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Na publicação de hoje traremos um artigo sobre zkEVM no Ethereum, uma solução de escalabilidade promissora escrito pelo Ethercast Brasil.

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Por aqui já falamos sobre zkSync, mas também temos StarkNet, Scroll e Polygon Hermes que estão construindo soluções de escalabilidade visando a tecnologia de Zero-knowlegde Proof.

Hoje o palco será de Scroll, que na nossa opinião é destaque por ter sido reconhecida por Vitalik Buterin.

O Ethereum promete construir uma plataforma de computação descentralizada amplamente acessível a todos. Embora tenha percorrido um longo caminho para alcançar essa visão, as taxas de gás insustentavelmente altas e o congestionamento frequente na mainnet representam um desafio significativo para a verdadeira acessibilidade. Claro, a comunidade do Ethereum está ciente dessas questões e adotou um roadmap centrado em rollups para alcançar esse objetivo. Esse roadmap concentra no Ethereum como sendo uma camada de consenso mais descentralizada e move a execução para rollups de Camada 2.

Acredita-se que os rollups são a única maneira viável hoje de escalar blockchains sem sacrificar a descentralização e a segurança. No entanto, até recentemente, os obstáculos técnicos tornavam isso impraticável, levando os usuários à alternativas de camada 1 e sidechains, onde a escalabilidade acaba tendo um custo, como centralização e menor segurança. No ano passado, as descobertas em sistemas de ZK e a aceleração de hardware trouxe a possibilidade de se construir um ZK-rollup equivalente a EVM de uso geral. Usando a magia dos ZKPs (zero-knowledge proofs), removeu-se os problemas de segurança e escalabilidade, oferecendo a melhor solução para usuários e desenvolvedores de blockchain, suposições mínimas de confiança, finalização rápida e migração perfeita da camada base.

Scroll - Visão e Valores

As plataformas de computação descentralizadas desempenharão um papel tão crucial que não devem pertencer a nenhuma equipe ou empresa, mas sim defender e promover princípios que representam a comunidade. Assim como o Ethereum, esperamos que o Scroll seja moldado pela comunidade ao longo do tempo, com os seguintes valores fundamentais:

1. Empoderando a humanidade - começando com desenvolvedores e usuários de blockchain

O Scroll tem como objetivo escalar blockchains para que possam ser acessíveis a bilhões de usuários. Isso requer torná-las escaláveis ​​e baratas o suficiente para serem acessíveis a todos, além de serem seguras e fáceis de usar para o usuário comum.

O estado atual do mercado de taxas do Ethereum significa que aplicativos de alto risco, como negociação DeFi e NFTs, estão afastando os casos de uso não financeiro, além de tornar o Ethereum inacessível para usuários comuns com quantias menores de capital. Ao usar a mágica de ZK, o Scroll aumentará o rendimento das transações e reduzirá drasticamente as taxas. Isso liberará o potencial para esses novos aplicativos e usuários.

Ao conseguir isso, acredita-se que as soluções de escalabilidade do Ethereum devam atender aos desenvolvedores e usuários onde quer que estejam. Isso significa dar a eles os benefícios da escalabilidade e, ao mesmo tempo, minimizar quaisquer obstruções em seus fluxos de trabalho e interfaces atuais. Ao começar com uma solução equivalente a EVM, o Scroll permite que aplicativos existentes e ferramentas de desenvolvedor migrem do Ethereum para Scroll sem profundas modificações ou ter de reescrever o seu código.

Após essa primeira etapa, o time planeja adicionar novos recursos experimentais que estendem os recursos do EVM para permitir que os desenvolvedores criem experiências de usuário mais ricas no Scroll. Atuando como um campo de testes ao vivo para essas mudanças no nível da “Virtual Machine”, o Scroll fornecerá aos usuários acesso a aplicativos de ponta e, ao mesmo tempo, avaliará a demanda por recursos experimentais para serem posteriormente enviados para o próprio EVM da camada base.

2. Construa abertamente com a comunidade

O Scroll foi desenvolvido para ser centrado na comunidade e totalmente de código aberto desde o primeiro dia. O time acredita que uma tecnologia tão importante deve ser aberta a todos para compreensão e auditoria.

Do ponto de vista do desenvolvedor, construir livremente leva a sistemas mais seguros e melhor projetados. Por ser acessível, o código do Scroll recebe constantemente avaliações internas e externas. Além disso, ao implementar projetos e melhorias de colaboradores da comunidade, esses sistemas abertos são capazes de agregar as melhores ideias de uma crescente comunidade de desenvolvedores alinhados a valores.

3. Luta pela descentralização e resistência à censura

Mesmo construindo uma possibilidade de maior escalabilidade de blockchain, o time também acredita que é essencial preservar as principais propriedades de descentralização e resistência à censura que tornam o Ethereum tão poderoso. Como objetivo final, o Scroll visa atingir os mesmos níveis de descentralização e resistência à censura que a camada base do próprio Ethereum.

A segurança dos ativos do usuário são primordiais. Ao usar o Ethereum para consenso e disponibilidade de dados, o Scroll herda o mesmo nível de descentralização. Mesmo no caso de uma falha catastrófica, o time está criando uma saída forçada do protocolo para que os usuários possam sacar seus fundos.

A resistência à censura é mais difícil de alcançar para rollups. Primeiro, foi projetado um protocolo de prova descentralizado que permite que as provas cumulativas sejam terceirizadas para uma comunidade de “Rollers”. O Scroll espera promover um ecossistema de “Roller” robusto competindo para melhorar o desempenho do provador com aceleração de hardware e, mais importante, permitir que os usuários executem o provador e forcem suas transações para um lote de rollup em caso de censura. Como segundo passo, o Scroll pretende alcançar a descentralização total descentralizando o sequenciador. A essa altura, qualquer pessoa poderá executar um sequenciador para que as transações não sejam censuradas. Esta etapa final é uma área de pesquisa ativa e o time espera construí-la em conjunto com a comunidade.

Princípios Técnicos

1. Garantindo a segurança do usuário

No contexto das soluções de escalabilidade de blockchain, a forma mais importante de segurança diz respeito à integridade dos fundos e dados do usuário. Embora uma solução de escalabilidade possa oferecer aos usuários recursos adicionais, garantir que os usuários mantenham o acesso aos seus fundos vem em primeiro lugar. Para o Scroll, isso significa que os usuários não precisam confiar na honestidade dos nodes da camada 2 para segurança e, em vez disso, podem aproveitar a segurança total da camada 1, mesmo ao fazer transações na camada 2. Ao construir no Ethereum de acordo com esse princípio, estamos enraizando a segurança do Scroll no consenso mais seguro e descentralizado da camada base do Ethereum.

2. Mantendo equivalência EVM

Além de oferecer aos usuários recursos adicionais, uma solução eficaz de escalabilidade do Ethereum deve oferecer aos usuários e desenvolvedores um caminho de migração contínuo de dApps existentes e ferramentas de desenvolvedor. Manter a equivalência EVM é a melhor maneira de conseguir isso. Um ambiente equivalente à EVM se comporta exatamente da mesma forma que a especificação do Ethereum Virtual Machine no Ethereum Yellow Paper. Isso significa que usuários e desenvolvedores podem migrar sem alterações de código adicionais, auditorias caras ou alterações disruptivas em seu fluxo de trabalho de desenvolvimento.

A equivalência EVM fornece garantias substancialmente mais fortes do que a simples compatibilidade com o EVM por meio de soluções como a transpilação. Aceitar a mera compatibilidade pode forçar usuários e desenvolvedores a modificar ou mesmo reimplementar completamente grandes porções da infraestrutura de suporte do Ethereum. Além disso, manter a segurança torna-se muito mais difícil sem a equivalência EVM. Como resultado, para ser o máximo amigável à desenvolvedores e fácil de usar, o Scroll é equivalente ao EVM, não simplesmente compatível com o EVM.

3. Eficiência

Para usuários desfrutarem de uma ótima experiência em uma camada 2, podemos afirmar que:

• As taxas de transação devem ser baixas, bastante mais baratas do que na camada base;

• Os usuários devem experimentar a pré-confirmação instantânea na camada 2 e finalização razoavelmente rápida na camada base (Ethereum no caso do Scroll).

Embora essas condições sejam fáceis de satisfazer com um operador centralizado, para preservar a segurança, elas devem continuar a ser mantidas em um ambiente descentralizado. No contexto da camada 2, o Scroll deve ser o mais eficiente possível, mantendo a segurança do usuário e a descentralização tanto na camada 2 quanto na camada base.

4. Descentralização em todas as camadas da comunidade

A descentralização é uma propriedade central de blockchains que muitas vezes é negligenciada ou negociada indevidamente para eficiência. É um dos aspectos mais valiosos de blockchains e garante que protocolos e comunidades sejam vibrantes e resilientes contra censura ou ataques coordenados. Consideramos a descentralização em muitos aspectos do Scroll, incluindo operadores de node, provadores e a comunidade de desenvolvedores e usuários. Ao construir abertamente com a comunidade e traçar um caminho confiável para descentralizar tanto a prova quanto o sequenciamento, o Scroll está empenhado em garantir a descentralização em todas as dimensões.

Como os princípios levaram ao design do Scroll

As principais escolhas de design para o Scroll são naturalmente motivadas por esses princípios técnicos:

1. Segurança e equivalência EVM levam a uma solução zkRollup baseada em zkEVM

A segurança é prioridade. A integridade das transações da camada 2 executadas no Scroll é garantida por provas sucintas de Zero-Knowledge verificadas em um contrato inteligente na camada base do Ethereum. Isso torna as transações no Scroll tão seguras quanto as transações na própria camada base do Ethereum. Como resultado, os usuários não precisam confiar em terceiros para manter seus fundos seguros. A segurança do Scroll vem da segurança da camada base do Ethereum e das garantias matemáticas da criptografia de Zero-knowledge.

O Scroll tem como objetivo oferecer a melhor experiência de usuário e para os desenvolvedores, assumindo esta tarefa difícil e tecnicamente complicada. O zkEVM prova a execução correta do bytecode EVM nativo usando provas ZK sucintas, fornecendo garantias sobre a função de transição de estado do próprio EVM e permitindo que o Scroll suporte ferramentas nativas de desenvolvedor do Ethereum, como a interface JSON-RPC e formato de transação.

2. A descentralização leva a uma rede de provedores descentralizada

O time do Scroll decidiu construir a própria rede de “Roller”, uma rede de provadores sem necessidade de permissão e descentralizada que gera provas para os blocos da camada 2 do Scroll.

Existem dois grandes benefícios técnicos da rede descentralizada de provadores:

• O Scroll é capaz de escalar massivamente a computação de prova simplesmente adicionando mais nodes de prova, por ter uma infraestrutura paralela.

• A comunidade será incentivada a criar soluções de hardware substancialmente melhores e executar os próprios provadores, em vez de depender apenas da equipe do Scroll de maneira centralizada. Na fase inicial da rede, o Scroll está construindo soluções de provador de GPU internamente, que serão abertas ao público. À medida que isso amadurece, o time está explorando soluções de ASIC e FPGA com várias empresas de hardware. A longo prazo, espera-se uma competição saudável que resultará por melhores custos.

Finalmente e mais importante, começar com este primeiro passo de descentralizar o provedor é um grande compromisso com os princípios de desenvolvimento e descentralização da comunidade. À medida que o Scroll se aproxima da mainnet, é de se esperar a descentralização do sequenciador junto com a rede de provadores, proporcionando maior resistência à censura e robustez para o protocolo.

3. A eficiência leva a focar na inovação aberta baseada em pesquisa

À medida que nos aproximamos da primeira versão de produção do zkEVM do Scroll, o time dedica tempo a se concentrar na otimização e na integração das técnicas mais recentes e melhores. Atualmente eles estão explorando os seguintes:

• Como os blobs de dados Post-Dank Sharding podem melhorar a eficiência do Scroll;

• Como co-otimizar o zkEVM do Scroll com novos algoritmos ZK compatíveis com hardware;

• Como expor novas primitivas ZK para desenvolvedores de aplicativos na camada 2.

Os princípios técnicos descritos neste artigo levaram o Scroll a se tornar um projeto que se alinha com a comunidade do Ethereum e fornece um caminho de escalar a blockchain para futuros bilhões de usuários que ainda não estão on-chain.

Aprofunde a sua leitura:

• Scroll

• Arquitetura do Scroll

• Diferentes tipos de Zk-EVMs

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