O que é ZK rollup crypto?

O que é ZK rollup crypto?

De forma resumida, os zk rollups são uma inovação na segunda camada das redes blockchain que aceleram a validação de transações e reduzem os custos associados, conhecidos como taxas de gás. Eles superam os blockchains de primeira camada por interligar procedimentos executados tanto dentro quanto fora da própria rede.

Enquanto a blockchain Ethereum primária depende inteiramente de operações na própria cadeia para realizar e confirmar transações, as soluções de zk rollup incrementam essa dinâmica ao incluir operações que ocorrem fora da cadeia principal. Um dos elementos chave que possibilitam a rápida validação de transações comparativamente aos blockchains de primeira camada são as Árvores de Merkle.

A Árvore de Merkle é um conceito matemático vital que assegura a integridade dos dados dentro dos registros on-chain de um zk rollup, prevenindo a adulteração de informações. Normalmente, um zk rollup mantém duas Árvores de Merkle dentro de um contrato inteligente: uma para contas de usuários e outra para seus respectivos saldos. Outros dados gerados pelo zk rollup são mantidos fora da cadeia.

A crescente popularidade dos zk rollups é notável no meio de desenvolvedores que procuram melhorar a experiência do usuário e também entre investidores e negociantes que almejam transações mais eficientes e custo-efetivas.

Explicação Sobre os ZK Rollups

ZK Rollups constituem um método de escalonamento secundário que potencializa a capacidade de transação da rede Ethereum ao efetuar processamentos fora do blockchain principal. Essa estratégia reduz a sobrecarga na camada fundamental, promovendo a expansão da capacidade de processamento da rede.

No núcleo de um rollup baseado em conhecimento zero, encontramos três elementos vitais: um contrato inteligente situado na rede Ethereum, uma entidade encarregada da prova, denominada provador, e um grupo de nós que atuam como verificadores. O contrato inteligente é o elemento que administra a interação transversal entre as cadeias. O provador, atuando como uma parte confiável externa, produz atestados criptográficos que afirmam a legitimidade das transações processadas na camada secundária. Por outro lado, os verificadores têm a função de ratificar essas atestados e submetê-los ao contrato inteligente para finalização.

Os participantes da rede realizam assinaturas em suas transações e as transferem ao provador, que não só as verifica como também as organiza em uma sequência de espera. De forma periódica, esse provador compila inúmeras transações em um único pacote, criando assim uma prova de conhecimento zero que atesta a sua autenticidade. Essa prova, notavelmente sucinta, pode ser confirmada em meros milissegundos e mantém a confidencialidade das informações transacionais. O provador, então, encaminha essa prova juntamente com dados essenciais para o blockchain do Ethereum em uma transação compacta. O contrato inteligente executa a checagem dessa prova e, consequentemente, atualiza o seu registro de estado.

Quanto à movimentação de recursos, a ação de retirada inicia-se por meio de um pedido formal de saída, direcionado a um bloco específico na rede Ethereum. Em resposta, o contrato inteligente procede com o desbloqueio e transferência dos ativos financeiros. Devido ao robusto sistema de comprovação, os saques dispensam qualquer janela de espera, garantindo um processo de saque eficiente.

Uma propriedade distintiva dos ZK rollups é a incorporação de provas de conhecimento zero, que asseguram a veracidade das transações no blockchain sem a necessidade de interações adicionais ou confiança mútua. Tal mecanismo facilita uma escalabilidade aprimorada, tempo de resposta reduzido e preservação da privacidade das transações.

Tipos de ZK rollup

Diversos elementos contribuem para a singularidade de cada categoria de acumulação de conhecimento nulo, a saber:

• Sistema de Prova: Este se refere ao método específico utilizado na prova de conhecimento nulo para autenticar transações em blockchain. Cada sistema de protocolo possui características e benefícios únicos, como a envergadura da prova, eficiência na verificação, duração do processo de comprovação, e a necessidade (ou não) de um arranjo inicial de confiança. Exemplos notáveis de protocolos de prova incluem zk SNARKs, zk STARKs, PLONK e Bulletproofs. Como ilustração, temos zkSync empregando PLONK, StarkWare utilizando zk STARKs, e Aztec com zk SNARKs para zk rollups.
• Projeto de Circuito: Isso diz respeito à forma como as transações são programadas e processadas na segunda camada da blockchain. Variados esquemas de circuito afetam diretamente a escalabilidade, a facilidade de uso e a intercompatibilidade do sistema. As abordagens principais de circuito incluem modelos baseados em contas, modelos orientados por UTXO (Unspent Transaction Output) e estruturas que empregam ZKVM (Zero-Knowledge Virtual Machine). Por exemplo, zkSync opera com um modelo baseado em conta, StarkWare adota o modelo UTXO e ZkPorter utiliza o ZKVM em suas implementações de zk rollups.
• Mecanismo de Disponibilidade de Dados: Este aspecto está relacionado ao método de preservação e acesso aos dados completos dos blocos, executados externamente à cadeia principal. Existem diversas opções para a disponibilidade de dados, cada uma com seus próprios benefícios e limitações, incluindo redes de armazenamento distribuído como o IPFS, comissões de disponibilidade de dados exemplificadas pela Celestia, ou ainda métodos de amostragem de dados encontrados em sistemas como o Validium. Como exemplos de implementações de zk rollups que fazem uso de distintas metodologias de disponibilidade de dados, temos zkSync com IPFS, StarkWare com Validium e ZkPorter com Celestia.

Qual o significado de “conhecimento zero” para ZK-Rollups?

O termo “conhecimento zero” dentro do contexto de ZK-Rollups se associa à aplicação de provas de conhecimento zero que permitem a confirmação de transações na blockchain sem a necessidade de revelar dados ou depender de confiança mútua. Essas provas criptográficas são capazes de atestar a correção de uma informação sem, contudo, expor detalhes sobre a própria informação.

Vantagens dos Zk Rollups

Economia no custo de transações: Rollups ZK propiciam uma redução significativa no preço do gás por meio da compilação de provas criptográficas que validam múltiplas transações em conjunto, exigindo a transferência de uma quantidade menor de dados para a blockchain, otimizando assim a utilização de recursos.

Aprimoramento na capacidade de processamento: Desviando dos gargalos e restrições inerentes ao nível fundamental da blockchain, os rollups ZK conseguem entregar uma taxa de processamento substancialmente mais ágil, com uma estimativa de incremento que pode chegar a até cem vezes a capacidade atual.

Redução no tempo de espera para confirmação: Com os rollups ZK, a espera prolongada por confirmações dos blocos na camada principal se torna coisa do passado. Usuários são agraciados com uma resposta quase instantânea e uma certeza absoluta de suas transações na segunda camada da rede.

Melhorias na confidencialidade das transações: Rollups ZK elevam o nível de privacidade ao confirmar operações na blockchain sem revelar detalhes essenciais, assegurando que apenas informações indispensáveis sejam tornadas públicas e protegendo os detalhes de transações de exposições indesejadas. Eles também disponibilizam funcionalidades adicionais de privacidade, como a capacidade de esconder os montantes e os destinatários nas transações.

Fortificação da segurança e confiabilidade: Herdando a segurança proveniente do mecanismo de consenso e da rede de validação do Ethereum, os rollups ZK dispensam a necessidade de confiança em entidades terceirizadas para a execução e registro de transações, assegurando a integridade dos dados dos usuários.

Desafios dos ZK-Rollups

Encargos na Criação de Comprovações: A elaboração de comprovações de conhecimento zero para um conjunto de transações pode ser onerosa, variando de acordo com a intricada natureza das operações, a arquitetura do sistema de prova e o design do circuito utilizado. Estes encargos financeiros na produção de comprovações podem ser proibitivos em certas aplicações, influenciando diretamente a eficiência e a facilidade de uso dos zk-rollups. A diminuição desses custos pode ser alcançada através da implementação de sistemas de comprovação mais avançados, otimização do design dos circuitos ou por meio de estratégias de subsídio para aqueles que geram as provas.

Intrincadas Configurações dos Circuitos: A complexidade inerente à formulação e processamento de operações na camada secundária de uma blockchain, conhecida como Layer 2, é influenciada pelo desenho do circuito e pela complexidade intrínseca da transação em si. Quando um circuito se torna excessivamente complexo, isso pode comprometer a expansão e a praticidade dos zk-rollups para algumas aplicações. Para atenuar este desafio, é possível recorrer a estratégias que envolvem aperfeiçoamento dos designs dos circuitos, ou simplificação e estandardização das transações.

Incompatibilidades Técnicas: A integração plena dos zk-rollups com os contratos inteligentes e as ferramentas atualmente em uso na rede Ethereum ainda não é uma realidade, exigindo modificações ou ajustes técnicos. Desenvolvedores podem se ver obrigados a recorrer a diferentes linguagens de programação, frameworks, bibliotecas ou normas técnicas para criar contratos inteligentes compatíveis com os zk-rollups. Da mesma forma, os usuários finais podem necessitar de diferentes tipos de carteiras digitais ou interfaces para interagir com essas estruturas. Para superar tais barreiras de incompatibilidade, é necessário desenvolver soluções que promovam uma maior interoperabilidade ou padronização, ou ainda investir na educação e apoio técnico a desenvolvedores e usuários.