ZK-Rollup

O que é um ZK-Rollup?

Um ZK-Rollup, também escrito como zkRollup ou zero-knowledge rollup, é uma solução de escalabilidade blockchain de camada 2 que processa muitas transações off-chain e envia provas criptográficas de validade a uma blockchain base.

A parte “ZK” significa zero-knowledge, e a parte “rollup” significa que muitas transações são agrupadas, comprimidas e reunidas em uma única atualização de estado.

No mercado de criptomoedas, os ZK-Rollups são usados principalmente para reduzir taxas de transação, aumentar o throughput e manter uma segurança robusta ao ancorar os resultados das transações em uma camada de liquidação.

Um ZK-Rollup não exige que a blockchain base execute novamente cada transação do lote.

Em vez disso, ele envia uma prova matemática que demonstra que o lote foi processado corretamente.

A blockchain base verifica essa prova por meio de um contrato inteligente.

Se a prova for válida, o novo estado do rollup será aceito.

Se a prova for inválida, a atualização será rejeitada.

Esse design é o motivo pelo qual os ZK-Rollups são frequentemente descritos como rollups de validade.

A documentação oficial de zero-knowledge rollups da Ethereum explica que os ZK-Rollups aumentam o throughput ao transferir a computação e o armazenamento de estado para fora da blockchain, enquanto publicam provas e dados selecionados na camada base.

Para usuários de cripto, o significado simples é que um ZK-Rollup ajuda uma blockchain a lidar com mais atividade sem obrigar todos os usuários a pagar os altos custos da camada base em cada transação.

Como funciona um ZK-Rollup

Um ZK-Rollup normalmente conta com usuários, um sequenciador, um ambiente de execução off-chain, um provador, um contrato verificador, uma bridge e um sistema de disponibilidade de dados.

Os usuários enviam transações ao rollup em vez de enviarem cada transação diretamente para a blockchain base.

O sequenciador ordena essas transações e as agrupa em lotes.

O ambiente de execução do rollup processa o lote e atualiza saldos, o armazenamento de contratos inteligentes e os estados das contas.

Depois que as transações são processadas, o provador cria uma prova de validade.

Essa prova demonstra que o novo estado foi produzido de acordo com as regras do rollup.

Em seguida, a prova é enviada a um contrato verificador na blockchain base.

O contrato verificador confere a prova.

Se a prova passar pela verificação, o novo compromisso de estado do rollup se torna válido.

Isso permite que o rollup processe muitas transações enquanto a blockchain base verifica apenas uma prova compacta e armazena dados ou compromissos importantes.

A principal vantagem é que a verificação é muito mais barata do que executar novamente cada transação na blockchain base.

Por isso, os ZK-Rollups são uma parte importante da escalabilidade cripto.

Por que os ZK-Rollups são importantes no mercado cripto

Os ZK-Rollups são importantes porque as blockchains têm espaço em bloco limitado.

Quando muitos usuários querem negociar, emitir, emprestar, tomar empréstimos, usar bridges, jogar ou enviar pagamentos ao mesmo tempo, as taxas da camada base podem subir rapidamente.

Taxas elevadas tornam o uso de cripto mais difícil para transações menores.

Os ZK-Rollups ajudam a resolver esse problema ao transferir a execução para fora da camada base, enquanto ainda usam a camada base para a verificação e liquidação finais.

Isso pode tornar os aplicativos descentralizados mais baratos e fáceis de usar.

Por exemplo, um aplicativo de pagamentos pode usar um ZK-Rollup para oferecer suporte a muitas transferências de baixo custo.

Um jogo blockchain pode usar um ZK-Rollup para processar movimentações frequentes de ativos dentro do jogo.

Um aplicativo de finanças descentralizadas pode usar um ZK-Rollup para reduzir o custo de swaps, depósitos, saques e atualizações de posições.

Um aplicativo de NFT pode usar um ZK-Rollup para tornar a emissão e as transferências mais acessíveis.

O objetivo mais amplo é ajudar os aplicativos cripto a se aproximarem da experiência de aplicativos comuns da internet, mantendo as garantias de liquidação da blockchain.

O que é uma prova de validade?

Uma prova de validade é o principal recurso de segurança de um ZK-Rollup.

Ela comprova que um lote de transações off-chain foi executado corretamente.

A blockchain base não precisa confiar no sequenciador apenas porque ele enviou um lote.

O sequenciador ou provador precisa fornecer uma prova criptográfica de que o lote é válido.

Isso é diferente de um sistema que apenas presume que as transações estão corretas, a menos que alguém as conteste posteriormente.

Com uma prova de validade, a correção é comprovada antes que a atualização de estado seja aceita.

Entre os sistemas de prova comuns usados na infraestrutura zero-knowledge estão ZK-SNARKs e ZK-STARKs.

O guia de provas zero-knowledge da Ethereum explica que esses sistemas de prova podem verificar informações ou computações sem revelar todos os detalhes subjacentes.

Para ZK-Rollups, o ponto mais importante nem sempre é a privacidade.

O mais importante é que a prova confirma a correção da transição de estado do rollup.

É por isso que os ZK-Rollups podem oferecer escalabilidade mesmo quando os dados das transações não são totalmente privados.

ZK-Rollup vs. zkRollup

ZK-Rollup e zkRollup geralmente significam a mesma coisa.

ZK-Rollup é a grafia mais formal e costuma ser mais adequada para títulos de glossário, conteúdo educacional e páginas de SEO.

zkRollup é uma grafia abreviada comum em discussões de desenvolvedores, consultas de busca e comunidades técnicas.

Zero-knowledge rollup é a expressão descritiva completa.

Os três termos se referem a um rollup que usa provas de validade baseadas em tecnologia de provas zero-knowledge.

Para o planejamento de conteúdo, geralmente é melhor escolher uma página principal para ZK-Rollup e mencionar as variações de grafia naturalmente nessa página.

Isso evita conteúdo duplicado e canibalização de palavras-chave.

Uma página separada para zkRollup pode ser usada como alias, redirecionamento ou página de explicação breve se um site exigir que cada termo do glossário tenha sua própria URL.

ZK-Rollup vs. ZK-Rollup-as-a-Service

Um ZK-Rollup é a própria tecnologia de escalabilidade.

ZK-Rollup-as-a-Service é um modelo de serviço de infraestrutura que ajuda projetos a lançar e operar um ZK-Rollup.

A diferença é semelhante à diferença entre uma blockchain e uma plataforma que ajuda equipes a implantar blockchains.

Um ZK-Rollup inclui o processamento real das transações, criação de lotes, geração de provas, verificação, liquidação e design de disponibilidade de dados.

ZK-Rollup-as-a-Service inclui ferramentas, infraestrutura gerenciada, sequenciadores, provadores, nós, painéis, bridges, monitoramento e suporte à implantação.

Um projeto cripto pode usar ZK-Rollup-as-a-Service para lançar um rollup personalizado mais rapidamente do que construir todo o sistema do zero.

No entanto, os usuários ainda devem avaliar o modelo de segurança do rollup em si.

O modelo de serviço pode simplificar a implantação, mas não elimina automaticamente os riscos relacionados a bridges, sequenciadores, provadores, atualizações ou disponibilidade de dados.

ZK-Rollup e a escalabilidade de camada 2

Um ZK-Rollup normalmente é uma rede de camada 2 porque opera sobre uma blockchain base.

A blockchain base é frequentemente chamada de Layer 1.

A Layer 1 fornece liquidação, segurança e verificação final.

A Layer 2 oferece execução mais barata e rápida.

Essa divisão permite que um ecossistema blockchain escale sem obrigar cada nó da camada base a processar diretamente cada ação do usuário.

O rollup cuida da execução, enquanto a blockchain base verifica as provas e armazena dados ou compromissos essenciais.

Esse modelo é importante porque mantém a camada base focada em segurança e liquidação.

Ao mesmo tempo, ele oferece mais espaço para o crescimento dos aplicativos.

A escalabilidade baseada em rollups se tornou um caminho importante para ecossistemas blockchain que desejam atender mais usuários sem sacrificar uma verificação com minimização de confiança.

Disponibilidade de dados em ZK-Rollups

Disponibilidade de dados significa que os dados necessários para reconstruir ou verificar o estado do rollup estão disponíveis para os usuários e participantes da rede.

Esse é um dos conceitos de segurança mais importantes no design de rollups.

Uma prova de validade pode demonstrar que uma transição de estado está correta.

No entanto, os usuários também precisam acessar os dados necessários para conhecer os saldos, verificar o estado e sair com segurança se algo der errado.

A documentação oficial de disponibilidade de dados da Ethereum explica por que os usuários precisam ter confiança de que os dados necessários para verificar a atividade da blockchain estão realmente disponíveis.

Um rollup verdadeiro geralmente publica dados suficientes na blockchain base ou em uma camada de disponibilidade de dados claramente definida.

Se dados importantes forem ocultados ou retidos, os usuários podem enfrentar problemas de saída e verificação, mesmo que a prova seja válida.

Por isso, os usuários não devem apenas perguntar se uma rede usa provas zero-knowledge.

Eles também devem perguntar onde os dados são publicados, quem pode acessá-los e o que acontece se o operador deixar de cooperar.

Como a EIP-4844 mudou os custos dos ZK-Rollups

A EIP-4844, também conhecida como proto-danksharding, introduziu transações com blobs na Ethereum por meio da atualização Dencun.

As transações com blobs foram projetadas para oferecer aos rollups uma forma mais barata de publicar grandes quantidades de dados para disponibilidade temporária.

O FAQ oficial da Ethereum sobre Dencun explica que o proto-danksharding introduziu blobs para tornar a Ethereum mais adequada para rollups.

A especificação EIP-4844 descreve transações com blobs como um novo formato de transação que transporta grandes objetos de dados cujos compromissos são acessíveis à camada de execução.

Isso é relevante para ZK-Rollups porque a publicação de dados geralmente representa uma parte importante dos custos de um rollup.

Se os rollups puderem publicar dados de forma mais barata, os usuários poderão se beneficiar de taxas de transação menores.

No entanto, um custo de dados menor não elimina todos os custos de um rollup.

Um ZK-Rollup ainda tem custos de execução, geração de provas, verificação, sequenciador, bridges e infraestrutura.

Os usuários devem entender que as transações de camada 2 ainda podem se tornar mais caras quando a demanda da rede aumenta.

ZK-Rollup vs. Optimistic Rollup

ZK-Rollups e optimistic rollups são soluções de escalabilidade de camada 2, mas usam métodos diferentes para validar atualizações de estado.

Um ZK-Rollup envia uma prova de validade que comprova que o lote está correto.

Um optimistic rollup geralmente presume que um lote está correto, a menos que alguém o conteste durante uma janela de disputa.

Essa diferença afeta saques, finalidade e premissas de segurança.

Como um ZK-Rollup comprova a correção antes da aceitação, ele pode oferecer uma finalidade mais robusta baseada em provas após a verificação da prova de validade.

Como um optimistic rollup depende de contestações, os usuários podem precisar esperar um período de contestação para determinados saques.

Isso não significa que os ZK-Rollups sejam sempre melhores em todas as situações.

Os ZK-Rollups podem ser mais complexos de construir, especialmente quando oferecem suporte a contratos inteligentes de propósito geral.

A geração de provas de validade pode exigir engenharia avançada e recursos computacionais significativos.

O melhor design de rollup depende do aplicativo, dos objetivos de segurança, das ferramentas para desenvolvedores, das metas de custo e das necessidades de experiência do usuário.

ZK-Rollup vs. Validium

Um ZK-Rollup e um validium podem usar provas de validade, mas diferem quanto à disponibilidade de dados.

Um ZK-Rollup geralmente publica dados suficientes na blockchain base ou em uma camada robusta de disponibilidade de dados para que os usuários possam reconstruir o estado do rollup.

Um validium usa provas de validade, mas mantém os dados das transações off-chain.

A documentação sobre validium da Ethereum explica que os validiums usam disponibilidade de dados off-chain, mas ainda utilizam provas de validade para verificar transações.

Isso cria uma relação de compromisso entre custo e premissas de confiança.

Um validium pode oferecer taxas mais baixas e maior throughput porque publica menos dados na blockchain base.

No entanto, os usuários podem enfrentar maior risco de disponibilidade de dados se o provedor de dados off-chain retiver os dados.

Um ZK-Rollup geralmente oferece garantias mais robustas com minimização de confiança porque seu modelo de disponibilidade de dados está mais próximo da camada de liquidação.

Essa distinção é importante porque alguns projetos usam linguagem semelhante, embora tenham modelos de segurança diferentes.

Benefícios dos ZK-Rollups

O primeiro grande benefício dos ZK-Rollups é o menor custo de transação.

Muitos usuários podem compartilhar o custo de uma prova de lote e de um evento de publicação de dados.

O segundo benefício é o maior throughput.

Um ZK-Rollup pode processar muitas transações off-chain em vez de obrigar a blockchain base a executar cada transação separadamente.

O terceiro benefício é a forte verificação criptográfica.

Lotes inválidos devem ser rejeitados porque o contrato verificador confere a prova de validade.

O quarto benefício é uma finalidade mais rápida em comparação com sistemas que dependem de longas janelas de contestação.

Após a verificação da prova de validade, a atualização de estado pode ser aceita.

O quinto benefício é uma melhor experiência do usuário.

Taxas menores e transações mais rápidas podem tornar carteiras, jogos, pagamentos, aplicativos de NFT e ferramentas de finanças descentralizadas mais fáceis de usar.

O sexto benefício é uma escalabilidade melhor para desenvolvedores.

Os aplicativos podem atender mais usuários sem depender apenas da execução cara da camada base.

O sétimo benefício é a compatibilidade com um futuro modular para blockchains.

Os ZK-Rollups podem combinar execução, liquidação, geração de provas e disponibilidade de dados entre diferentes camadas da infraestrutura cripto.

Limitações dos ZK-Rollups

A primeira limitação dos ZK-Rollups é a complexidade técnica.

Construir provadores, contratos verificadores, circuitos, nós, bridges e sistemas de execução de rollups exige engenharia avançada.

A segunda limitação é o custo de geração de provas.

Criar provas de validade pode exigir software, hardware e otimização especializados.

A terceira limitação é a centralização do sequenciador.

Muitos rollups começam com um sequenciador centralizado ou semidescentralizado por razões de desempenho e simplicidade operacional.

A quarta limitação é o risco de bridge.

Os usuários frequentemente movem ativos entre a blockchain base e o rollup por contratos de bridge, e o design dessas bridges pode criar exposição significativa à segurança.

A quinta limitação é o risco de atualização.

Alguns rollups usam chaves administrativas, conselhos de segurança, controles de emergência ou permissões de atualização enquanto o sistema amadurece.

A sexta limitação é o risco de disponibilidade de dados.

Se os usuários não conseguirem acessar os dados necessários, poderão ter dificuldade para verificar o estado do rollup ou sair com segurança.

A sétima limitação é a confusão dos usuários.

Alguns usuários presumem que “ZK” significa privacidade total, mas muitos ZK-Rollups usam provas zero-knowledge principalmente para escalabilidade e validade, e não para ocultar todos os detalhes de cada transação.

Perguntas de segurança a fazer antes de usar um ZK-Rollup

Os usuários devem perguntar se as provas de validade já estão ativas e são exigidas para atualizações de estado.

Devem perguntar se os dados das transações são publicados na blockchain base, em blobs ou em outra camada de disponibilidade de dados.

Devem perguntar quem controla o sequenciador.

Devem perguntar se os usuários podem forçar transações ou sacar caso o sequenciador fique offline.

Devem perguntar se os contratos de bridge foram auditados.

Devem perguntar se as atualizações têm um atraso que dê aos usuários tempo para sair.

Devem perguntar se um conselho de emergência ou uma chave administrativa pode pausar o sistema.

Devem perguntar se a geração de provas é centralizada ou distribuída.

Devem perguntar se o rollup possui documentação pública clara sobre riscos.

A estrutura de riscos de rollups da L2BEAT explica que os rollups publicam compromissos de estado e os validam por meio de provas de validade ou mecanismos baseados em contestações.

A estrutura Stages da L2BEAT também ajuda os usuários a entender o grau de maturidade de um rollup com base em marcos de descentralização e minimização de confiança.

Essas verificações são importantes porque um ZK-Rollup pode utilizar criptografia robusta e ainda apresentar riscos operacionais, de governança ou de bridge.

ZK-Rollups e contratos inteligentes

Os primeiros ZK-Rollups eram mais fáceis de construir para ações simples, como transferências de tokens e swaps básicos.

Contratos inteligentes de propósito geral são mais difíceis porque a execução complexa precisa ser representada dentro de um sistema de provas.

É nesse ponto que a tecnologia zkEVM se torna importante.

Uma zkEVM é uma Ethereum Virtual Machine zero-knowledge que busca comprovar a execução de contratos inteligentes no estilo Ethereum.

Isso pode ajudar desenvolvedores a usar padrões familiares de contratos inteligentes, obtendo ao mesmo tempo uma execução de menor custo por meio de um ZK-Rollup.

No entanto, o design de uma zkEVM é difícil porque o sistema precisa comprovar mudanças em contas, atualizações de armazenamento, chamadas de contratos, operações de memória e muitas regras de execução.

Para os usuários, rollups baseados em zkEVM podem se parecer mais com redes comuns de contratos inteligentes.

Para desenvolvedores, eles podem reduzir a dificuldade de migração e oferecer suporte a ferramentas mais conhecidas.

Para o mercado cripto mais amplo, o desenvolvimento de zkEVM ajuda a tornar os ZK-Rollups mais úteis além de pagamentos simples.

ZK-Rollups e privacidade

Os ZK-Rollups usam tecnologia de provas zero-knowledge, mas não são automaticamente privados.

Muitos ZK-Rollups usam provas para comprovar a correção das transações, em vez de ocultar seus detalhes.

Uma transação em um ZK-Rollup ainda pode mostrar endereços de remetentes, endereços de destinatários, valores, chamadas de contratos ou outros metadados, dependendo do design.

A privacidade exige escolhas adicionais de design além do uso de provas de validade.

Um sistema focado em privacidade pode usar provas zero-knowledge para ocultar determinados detalhes, comprovando ao mesmo tempo que a transação segue as regras.

Um ZK-Rollup focado em escalabilidade pode publicar dados de transações abertamente e usar provas apenas para reduzir os custos de verificação.

Os usuários devem sempre verificar quais informações são públicas e quais ficam ocultas.

A palavra “ZK” não deve ser tratada como uma promessa de anonimato.

Casos de uso comuns para ZK-Rollups

Pagamentos são um importante caso de uso para ZK-Rollups porque os usuários precisam de transferências rápidas e de baixo custo.

As finanças descentralizadas são outro grande caso de uso, pois swaps, depósitos, saques, liquidações e atualizações de posições podem se tornar caros em uma blockchain base congestionada.

Jogos blockchain podem se beneficiar de ZK-Rollups porque os jogos podem exigir muitas movimentações pequenas de ativos e mudanças frequentes de estado.

Plataformas de NFT podem usar ZK-Rollups para reduzir os custos de emissão, transferência e interação com marketplaces.

Aplicativos sociais podem usar ZK-Rollups para ações de alto volume, como publicações, seguidores, badges e atualizações de reputação.

Plataformas de ativos tokenizados podem usar ZK-Rollups para combinar custos menores com liquidação verificável.

Aplicativos de identidade podem usar provas zero-knowledge para oferecer suporte à divulgação seletiva e à verificação com preservação de privacidade.

Sistemas blockchain empresariais podem usar ZK-Rollups para oferecer suporte a auditabilidade, eficiência e lógica de negócios personalizada.

ZK-Rollups em termos simples

Um ZK-Rollup é como um caixa que processa centenas de recibos fora do livro contábil principal e, em seguida, entrega ao contador uma única prova confiável de que todos os recibos foram processados corretamente.

O contador não precisa verificar cada recibo um a um.

Ele só precisa verificar a prova.

Em termos de blockchain, o rollup processa muitas transações off-chain.

Em seguida, envia uma prova de validade à blockchain base.

A blockchain base verifica a prova e aceita o resultado se ela for válida.

Isso torna a atividade blockchain mais rápida e barata, mantendo uma conexão com a segurança da camada base.

É por isso que os ZK-Rollups são considerados uma das tecnologias de escalabilidade mais importantes no mercado cripto.

FAQ

O que significa ZK-Rollup?

Um ZK-Rollup é uma solução de escalabilidade de camada 2 que agrupa muitas transações off-chain e envia uma prova de validade zero-knowledge a uma blockchain base.

ZK-Rollup é o mesmo que zkRollup?

Sim, ZK-Rollup e zkRollup geralmente significam a mesma coisa, mas ZK-Rollup é a grafia mais formal.

Qual é a diferença entre ZK-Rollup e zero-knowledge rollup?

Não há uma diferença importante, pois zero-knowledge rollup é a expressão completa e ZK-Rollup é a versão abreviada.

Qual é a diferença entre ZK-Rollup e ZK-Rollup-as-a-Service?

Um ZK-Rollup é a tecnologia de escalabilidade, enquanto ZK-Rollup-as-a-Service é um modelo de infraestrutura gerenciada para lançar e operar ZK-Rollups.

Os ZK-Rollups são privados?

Nem sempre, pois muitos ZK-Rollups usam provas zero-knowledge para validade e escalabilidade, e não para privacidade completa das transações.

Por que os ZK-Rollups são mais baratos?

Os ZK-Rollups são mais baratos porque muitas transações compartilham o custo do processamento em lote, da verificação da prova e da publicação de dados.

O que é uma prova de validade?

Uma prova de validade é uma prova criptográfica que demonstra que um lote de transações ou uma atualização de estado foi processado corretamente.

Qual é o maior benefício de um ZK-Rollup?

O maior benefício é que um ZK-Rollup pode melhorar a escalabilidade da blockchain, mantendo uma verificação robusta baseada em provas.

Qual é o maior risco de um ZK-Rollup?

Os maiores riscos incluem vulnerabilidades em bridges, sequenciadores centralizados, controles de atualização, dependência de provadores e problemas de disponibilidade de dados.

Como um ZK-Rollup difere de um optimistic rollup?

Um ZK-Rollup comprova a correção com uma prova de validade, enquanto um optimistic rollup geralmente presume a correção, a menos que um lote seja contestado.

Como um ZK-Rollup difere de um validium?

Um ZK-Rollup geralmente oferece maior disponibilidade de dados por meio da blockchain base ou de uma camada de disponibilidade definida, enquanto um validium mantém os dados das transações off-chain.

Os ZK-Rollups podem oferecer suporte a contratos inteligentes?

Sim, muitos ZK-Rollups modernos oferecem suporte a contratos inteligentes, especialmente por meio de designs de zkEVM que buscam comprovar a execução no estilo Ethereum.

Os ZK-Rollups eliminam as taxas de gas?

Não, os ZK-Rollups não eliminam as taxas de gas, mas podem reduzir as taxas ao distribuir os custos entre muitas transações.

Por que os ZK-Rollups são importantes para a adoção de cripto?

Os ZK-Rollups são importantes porque podem tornar os aplicativos blockchain mais rápidos, baratos e práticos para usuários do dia a dia.

Conclusão

Um ZK-Rollup é uma solução de escalabilidade de camada 2 que processa transações off-chain e comprova sua correção com provas de validade zero-knowledge.

Ele também é frequentemente escrito como zkRollup ou zero-knowledge rollup.

A ideia central é simples: processar muitas transações fora da blockchain base e depois comprovar para a blockchain base que o resultado é válido.

Isso ajuda as blockchains a aumentar o throughput, reduzir taxas e oferecer suporte a aplicativos mais avançados sem abrir mão de uma verificação robusta.

Os ZK-Rollups são úteis para pagamentos, finanças descentralizadas, jogos, NFTs, aplicativos sociais, sistemas de identidade e ativos tokenizados.

No entanto, os usuários não devem presumir que todos os ZK-Rollups sejam totalmente descentralizados, totalmente privados ou livres de riscos.

A segurança real de um ZK-Rollup depende da verificação das provas, disponibilidade de dados, design de bridges, controle do sequenciador, confiabilidade do provador, permissões de atualização e direitos de saída.

Para SEO e estrutura de glossário, ZK-Rollup é o melhor termo principal, enquanto zkRollup e zero-knowledge rollup podem ser tratados como variações naturais de grafia.

À medida que o mercado cripto continua a escalar, os ZK-Rollups provavelmente continuarão sendo uma das tecnologias mais importantes para tornar as redes blockchain mais rápidas, baratas e úteis para a adoção em massa.