão sobre qual tecnologia predominará. Um
acontecimento que poderia virar a disputa seria a criação de um ZK-EVM, ou seja, um ZK Rollup compatível com EVM, um dos objetivos da zkSync Era. Além disso, a
inovadora e flexível linguagem Cairo utilizada pela Starknet, uma desvantagem a
curto prazo, pode se mostrar a sua maior vantagem competitiva ao longo do tempo. Em um ecossistema em constante evolução, a competição entre Optimistic e ZK Rollups moldará o cenário da escalabilidade em blockchain.
Sobre os autores
André Zaccur é formado em Economia, possui Mestrado e Doutorado em
Matemática pela PUC-Rio. Ele ingressou no mercado cripto em 2020, gerindo o
portfólio de um Family Office. Sua estratégia contemplava uma análise profunda de ciclos de mercado e buscava um posicionamento programado em setores
promissores. As alocações eram complementadas por análises on-chain, que
permitiam a busca por tokens líquidos e uma gestão de risco eficiente. Hoje é head de research da Metrix.
Bruno Filetti é formado em administração de empresas pela FGV-EAESP, começou
em criptoativos em 2015. Desde então Bruno se especializou em criptomoedas
alternativas ao Bitcoin, criando um fundo de investimento em cripto que passou por algumas das principais gestoras do país. Na Metrix desde 2023, é responsável pela estratégia de Altcoins, contemplando o entendimento com profundidade dos
protocolos, bem como análise on-chains das métricas e narrativas dos diversos
setores do mercado cripto.
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