O que são ZK Rollups?

ZK rollups são uma solução de escalabilidade de camada 2 inovadora, criada para enfrentar os desafios de escalabilidade do Ethereum, mantendo seus padrões de segurança e descentralização. Desde o surgimento do Ethereum em 2015, o aumento no uso de smart contracts e aplicações descentralizadas ampliou a demanda sobre a rede. Contudo, congestionamentos e as altas taxas de gas levaram a comunidade cripto a buscar alternativas de camada 2 para processar transações de maneira mais eficiente, sem abrir mão da segurança robusta do Ethereum.

O que é um Crypto Rollup?

Um crypto rollup é, essencialmente, um conjunto de transações de criptomoedas processadas e validadas fora da blockchain principal. O nome deriva da ideia de “agrupar” múltiplas transações em um único pacote. Diferente das operações executadas diretamente nas blockchains de camada 1, como o Ethereum, os rollups utilizam softwares off-chain especializados para validar e organizar os dados antes de enviá-los à rede principal.

O funcionamento dos rollups depende de protocolos de camada 2 que, periodicamente, remetem lotes de transações validadas para a blockchain de camada 1, onde são confirmadas de forma definitiva. Para que esse processo seja descentralizado e seguro, as soluções L2 fazem uso de smart contracts como pontes para comunicação com suas respectivas blockchains L1.

Os benefícios do uso da tecnologia rollup são amplos e relevantes. Ao processar transações fora da rede principal, os rollups reduzem drasticamente o uso computacional e o risco de congestionamento. Além disso, os protocolos de rollup aplicam técnicas avançadas de compressão, convertendo grandes volumes de dados em pacotes compactos, otimizando o uso do espaço disponível nas redes de camada 1. Essa combinação de fatores resulta em maior eficiência, confirmações mais rápidas, maior capacidade de processamento e taxas significativamente menores, além de mitigar gargalos nas blockchains de camada 1 ao redirecionar parte da atividade dos usuários.

O que é um ZK Rollup?

ZK rollups, ou zero-knowledge proof rollups, utilizam uma metodologia única de verificação antes de enviar os pacotes de transações à blockchain principal. Essa abordagem exige que computadores especializados na rede ZK rollup realizem cálculos complexos off-chain antes de encaminhar o histórico de pagamentos para a blockchain principal. Quando esses processadores submetem seus rollups, eles anexam uma “prova de validade” — um certificado criptográfico que comprova a correta organização e validação do histórico das transações.

Nesse arranjo, os validadores da blockchain de camada 1 operam sem conhecimento prévio sobre o conteúdo dos lotes recebidos. Entretanto, as provas de validade atestam, de forma criptográfica, que os processadores ZK rollup investiram poder computacional significativo para verificar essas transações. Essa lógica se assemelha ao uso de um selo real em documentos oficiais: assim como o destinatário confere o selo para validar a autenticidade da correspondência, as blockchains de camada 1 verificam a prova de validade antes de registrar os dados no ledger.

Como funciona um ZK Rollup?

ZK rollups seguem princípios parecidos com o mecanismo de consenso proof-of-work do Bitcoin. No PoW, mineradores empregam computadores potentes para resolver desafios algorítmicos, criando uma barreira que dificulta manipulações no histórico da blockchain. De modo análogo, processadores em redes ZK rollup precisam executar cálculos criptográficos avançados para gerar provas de validade dos lotes de transações.

A diferença-chave entre sistemas ZK rollup e blockchains PoW é o local da validação. ZK rollups realizam todo o processamento fora da rede principal, aliviando consideravelmente sua carga computacional. Além disso, os ZK rollups comprimem todos os dados off-chain antes de transmiti-los para a blockchain principal via smart contracts. Apesar das diferenças estruturais, ambos os modelos exigem comprovação computacional de trabalho na validação das transações.

ZK Rollups Versus Optimistic Rollups

Optimistic rollups são uma alternativa de camada 2 que também processa transações de criptomoedas fora da blockchain antes de enviá-las para a camada 1. No entanto, o diferencial fundamental está na forma de validação: os optimistic rollups não enviam provas de validade junto com os dados; operam sob o pressuposto de que todas as transações são legítimas — daí o termo “optimistic”.

Isso gera a dúvida: se os optimistic rollups não validam previamente as transações, como os validadores de camada 1 conferem confiança ao processo? Embora varie conforme a implementação, todos utilizam “provas de fraude” em vez de “provas de validade”. A presunção de legitimidade não elimina a fiscalização: os nós monitoram continuamente o sistema em busca de irregularidades. Se um nó identificar algo suspeito, a transação é sinalizada para análise interna e só é registrada na blockchain principal após passar ilesa por esse processo.

Os protocolos de optimistic rollup aplicam incentivos e penalidades econômicas para inibir fraudes. Normalmente, os nós precisam depositar criptomoedas como garantia (bond) ao submeter transações ou solicitar provas de fraude. Se o sistema concluir que uma transação é inválida, a garantia do agente infrator é transferida para quem reportou a irregularidade.

Optimistic rollups processam transações mais lentamente do que ZK rollups, já que os pacotes só são registrados após a validação das provas de fraude. Em algumas situações, o usuário pode aguardar mais de uma semana para a confirmação, mesmo sem nenhum problema identificado. Por outro lado, optimistic rollups têm maior flexibilidade no ecossistema cripto devido ao menor consumo computacional. Como assumem validade por padrão, não precisam alocar tantos recursos para gerar provas de validade em cada operação.

Prós e Contras dos ZK Rollups

ZK rollups marcam um avanço tecnológico relevante para a escalabilidade de blockchains, mas apresentam trade-offs que devem ser avaliados por traders e desenvolvedores ao escolher essa solução.

Prós dos ZK Rollups

O principal benefício dos ZK rollups é o alto nível de segurança. Ao contrário dos optimistic rollups, que dependem de incentivos econômicos e teoria dos jogos, os ZK rollups dispensam esses mecanismos, pois as provas de validade garantem que apenas dados previamente verificados e comprovados criptograficamente cheguem à blockchain de camada 1.

Outro destaque é a redução das taxas. Os ZK rollups conseguem compactar milhares de transações em um espaço mínimo nas blockchains de camada 1, utilizando de forma eficiente a capacidade de armazenamento de redes como o Ethereum, o que reduz expressivamente os custos de processamento.

Aumento de throughput: blockchains como o Ethereum conseguem processar volumes muito maiores de transações em menos tempo por meio dos ZK rollups. Além disso, ao transferirem o processamento mais pesado para fora da cadeia principal, diminuem o risco de congestionamento na rede.

Contras dos ZK Rollups

Apesar dos ganhos, ZK rollups não são tão econômicos quanto algumas alternativas. Embora sejam mais baratos do que operar diretamente na camada 1, demandam mais poder computacional do que soluções como optimistic rollups, resultando em taxas um pouco mais altas em certas redes.

A complexidade de integração com aplicações avançadas é outro ponto: devido ao alto grau de precisão técnica, ZK rollups são menos flexíveis do que optimistic rollups. Muitos desenvolvedores preferem portar seus dApps para plataformas de optimistic rollup, ao invés de reescrever o código para atender aos requisitos dos ZK rollups.

As exigências de hardware elevadas para processadores ZK rollup podem provocar riscos de centralização — já que menos participantes têm capacidade de atuar nessas redes, há maior propensão à concentração.

Exemplos de Projetos ZK Rollup

Com o avanço da tecnologia ZK rollup, alguns projetos vêm se consolidando como líderes. Ao analisar implementações de ZK rollup, traders e desenvolvedores costumam pesquisar tokens e plataformas de destaque que utilizam essa tecnologia em soluções de camada 2.

Polygon, anteriormente Matic Network, é uma solução de escalabilidade de camada 2 no Ethereum que oferece um amplo conjunto de ferramentas para desenvolvedores. Reconhecida inicialmente por sua sidechain proof-of-stake, hoje a plataforma oferece zkEVM, trazendo para o ecossistema Ethereum os benefícios de segurança e velocidade dos ZK rollups.

A StarkWare Industries desenvolveu duas soluções ZK rollup para o ecossistema Ethereum: StarkEx e StarkNet. O StarkEx é uma plataforma permissionada de software como serviço, que permite a criadores de aplicações descentralizadas integrarem a tecnologia ZK rollup em seus projetos. Já o StarkNet é uma solução permissionless, acessível a qualquer desenvolvedor de dApp interessado em implementar ZK rollups.

Immutable X é uma solução de escalabilidade de camada 2 para Ethereum, desenvolvida especialmente para jogos blockchain e negociação de NFTs, utilizando ZK rollup. Jogos populares como “Gods Unchained” e “Illuvium” utilizam Immutable X para garantir a segurança da rede Ethereum, ao mesmo tempo em que proporcionam transações mais rápidas e taxas menores.

Conclusão

ZK rollups representam um salto evolutivo na escalabilidade blockchain, oferecendo uma solução robusta para os desafios do Ethereum sem abrir mão dos princípios de segurança e descentralização. Ao unir processamento off-chain e provas criptográficas de validade, ZK rollups permitem transações muito mais rápidas, maior capacidade operacional e taxas menores em comparação às operações na camada 1. Apesar de apresentarem certos trade-offs — como maior exigência computacional e complexidade de integração em relação aos optimistic rollups —, seu modelo superior de segurança e eficiência torna os ZK rollups uma base promissora para o futuro do Web3. Com a evolução da tecnologia e o aprimoramento contínuo de projetos como Polygon, StarkWare e Immutable X, essa solução de camada 2 tende a ocupar posição central no ecossistema blockchain, podendo se consolidar como a principal alternativa de escalabilidade para o Ethereum e outros protocolos.

FAQ

O que é um zk rollup?

Um zk rollup é uma solução de escalabilidade de camada 2 que utiliza provas de zero conhecimento para processar transações fora da blockchain, herdando a segurança da rede principal ao mesmo tempo em que reduz custos e oferece liquidação instantânea.

O que significa zk?

zk significa Zero-Knowledge, abreviação para zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge), uma tecnologia de prova criptográfica.

Quais são os benefícios do ZK rollup?

ZK rollups proporcionam processamento rápido, custos de gas baixos, alta escalabilidade, segurança aprimorada e melhor interoperabilidade para redes blockchain.

Qual a diferença entre optimistic rollups e ZK rollups?

Optimistic rollups assumem que as transações são válidas até que se prove o contrário, enquanto ZK rollups utilizam Zero-Knowledge Proofs para validar cada transação, aumentando privacidade e segurança.