Encaminhe o Título Original: Desempacotando a Próxima Geração de acúmulos nativos do Ethereum (III): acúmulos nativos

Nos últimos dois anos, o Ethereum se comprometeu totalmente com uma estratégia centrada em acúmulos. Essa estratégia envolve bloquear ETH em contratos de ponte, executar transações fora da cadeia e usar provas - seja provas de fraude ou provas de conhecimento zero (ZKPs) - para verificar o estado da camada 2 (L2) e lidar com saques.

No entanto, há um desafio significativo: o Ethereum não valida nativamente a execução do EVM, forçando os acúmulos a implementar independentemente seus próprios sistemas de prova on-chain para validar transições de estado.

O Ethereum frequentemente passa por hard forks que podem modificar o EVM, o que significa que as equipes de acúmulos devem assumir a responsabilidade de manter e atualizar suas implementações personalizadas. Isso frequentemente requer a formação de um conselho de segurança ou a adoção de um sistema de governança de votação baseado em tokens para gerenciar as atualizações de seus contratos de ponte e mecanismos de prova.

Em nossa série anterior, exploramos rollups baseados e boosters rollups. Agora, estamos voltando nossa atenção para nos aprofundarmos no conceito de rollups nativos.

Baseado, Booster, Nativo... Qual é a diferença?

Pode haver muita confusão entre as definições de rollups baseados, rollups impulsionadores e rollups nativos. Na série anterior, passamos pelos rollups baseados e rollups impulsionadores, então é recomendável verificar esses antes de ler este artigo. No entanto, vamos rapidamente lembrá-lo sobre esses três tipos.

Os rollups baseados usam o conjunto de validadores L1 para sequenciamento de transações, promovendo a descentralização, mas potencialmente afetando a taxa de transferência devido aos tempos de bloco L1 relativamente longos, como 12 segundos. No entanto, esforços estão sendo feitos para melhorar essa experiência com técnicas de pré-confirmação, permitindo que os usuários se beneficiem de uma finalidade de transação muito mais rápida à medida que a comunidade continua a inovar.

Booster Rollups escalam a execução e o armazenamento imitando o processamento L1 no L2, permitindo que as aplicações cresçam sem precisar serem reimplantadas. Embora essa abordagem forneça escalabilidade, ela introduz complexidade adicional em comparação com os rollups tradicionais, exigindo esforços de engenharia mais sofisticados para desenvolver e manter.

Os Rollups nativos aproveitam a própria função de transição de estado (STF) da L1 na camada de aplicação como um verificador para transições de estado. No entanto, enquanto o Optimismo, o Arbitrum e outros acúmulos operam em ambientes equivalentes ao EVM, eles frequentemente incluem modificações personalizadas que podem ser complexas - ou até mesmo inviáveis - de serem implementadas diretamente no Ethereum.

Os rollups nativos, antes conhecidos como rollups consagrados, foram discutidos em detalhes em vários artigos. Além disso, o termo 'rollup canônico' foi brevemente utilizado por @apolynyaNo entanto, 'consagrado' foi eventualmente substituído por 'nativo' para indicar que os acúmulos equivalentes ao EVM existentes poderiam potencialmente atualizar para este modelo. O termo 'nativo' foi proposto por @danrobinsone um contribuidor anônimo da Lido.

Como funcionam os rollups nativos?

A proposta de acúmulos nativos introduz o EXECUTE precompile, projetado para atuar como um verificador para transições de estado de acúmulos. Esse precompile permitiria que as equipes de acúmulos o usassem em seus contratos verificadores, fornecendo uma base para sistemas de prova e permitindo que os acúmulos herdem a validação nativa do Ethereum.

Como esse novo pré-compilado é um pouco semelhante ao conceito de 'EVM na EVM', ele será atualizado através do processo de hard fork do Ethereum, sob seu consenso social. Isso garante que as alterações na EVM sejam espelhadas no pré-compilado, permitindo que os rollups herdem a validação do Ethereum e aliviando as equipes de rollup das responsabilidades de governança, como conselhos de segurança ou multisigs, tornando os rollups intrinsecamente mais seguros para os usuários.

O EXECUTE precompila funções como um verificador para transições de estado EVM, permitindo que os acúmulos utilizem a infraestrutura nativa do Ethereum na camada de aplicação. Ele valida transições usando entradas como pre_state_root, post_state_root, trace e gas_used, alavancando um mecanismo de precificação de gás semelhante ao EIP-1559.

Os validadores podem garantir a correção das transições de estado do acúmulo através de reexecução ou provas SNARK, dependendo das necessidades de escalabilidade do acúmulo. Além disso, um atraso de um slot é incorporado para mitigar os riscos de centralização, como competição de prova impulsionada por MEV.

O pré-compilado simplifica o desenvolvimento de acúmulos, permitindo "acúmulos sem confiança" em termos de sistemas de prova. Se combinado com um projeto de acúmulos baseado, no qual tanto a sequenciação quanto os sistemas de prova são gerenciados pelo Ethereum, essa estrutura poderia alcançar total ausência de confiança, frequentemente referida como um "acúmulo de ultrassom". Isso melhora a composabilidade com potencial para liquidação em tempo real, incentivando, assim, designs de acúmulos mais componíveis e seguros.

O pré-compilado proposto se comporta de forma semelhante ao EVM, reexecutando transações de rollup para verificar a correção. Isso contradiz a principal vantagem dos acúmulos, que é a execução fora da cadeia com apenas provas de validade enviadas ao Ethereum. Em vez disso, o pré-compilado essencialmente reflete o que o Ethereum já faz, não adicionando valor em termos de descarregar a carga computacional do L1.

A escolha de um verificador semelhante ao EVM em vez de verificadores zk decorre da atual imaturidade da tecnologia zk. Mesmo os zkVMs amplamente utilizados mostraram vulnerabilidades, e a evolução rápida das ZKPs torna arriscado e inflexível codificar verificadores zk específicos em cadeia. Em vez disso, o Ethereum prioriza a diversidade e a neutralidade, permitindo experimentação com vários clientes zk sem ficar preso a um único verificador.

No entanto, isso não significa que o pré-compilado falha em contribuir para a escalabilidade do Ethereum. Enquanto o Ethereum garante sua segurança mantendo verificadores de zk-proof off-chain, ele utiliza esse pré-compilado para validar zk-proofs enviados por acúmulos. Isso permite que os validadores do Ethereum evitem emular completamente todas as transações de acúmulos do início ao fim. Em vez disso, ao confiar em zk-proofs off-chain, a rede mantém suas garantias de segurança enquanto busca alcançar escalabilidade em termos de execução.

Quais são os principais benefícios dos acúmulos nativos?

Com rollups nativos, grande parte do trabalho complexo pode ser tratado por uma pré-compilação, tornando coisas como provas de fraude ou verificações de SNARK muito mais simples. Isso significa menos código para escrever e manter, e não há necessidade de sistemas extras como redes de comprovação ou conselhos de segurança.

A verificação SNARK on-chain é cara, então muitos zk-rollups liquidam transações com menos frequência para economizar custos. O pré-cálculo EXECUTE poderia ajudar a reduzir esses custos agrupando múltiplas provas usando a recursão SNARK. Essa abordagem permite que os rollups validem transações de forma mais eficiente, tornando a verificação off-chain mais acessível.

Garantir a operação livre de bugs nos rollups tradicionais é desafiador e muitas vezes requer verificações extensivas. Muitas equipes mitigam os riscos empregando sequenciamento centralizado para evitar a criação de blocos maliciosos. A execução nativa via pré-compilação, no entanto, poderia possibilitar um mecanismo de sequenciamento mais seguro e sem permissão. Essa abordagem pode permitir que os rollups herdem não apenas a segurança, mas também a fungibilidade de ativos do L1, já que as transações são validadas diretamente dentro do ambiente confiável do Ethereum.

Existem muitos acúmulos que são compatíveis com EVM, mas quase nenhum deles é equivalente a EVM: acompanhar as mudanças na blockchain principal frequentemente requer um sistema de grupo ou de votação para atualizar os acúmulos, o que pode ser arriscado. Os acúmulos nativos podem se atualizar automaticamente com a blockchain principal, mantendo tudo em sincronia sem a necessidade de regras ou votantes extras.

Para zk-rollups, alcançar tempos de prova de latência ultra baixa, como 100ms, é uma tarefa de engenharia altamente desafiadora. Os rollups nativos, em comparação, poderiam permitir um cronograma de prova mais 'relaxado', estendendo-o para um slot completo. Essa abordagem reduz a pressão para gerar provas instantaneamente, potencialmente melhorando a confiabilidade e a integração com L1.

Todos os acúmulos serão nativos?

Todas as pilhas de acúmulos atuais, como a Pilha OP e a Pilha do Orbit Arbitrum, têm o potencial de se transformar em "acúmulos nativos", herdando diretamente as características de segurança do Ethereum. Essa atualização tornaria os usuários mais felizes devido à segurança aprimorada e as equipes de acúmulos mais satisfeitas eliminando a necessidade de conselhos de segurança. Enquanto isso, as equipes de acúmulos podem continuar competindo oferecendo uma camada de sequenciamento compartilhada eficiente, ainda capturando taxas de sequenciador e maximizando MEV.

No entanto, nem todos os acúmulos farão a transição para serem nativos. Algumas características L2 são inerentemente incompatíveis com os acúmulos nativos, incluindo tipos de transações únicas, métodos distintos de contabilidade de gás e precompiles não encontrados na blockchain principal L1. A variedade de Máquinas Virtuais entre os acúmulos L2, cada um compartilhando uma base de segurança comum, é uma das forças do ecossistema L2 atual, como@EclipseFNDsendo um acúmulo SVM, @movementlabsxyzsendo um acúmulos MoveVM, ou @Starknetsendo um rollup CairoVM.

Como observado por @doganeth_enNo futuro, os acúmulos serão divididos em três categorias: acúmulos empresariais, acúmulos focados em desempenho e acúmulos nativos “alinhados”.

As empresas estarão focadas em gerenciar, sequenciar e possuir seus acúmulos, perfeito para negócios que desejam controlar a ordem das transações, execução e aplicativos como na web2.

Os acúmulos focados em desempenho usarão o sistema de liquidação do Ethereum, mas contarão com disponibilidade de dados alternativos para obter um desempenho superior, como o gate @megaeth_labsusar @eigen_dapara disponibilidade de dados. Menos descentralizados, esses acúmulos aumentam $ETHutilitário, mas compromete em algumas funcionalidades do Ethereum.

Os acúmulos nativos serão totalmente integrados à infraestrutura do Ethereum e oferecerão: descentralização ao nível do Ethereum, execução compartilhada com acesso direto ao estado e verificação mais barata de provas ZK fora da cadeia. Esses acúmulos contribuem para os efeitos de rede do Ethereum, potencialmente compartilhando receitas, mas a sustentabilidade depende de incentivos econômicos naturais.

Conclusão

Os acúmulos nativos representam um avanço significativo no roadmap centrado em acúmulos da Ethereum, oferecendo uma abordagem mais alinhada com a infraestrutura da Ethereum. Ao introduzir o pré-compilador EXECUTE, os acúmulos nativos simplificam a governança, removendo a dependência de multisigs, conselhos de segurança ou sistemas de votação baseados em tokens. Esta abordagem não apenas aprimora a segurança, mas também permite que os acúmulos dimensionem de forma mais eficiente usando zk-proofs off-chain, garantindo tanto a minimização de confiança quanto a escalabilidade.

Embora a proposta tenha grande potencial, não está isenta de desafios. A maioria dos acúmulos existentes, apesar de serem rotulados como equivalentes ao EVM, muitas vezes incluem pequenas modificações no EVM. Como resultado, a transição para um modelo de acúmulo nativo poderia introduzir sobrecarga adicional de desenvolvimento para acúmulos com implementações personalizadas do EVM.

No entanto, os acúmulos nativos oferecem um caminho convincente para integrar a segurança e flexibilidade do Ethereum com o design de acúmulos. Ao promover a alinhamento com L1, eles incentivam a inovação enquanto reduzem a fragmentação, tornando o ecossistema do Ethereum mais coeso e resiliente para o futuro.

Se ainda não o fez, certifique-se de verificarparte Ieparte IIda nossa série Rollups 2.0 que se concentram em rollups baseados e rollups booster, respectivamente. Em nosso próximo post, mergulharemos mais fundo no conceito de rollups gigagas e exploraremos como essa abordagem inovadora para o design de rollup poderia empurrar os limites da escalabilidade do Ethereum e aprimorar ainda mais o ecossistema de rollup.

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