O Ethereum pode processar cerca de 15 transações por segundo. Isso é menos do que uma única fila de caixa de uma Starbucks. Rollups são a tecnologia que permite ao Ethereum lidar com milhares de transações por segundo sem sacrificar a segurança que o torna valioso em primeiro lugar. Eles funcionam executando transações fora da cadeia e postando provas compactadas de volta para o Ethereum, transformando a camada base em um tribunal de liquidação em vez de um processador de transações.
Resumo
A narrativa padrão diz que os rollups tornam o Ethereum mais rápido. Isso é tecnicamente verdadeiro, mas enganoso. O Ethereum em si não fica mais rápido. Ele ainda produz um bloco a cada 12 segundos. Ele ainda processa cerca de 15 transações por segundo na camada base. Nada sobre o consenso ou execução do Ethereum muda quando um rollup é implantado.
O que muda é onde o trabalho acontece. Os rollups movem a execução de transações para fora da mainnet do Ethereum e para uma cadeia separada que pode processar transações muito mais rápido porque não precisa que milhares de validadores concordem em cada mudança de estado. O rollup então compacta os resultados e os posta de volta para o Ethereum, onde são verificados e tornados permanentes.
A analogia que a maioria das explicações usa é um sistema judicial: o rollup lida com as transações do dia a dia (os casos), e o Ethereum serve como o tribunal de última instância (o juiz). Essa analogia é útil, mas incompleta. O enquadramento mais preciso é que os rollups convertem o Ethereum de um processador de transações em uma camada de disponibilidade de dados e verificação. A cadeia base para de fazer o trabalho e começa a verificar o trabalho.
Entender por que isso importa requer entender o que torna o Ethereum lento em primeiro lugar, e por que as soluções óbvias não funcionam.
Por que o Ethereum não pode simplesmente aumentar sua taxa de transferência
O Ethereum processa aproximadamente 15 transações por segundo. A correção intuitiva é aumentar o tamanho do bloco ou reduzir o tempo de bloco, permitindo mais transações por bloco ou mais blocos por unidade de tempo. Todo projeto de blockchain de primeira geração que tentou essa abordagem descobriu o mesmo problema: blocos maiores exigem hardware mais poderoso para validar, o que exclui operadores de nós menores, o que concentra a validação entre menos entidades, o que mina a descentralização.
Este é o trilema do blockchain. Você pode otimizar para quaisquer duas das três propriedades (segurança, descentralização, taxa de transferência), mas melhorar a terceira exige sacrificar uma das outras. Aumentar o tamanho do bloco do Ethereum melhoraria a taxa de transferência ao custo da descentralização. Reduzir o número de validadores melhoraria a taxa de transferência ao custo da segurança.
Os rollups contornam o trilema separando a execução da verificação. A cadeia rollup lida com a execução com um pequeno número de operadores, alcançando alta taxa de transferência. O Ethereum lida com verificação e disponibilidade de dados com seu conjunto completo de validadores, mantendo segurança e descentralização. Nenhuma cadeia compromete, porque cada uma é otimizada para uma função diferente.
Este não é um argumento teórico. Solana, que escolheu otimizar para taxa de transferência em vez de acessibilidade, exige que os validadores executem hardware custando milhares de dólares e processa blocos que têm centenas de megabytes. Os validadores do Ethereum podem rodar em um laptop de consumo. A arquitetura de rollups permite que o Ethereum alcance a taxa de transferência da Solana sem os requisitos de hardware da Solana, movendo a execução para uma camada separada.
Como funcionam os rollups otimistas
Os rollups otimistas são nomeados por sua suposição central: as transações são consideradas válidas a menos que se prove o contrário.
O processo começa com um sequenciador, um nó operado pela equipe do rollup que coleta transações de usuários, as ordena e as executa em lotes. O sequenciador produz um novo estado do rollup após cada lote, assim como o Ethereum produz um novo estado após cada bloco.
Em vez de exigir que cada validador re-execute cada transação, o rollup otimista posta os dados do lote no Ethereum e publica uma raiz de estado (um hash criptográfico do estado do rollup após executar o lote). Essa raiz de estado é aceita como correta a menos que alguém a desafie.
O mecanismo de desafio é o sistema de prova de fraude. Durante uma janela de desafio, tipicamente sete dias, qualquer pessoa pode examinar os dados do lote postados no Ethereum, re-executar as transações localmente e comparar seu resultado com a raiz de estado publicada. Se os resultados diferirem, o desafiante submete uma prova de fraude a um contrato inteligente no Ethereum, que re-executa a transação disputada na cadeia e determina quem está correto.
Se a prova de fraude mostrar que o sequenciador publicou uma raiz de estado incorreta, a garantia do sequenciador é cortada, a raiz de estado incorreta é revertida e o desafiante recebe uma recompensa. Se ninguém desafiar a raiz de estado dentro do período de desafio, ela é finalizada na Ethereum e se torna o estado canônico do rollup.
Este design é elegante porque move o trabalho caro (re-execução e verificação) para fora do caminho crítico. No caso normal, onde o sequenciador é honesto, nenhuma re-execução on-chain acontece. O custo de operar o rollup se reduz a publicar dados de lote compactados na Ethereum, o que é dramaticamente mais barato do que executar cada transação na camada base.
Arbitrum e Optimism são os dois maiores rollups otimistas. Arbitrum usa um protocolo interativo de resolução de disputas que reduz a computação disputada a uma única instrução antes de re-executá-la on-chain, minimizando o custo de gás on-chain das provas de fraude. Optimism usa um sistema de prova de fraude não interativo onde toda a transação disputada é re-executada em uma única etapa on-chain.
Base, construída pela Coinbase usando o OP Stack (framework de código aberto da Optimism), tornou-se o rollup que mais cresce em volume de transações, impulsionado por aplicações de consumo e pela integração com a base de usuários da Coinbase.
Como funcionam os ZK rollups
ZK rollups adotam a abordagem oposta: eles provam a correção antecipadamente em vez de assumi-la.
Após o sequenciador executar um lote de transações, um prover gera uma prova criptográfica de validade (tipicamente um zk-SNARK ou zk-STARK) que demonstra matematicamente que o lote foi executado corretamente. Esta prova, juntamente com os dados do lote, é publicada em um contrato verificador na Ethereum. O verificador verifica a prova, o que é computacionalmente barato e leva tempo constante, independentemente de quantas transações o lote contém.
A vantagem é a finalidade. Não há período de desafio de sete dias. Assim que a prova é verificada na Ethereum, o lote é finalizado. Os usuários podem retirar ativos de um ZK rollup para a Ethereum em minutos, em vez de esperar uma semana.
A desvantagem é o custo. Gerar uma prova de validade para um lote complexo de transações requer recursos computacionais significativos. A geração de provas ZK é um processo matematicamente intensivo que pode levar minutos para lotes grandes e requer hardware especializado. Este custo é amortizado entre todas as transações do lote, mas adiciona uma sobrecarga por lote que os rollups otimistas evitam.
ZK rollups também são mais difíceis de construir. Rollups otimistas podem suportar a mesma máquina virtual da Ethereum (EVM) com modificações relativamente menores, o que significa que contratos Solidity existentes funcionam com pouca ou nenhuma alteração. ZK rollups historicamente exigiam que os desenvolvedores escrevessem contratos em linguagens especializadas como Cairo (usada pela StarkNet) porque o conjunto de instruções da EVM não foi projetado para geração eficiente de provas de conhecimento zero.
Essa lacuna está diminuindo. zkSync Era e Polygon zkEVM implementaram ZK rollups compatíveis com EVM que podem executar contratos Solidity padrão, embora com graus variados de compatibilidade. Scroll, outro ZK rollup, visa equivalência total com EVM, o que significa que contratos implantados na Ethereum podem ser implantados na Scroll sem qualquer modificação.
Blobs e a atualização Dencun: a mudança econômica
Antes de março de 2024, os rollups publicavam seus dados de lote como calldata em transações Ethereum. Calldata é armazenado permanentemente por cada nó Ethereum, o que o torna caro. Um lote típico de rollup custava de $500 a $2.000 em taxas de calldata durante períodos de alta congestão na Ethereum.
A atualização Dencun introduziu o EIP-4844, que criou um novo tipo de dados chamado blobs. Blobs são grandes pedaços de dados (aproximadamente 128 KB cada) que são anexados às transações Ethereum, mas são armazenados apenas temporariamente, por aproximadamente 18 dias, em vez de permanentemente. Isso os torna dramaticamente mais baratos que calldata.
O impacto foi imediato e mensurável. As taxas de transação na Arbitrum caíram de uma média de $0,25 para menos de $0,01. As taxas na Base caíram para frações de centavo. O custo de publicar um lote de rollup na Ethereum caiu mais de 90%.
Isso importa porque muda a equação econômica para a adoção de rollups. Quando as transações de camada 2 custam $0,25, apenas usuários com transações acima de um certo limite de valor escolheriam o rollup em vez de uma cadeia concorrente com taxas base mais baixas. Quando as transações de camada 2 custam $0,001, a vantagem de custo das cadeias concorrentes desaparece em grande parte, e a vantagem de segurança da liquidação na Ethereum torna-se o fator decisivo.
Blobs são o primeiro passo em direção ao danksharding completo, uma atualização futura que aumentará o número de blobs por bloco do alvo atual de três para 64 ou mais. Cada passo nessa progressão reduz ainda mais os custos de rollup e aumenta a taxa de transferência de dados disponível para a liquidação de camada 2 no Ethereum.
O problema da centralização do sequenciador
Quase todos os principais rollups hoje executam um único sequenciador operado pela equipe do rollup. O sequenciador da Arbitrum é executado pela Offchain Labs. O sequenciador da Optimism é executado pela OP Labs. O sequenciador da Base é executado pela Coinbase.
Essa centralização cria vários riscos. Se o sequenciador cair, o rollup para. Se o sequenciador censurar certas transações, os usuários não podem interagir com o rollup normalmente. Se o sequenciador reordenar transações para extrair MEV, os usuários pagam um imposto oculto.
As equipes de rollup defendem essa centralização como uma medida temporária. Descentralizar o sequenciador, introduzindo um conjunto rotativo de sequenciadores ou usando uma camada de sequenciamento compartilhada, está no roteiro de todos os principais rollups. Mas roteiros não são implantações.
A mitigação é a inclusão forçada. A maioria dos rollups inclui um mecanismo que permite aos usuários enviar transações diretamente para a camada base do Ethereum, contornando completamente o sequenciador. Se o sequenciador censurar sua transação, você pode forçá-la através do contrato on-chain do rollup. Esse processo é mais lento e mais caro do que passar pelo sequenciador, mas evita a censura permanente.
O grau em que a inclusão forçada realmente funciona na prática, sob as restrições de tempo e custos de gás do uso no mundo real, é um diferenciador significativo entre rollups. L2BEAT, o principal rastreador independente das propriedades de segurança de rollups, classifica cada rollup quanto à maturidade de seu mecanismo de inclusão forçada, juntamente com vários outros critérios de segurança.
O problema da fragmentação
A estratégia de rollups do Ethereum conseguiu criar ambientes de execução escaláveis. Também criou um problema de fragmentação que não existia antes dos rollups.
Um usuário com ativos na Arbitrum não pode usá-los diretamente na Base. Um protocolo DeFi na Optimism tem liquidez separada do mesmo protocolo na zkSync. Um NFT cunhado na StarkNet não pode ser vendido em um marketplace rodando na Scroll.
Cada rollup é sua própria cadeia com seu próprio estado, sua própria ponte para o Ethereum e seu próprio ecossistema de aplicativos. Mover ativos entre rollups requer ponte, o que introduz atraso (sete dias para retiradas de rollups otimistas para o Ethereum), custo (taxas de gás nas cadeias de origem e destino) e risco (vulnerabilidades de contratos inteligentes da ponte).
Isso não é meramente um inconveniente. É um problema estrutural que mina os efeitos de rede que tornam o Ethereum valioso. Se a liquidez está dividida entre 30 rollups, nenhum rollup individual tem a profundidade de liquidez que a mainnet do Ethereum tinha quando era o principal ambiente de execução.
Soluções estão sendo desenvolvidas. Camadas de sequenciamento compartilhado como Espresso visam coordenar a ordenação de transações em múltiplos rollups, permitindo transações atômicas entre rollups. Protocolos de interoperabilidade como Chainlink CCIP e LayerZero fornecem camadas de mensagens que permitem que rollups se comuniquem. ERC-7683, um padrão de intenção entre cadeias, visa padronizar como os usuários expressam transferências entre rollups.
Nenhuma dessas soluções é madura o suficiente para eliminar a fragmentação hoje. Se o ecossistema de rollups converge para um pequeno número de cadeias dominantes ou permanece fragmentado em dezenas é uma questão em aberto com implicações significativas para onde usuários, desenvolvedores e liquidez se estabelecem.
O modelo de segurança também difere em maneiras mais sutis. Em um rollup otimista, a segurança depende de pelo menos um verificador honesto observando a cadeia e enviando provas de fraude quando necessário. Se todos os verificadores estiverem offline ou conluiando, transições de estado inválidas poderiam ser finalizadas após o fechamento da janela de desafio. Na prática, múltiplos verificadores independentes monitoram todos os principais rollups otimistas, e o incentivo econômico para pegar fraude (o desafiante recebe a garantia cortada) torna esse ataque caro de sustentar. Mas o requisito teórico é mais fraco do que um rollup ZK, onde a prova matemática em si garante a correção independentemente de quem está observando.
As implicações da escolha do rollup para a experiência do usuário vão além de taxas e finalidade. Suporte de carteira, disponibilidade de tokens e implantação de aplicativos variam entre rollups. Um usuário que transfere ativos para um rollup com implantação limitada de protocolos DeFi pode encontrar seu capital preso em um ecossistema com poucos usos produtivos. O problema de interoperabilidade agrava isso: mover ativos de volta para o Ethereum ou para um rollup diferente incorre em taxas de ponte adicionais e atrasos que podem anular a economia de custos que atraiu o usuário para o rollup em primeiro lugar.
O que isto não cobre
Este artigo não cobre a arquitetura interna de máquinas virtuais de rollups específicos. As diferenças entre Arbitrum Nitro, OP Stack e a Cairo VM da StarkNet são significativas e afetam a experiência do desenvolvedor, o desempenho e as propriedades de segurança. Cada uma merece uma análise dedicada.
Este artigo não cobre validiums e volitions, que são variantes de rollup que publicam dados em uma camada de disponibilidade de dados separada, em vez de na Ethereum. Esses sistemas trocam parte da garantia de segurança da Ethereum por custos mais baixos, e os tradeoffs são cheios de nuances.
Este artigo não aborda a economia de tokens da governança de rollups. Os tokens ARB, OP, STRK e ZK têm estruturas de governança, staking e incentivos diferentes. Se os tokens de rollup acumulam valor para os detentores ou funcionam principalmente como instrumentos de governança é um debate ativo com implicações para decisões de investimento.
Verificações práticas antes de escolher um rollup
Verifique o estágio de segurança do rollup no L2BEAT. O L2BEAT classifica os rollups em três estágios com base na maturidade de seus sistemas de prova, mecanismos de atualização e governança. Rollups no Estágio 0 dependem fortemente da confiança na equipe do rollup. Rollups no Estágio 1 têm sistemas de prova funcionais, mas mantêm chaves de atualização. Rollups no Estágio 2 têm sistemas de prova totalmente sem confiança, com controle centralizado mínimo. A maioria dos rollups principais ainda está no Estágio 0 ou 1 em meados de 2026.
Entenda o tempo de retirada. As retiradas de rollups otimistas para a Ethereum levam aproximadamente sete dias devido à janela de desafio de prova de fraude. Serviços de ponte rápida podem acelerar isso adiantando os fundos, mas cobram uma taxa e introduzem risco de contraparte. As retiradas de rollups ZK podem ser concluídas em minutos assim que a prova de validade é verificada. Essa diferença é importante se você precisar de acesso rápido aos seus ativos na mainnet da Ethereum.
Verifique o mecanismo de inclusão forçada. Se o sequenciador cair ou censurar sua transação, você pode forçar sua transação através do contrato on-chain? Verifique se o rollup tem um mecanismo de inclusão forçada funcional e quanto tempo é o atraso. Um rollup sem inclusão forçada é uma cadeia centralizada com a marca da Ethereum.
Compare os custos reais de transação. As taxas de rollup variam com base na eficiência de compressão do rollup, na frequência de lotes e no preço atual do espaço de blob da Ethereum. Use um rastreador de taxas de rollup para comparar o custo real de operações comuns (transferência de tokens, swap, implantação de contrato) entre rollups no momento em que você planeja usá-los, em vez de confiar em médias históricas.
Verifique o ecossistema. O rollup mais barato não é útil se o aplicativo que você precisa está em um rollup diferente. Verifique se os protocolos DeFi, mercados de NFT ou infraestrutura de carteira que você planeja usar estão implantados e têm liquidez no rollup que você escolher.
O que é um rollup de blockchain?
Um rollup é uma solução de escalabilidade de camada 2 que executa transações em uma cadeia separada e envia os dados da transação ou uma prova criptográfica de volta para uma blockchain de camada 1 como Ethereum. Isso permite que o rollup processe milhares de transações por segundo enquanto depende do Ethereum para segurança e disponibilidade de dados. O termo rollup refere-se à forma como muitas transações são agrupadas em um único lote antes de serem submetidas à camada base.
Qual é a diferença entre rollups otimistas e ZK?
Rollups otimistas assumem que as transações são válidas e permitem um período de desafio (geralmente sete dias) durante o qual qualquer pessoa pode enviar uma prova de fraude se encontrar um erro. Rollups ZK geram uma prova matemática que verifica se todo o lote foi executado corretamente antes de ser aceito no Ethereum. A diferença prática é que rollups otimistas têm tempos de retirada mais longos, mas são mais fáceis de construir, enquanto rollups ZK oferecem finalidade mais rápida, mas exigem mais recursos computacionais para gerar provas.
Por que as retiradas de rollups otimistas levam sete dias?
A janela de sete dias existe para dar aos provadores de fraude tempo suficiente para detectar e contestar uma raiz de estado inválida submetida pelo sequenciador. Se as retiradas fossem instantâneas, um sequenciador malicioso poderia enviar uma raiz de estado falsa, retirar fundos para o Ethereum e desaparecer antes que alguém pudesse provar a fraude. O atraso de sete dias garante que haja tempo suficiente para o jogo de verificação acontecer. Serviços de ponte rápida podem fornecer retiradas instantâneas adiantando os fundos, mas cobram uma taxa por esse serviço.
O que são blobs e como eles reduziram os custos dos rollups?
Blobs são um novo tipo de dado introduzido pela atualização Dencun do Ethereum (EIP-4844) em março de 2024. Antes dos blobs, os rollups enviavam dados de lote como calldata, que é armazenado permanentemente por cada nó do Ethereum e é caro. Blobs são armazenados temporariamente (aproximadamente 18 dias) e têm seu próprio mercado de taxas separado das transações regulares do Ethereum. Isso reduziu os custos de transação dos rollups em mais de 90% porque o armazenamento de dados, que é o custo principal de operar um rollup, tornou-se drasticamente mais barato.
Usar um rollup é tão seguro quanto usar o Ethereum diretamente?
Um rollup herda a segurança do Ethereum para os dados que envia à camada base, mas suposições de confiança adicionais se aplicam. O sequenciador é tipicamente um operador centralizado único que pode censurar transações ou ficar offline. Os contratos inteligentes do rollup no Ethereum podem ter chaves de atualização controladas pela equipe. O sistema de prova de fraude ou prova de validade pode ainda estar em desenvolvimento. O sistema de classificação de estágios da L2BEAT avalia essas propriedades. Um rollup de Estágio 2 com um sistema de prova totalmente descentralizado se aproxima do nível de segurança do Ethereum. A maioria dos rollups hoje não está no Estágio 2.
O que acontece se o sequenciador de um rollup ficar offline?
Se o sequenciador ficar offline, novas transações no rollup não podem ser processadas pelo canal normal. No entanto, a maioria dos rollups inclui um mecanismo de inclusão forçada que permite aos usuários enviar transações diretamente ao contrato inteligente do rollup no Ethereum, contornando o sequenciador. Isso é mais lento e mais caro que a operação normal, mas impede que a interrupção do sequenciador bloqueie permanentemente os fundos dos usuários. A qualidade e a acessibilidade dos mecanismos de inclusão forçada variam significativamente entre os rollups.
Por que existem tantos rollups diferentes?
A estrutura de rollup é modular e de código aberto, o que torna relativamente fácil lançar um novo rollup. O OP Stack (da Optimism) e o Arbitrum Orbit ambos permitem que desenvolvedores implantem rollups personalizados com infraestrutura pré-construída. Diferentes rollups otimizam para diferentes casos de uso: alguns visam DeFi, outros visam jogos, outros visam aplicações empresariais. No entanto, a proliferação de rollups criou problemas de fragmentação, incluindo liquidez dividida, complexidade de ponte e confusão do usuário.
Qual rollup devo usar?
O melhor rollup depende do que você quer fazer. Para DeFi com a liquidez mais profunda, Arbitrum atualmente lidera. Para aplicações de consumo integradas com a Coinbase, Base é dominante. Para aplicações que priorizam finalidade rápida e não querem atrasos de retirada de sete dias, rollups ZK como zkSync Era ou StarkNet valem a pena considerar. Compare os custos de transação atuais, verifique se os aplicativos que você precisa estão implantados e verifique o estágio de segurança do rollup no L2BEAT antes de comprometer ativos significativos.
