Os ZK-Rollups são a última peça do quebra-cabeça da solução de dimensionamento do Blockchain?

A escalabilidade é vista há muito tempo como um dos maiores desafios enfrentados pela adoção mainstream do blockchain. Embora o número de transações que uma rede pode processar varie muito de acordo com a tecnologia subjacente associada ao Bitcoin, Ethereum e seus inúmeros concorrentes, durante anos uma solução viável para todo o setor para o “problema de escalabilidade” foi percebida por alguns como tão indescritível quanto Moby. Dick. 

A música ambiente começou a mudar, em grande parte graças ao surgimento de protocolos como Solana, Polkadot, Avalanche e Terra, que são frequentemente apelidados de “assassinos do Ethereum” devido às suas confirmações ultrarrápidas e taxas de gás satisfatoriamente baixas. A chegada dessas redes alternativas deve-se muito ao boom DeFi de 2020, quando a demanda crescente por NFTs e dApps, por sua vez, estimulou o crescimento de plataformas blockchain capazes de lidar com o volume depois que o Ethereum atingiu sua capacidade.

Uma corrida armamentista de escalabilidade

Basta dizer que o problema de escalabilidade foi abordado de várias maneiras. Solana, por exemplo, usa um sistema de consenso que combina Prova de História e uma implementação personalizada de Tolerância a Falhas Bizantino Práticas conhecido como Torre BFT. Juntas, essas inovações ajudam a Solana a gerar até 65,000 transações por segundo (tps). Enquanto isso, o Polkadot usa sharding, um processo em que cadeias separadas conhecidas como “parachains” se conectam independentemente à principal Relay Chain e executam transações paralelas de acordo com suas próprias regras. Ao desafogar a cadeia principal, a Polkadot pode chegar a 1 milhão de tps, de acordo com o fundador Gavin Wood.

Apesar dos ataques aparentemente intermináveis ​​lançados na cidadela do Ethereum, a plataforma de contrato inteligente tem seus próprios planos para abordar o problema de escalabilidade que continuamente dificultou sua iteração atual devido à explosão do DeFi. A tão esperada atualização do Ethereum 2.0 é projetada para lidar com 100,000 tps, embora a grande maioria das transações deva ser tratada fora da cadeia por meio do ZK-Rollups, uma nova solução que combina processos dentro e fora da cadeia.

Descrito como uma “construção de camada 2 que aumenta a escalabilidade por meio do processamento de transferência em massa em uma única transação”, o ZK-Rollups reduz consideravelmente os recursos de computação e armazenamento necessários para validar blocos, diminuindo a quantidade de dados em uma transação. Isso é possível por meio de provas criptográficas de conhecimento zero (ZKPs), em que uma parte pode provar que sabe ou tem algo sem entregar nenhuma informação sobre o que é que eles sabem ou têm. 

Como essas provas de validade (SNARKs) são instantaneamente verificáveis, elas podem melhorar drasticamente as métricas, como taxa de transferência e escalabilidade, enquanto reduzem as taxas de transação para os usuários.

“A coisa única sobre as provas de conhecimento zero é que elas permanecem pequenas, mesmo quando o trabalho verificado com elas cresce significativamente”, observa Lucas Vogelsang, cofundador e CEO da plataforma DeFi Centrifuge, movida a Ethereum, “Isso as tornará muito atraente, mesmo que as próprias blockchains escalem mais”.

Vogelsang está mais do que um pouco familiarizado com a tecnologia. Centrifuge, que desbloqueia liquidez para ativos do mundo real tokenizando-os como NFTs, permite que os desenvolvedores aproveitem ZKPs em seus aplicativos descentralizados graças a uma integração com ZoKrates, uma caixa de ferramentas para zkSNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge). Ao explorar provas de conhecimento zero, a Centrifuge permite que todas as transações em sua rede sejam completamente ocultas de terceiros. Isso significa que informações confidenciais, como sua propriedade de um imóvel caro, por exemplo, não são expostas publicamente ao cunhar um NFT que representa esse ativo.

A transição do Ethereum para um modelo de prova de participação (PoS) mais ecológico, juntamente com o uso da tecnologia ZK com eficiência energética, não poderia ser mais oportuna. Esta semana, o vice-presidente da Autoridade Europeia de Valores Mobiliários e Mercados pediu a proibição total do sistema de prova de trabalho (PoW). Erik Thedèen instou os reguladores da UE a reprimir a mineração PoW atualmente usada pelas redes Bitcoin e Ethereum e promover o PoS.

Os ZK-Rollups podem subir de nível no espaço NFT?

Centrifuge não é o único projeto Ethereum focado em NFT que usa a tecnologia ZK. Outra, Immutable X, criou uma nova solução de escalonamento de camada 2 que combina troca específica de NFT e lógica de prova com a tecnologia pioneira de roll-up desenvolvida pela plataforma de execução StarkWare. 

O mecanismo de escalabilidade proprietário deste último, StarkEx, permite que o empreendimento de jogos blockchain com sede em Sydney amplie o apelo da economia NFT, que foi acusada de se assemelhar a um jardim murado devido às taxas de transação disparadas. Como todas as transações são agrupadas fora da cadeia, os usuários do Immutable X podem cunhar e negociar NFTs de maneira barata e rápida, sem sacrificar a segurança ou os efeitos de rede da rede NFT líder Ethereum. Com a capacidade de processar até 9,000 tps com taxas de gás próximas de zero, o Immutable X espera melhorar massivamente a experiência do usuário para comerciantes, colecionadores e criadores.

“ZK-Rollups são de longe a maneira mais fácil de escalar transações de alto rendimento enquanto ainda herda a segurança do L1”, diz o cofundador e presidente da Immutable X Robbie Ferguson, “Vimos uma enorme quantidade de valor perdido por meio de hacks em sidechains ou L1s alternativos este ano, então essa é uma preocupação muito real para projetos e jogos que criam NFTs.

“A demanda global por NFTs em jogos, colecionáveis ​​e IP fez com que as soluções de dimensionamento passassem de uma vitamina para um analgésico. No momento em que tivermos um grande estúdio de jogos apostando em NFTs, eles inundarão o restante do volume de transações NFT combinados, por isso é essencial ter uma solução que custe precisamente zero em gás para criação ou comércio desses ativos.”

Curiosamente, as provas zkSTARKs do Immutable X diferem um pouco das contrapartes zkSNARKs mencionadas acima. Os tamanhos de prova maiores do primeiro significam que eles demoram mais para verificar e, portanto, exigem mais gás. Apesar disso, a StarkWare recebeu uma doação de US$ 12 milhões da Ethereum Foundation e rapidamente se tornou uma das soluções de dimensionamento da indústria.

Claro, o Ethereum não é o único blockchain que investiu pesadamente na tecnologia ZK. A Polygon, outra fábrica da NFT mania, adquiriu recentemente a startup de dimensionamento Ethereum Mir Protocol por US$ 400 milhões, elevando seu investimento em ZK para US$ 650 milhões desde agosto de 2021. Um ZK Rollup focado em Polygon deve chegar ainda este ano. E depois há Syscoin, uma rede que pretende representar o melhor da tecnologia Bitcoin, Ethereum e ZK.

A Network-Enhanced Virtual Machine (NEVM) da Syscoin realmente combina elementos das blockchains de banda azul da indústria. Os acordos são protegidos pelo modelo de segurança de prova de trabalho (PoW) do Bitcoin por meio de mineração mesclada e os desenvolvedores podem implantar contratos inteligentes usando as ferramentas e recursos EVM familiares aos quais se acostumaram enquanto trabalhavam no ambiente Ethereum.

A implementação do ZK-Rollups no Syscoin significa que a rede será capaz de processar 210,000 transações por segundo a partir do primeiro trimestre de 1. A plataforma DeFi Mute já está se preparando para utilizar rollups no NEVM do Syscoin, pois se esforça para criar um serviço rápido e focado na privacidade suíte de finanças.

“Até que a computação quântica útil chegue, vejo outra forma de conquista tecnológica tão monumental quanto as provas de conhecimento zero”, prevê o CTO da Syscoin, Jagdeep Sidhu.  

“Com nossa abordagem preferida de escala, estamos indicando uma maneira de criar economias de escala. Os ZK-Rollups eliminam o gargalo em tais sistemas amortizando o número de transações. Além disso, sistemas de prova de conhecimento zero mais eficientes de ASICs (hardware especializado necessário para mineração de criptomoedas) estão sendo desenvolvidos para reduzir ainda mais os custos de computação.” 

Perspectivas diferentes

Evidentemente, os ZK-Rollups estão causando uma grande impressão no mundo blockchain. Mas o fundador da Ethereum, Vitalik Buterin, fez uma nota cautelosa, afirmando sua crença de que “levará anos de refinamento e auditorias para que as pessoas se sintam totalmente confortáveis ​​armazenando seus ativos em um ZK-Rollup”.

Sidhu é mais otimista: “Eventualmente, os usuários finais provavelmente estarão em algum tipo de sistema ZK-Rollup pelo qual o que eles resolverem será abstraído deles na maioria das vezes e eles usarão aplicativos Web3 sem nenhum conhecimento da tecnologia que torna tudo possível, não é diferente do usuário médio de smartphone de hoje.”

Quando se trata de ZK-Rollups, há uma sensação geral de que estamos apenas no precipício. É provável que o dimensionamento generalizado seja agressivamente competitivo à medida que as redes e soluções sucumbem e disputam participação de mercado, mas os usuários serão os beneficiários à medida que o rendimento, a segurança e a conveniência melhorarem.