O novo trabalho de Vitalik: Qual é a diferença entre L2 e Fragmentação?

Palavras: Vitalik Buterin

Peng Sun, Foresight News

Dois anos e meio atrás, mencionei no artigo “Endgame” que diferentes caminhos de desenvolvimento futuro da blockchain parecem ser muito semelhantes em termos de tecnologia. Em ambos os casos, há um grande número de transações na cadeia e processar essas transações requer: (1) grande quantidade de computação; (2) grande quantidade de largura de banda de dados. Um nó Ethereum comum (como o nó de arquivo reth de 2 TB que estou executando no meu computador agora), mesmo com um desempenho poderoso de engenharia de software e árvores Verkle, não é suficiente para verificar diretamente uma grande quantidade de dados e cálculos. Em vez disso, tanto na “Fragmentação L1” quanto nas duas soluções centradas no Rollup, o ZK-SNARK é usado para verificar o cálculo e o DAS é usado para verificar a disponibilidade dos dados. Tanto a fragmentação L2 quanto o Rollup têm o mesmo DAS e a mesma tecnologia ZK-SNARKs. Eles são tanto um código de contrato inteligente quanto um recurso do protocolo. Em termos técnicos reais, o Ethereum está sendo fragmentado e o Rollup é a fragmentação.

Este é um exemplo de texto traduzido para o português:

“Isso naturalmente levanta a questão: quais são as diferenças entre os dois? Uma delas é a diferença nas consequências dos bugs de código: no Rollup, os tokens são roubados; na fragmentação, o consenso é quebrado. No entanto, eu prevejo que, com a estabilização do protocolo e o aprimoramento da tecnologia de verificação formal, o impacto dos bugs de código será cada vez menor. Então, quais são as outras diferenças entre essas duas soluções que podem existir a longo prazo?”

Mais longo dos ambientes de execução

2019, uma ideia que discutimos brevemente no Ethereum é a execução de ambientes. Essencialmente, o Ethereum terá diferentes “zonas” que podem estabelecer regras diferentes para contas (incluindo métodos completamente diferentes, como UTXO), o funcionamento da máquina virtual e outras funcionalidades. Isso permite a diversidade de métodos em diferentes partes da pilha, mas é difícil de ser alcançado se o Ethereum tentar integrar muitas funções em um único lugar.

Finalmente, desistimos de alguns planos mais ambiciosos e mantivemos apenas o EVM. No entanto, a Ethereum L2 (incluindo rollups, valdiums e Plasmas) pode ser considerada como desempenhando o papel de ambiente de execução no final. Atualmente, geralmente nos concentramos no equivalente L2 do EVM, mas na verdade estamos ignorando a diversidade trazida por muitos outros métodos.

• Arbitrum Stylus, que adiciona um segundo oráculo baseado em WASM fora do EVM;
• Fuel, que utiliza uma arquitetura baseada em UTXO semelhante ao Bitcoin (mas mais completa);
• Aztec, que introduz uma nova linguagem e paradigma de programação em torno do design de contratos inteligentes de proteção de privacidade baseados em ZK-SNARK.

Baseado na arquitetura UTXO, fonte: Documentação Fuel

Podemos tentar transformar a EVM em uma super máquina virtual que abrange todos os possíveis paradigmas, mas isso comprometeria muito a eficiência de cada função. É melhor deixar essas plataformas fazerem o que são especializadas em fazer.

Compromisso de Segurança: Escalabilidade e Velocidade de Transação

A Ethereum L1 oferece uma segurança muito poderosa. Se certos dados estiverem incluídos em um bloco finalizado na L1, todo o consenso (incluindo o consenso social em casos extremos) fará o possível para garantir que esses dados não sejam modificados, assegurando que qualquer execução desencadeada por esses dados não possa ser revertida e que os dados ainda sejam acessíveis. Para garantir essa segurança, a Ethereum L1 está disposta a aceitar custos elevados. No momento da redação deste artigo, as taxas de transação são relativamente baixas: menos de 1 centavo de dólar por transação na Layer2 e menos de 1 dólar para transferências básicas de ETH na L1. Se o avanço tecnológico for suficientemente rápido e o crescimento do espaço disponível nos blocos acompanhar o crescimento da demanda, essas taxas podem permanecer baixas no futuro, mas também podem não permanecer. Para muitos aplicativos não financeiros, como redes sociais ou jogos, mesmo uma taxa de 0,01 dólar por transação é muito alta.

Mas as redes sociais e os jogos não precisam ter o mesmo nível de segurança que a L1. Não importa se alguém pode gastar um milhão de dólares para desfazer um movimento em um jogo de tabuleiro ou fazer com que um tweet pareça ter sido publicado três dias depois de fato. Portanto, esses aplicativos não devem pagar o mesmo custo de segurança. As soluções de L2 alcançam isso oferecendo uma série de métodos de disponibilidade de dados, desde rollups, plasma até validiums.

Diferentes tipos de L2 são adequados para diferentes casos de uso. Leia mais.

Outra solução de compromisso é em torno da questão da transferência de ativos de L2 para L2. Eu prevejo que nos próximos 5 a 10 anos, todos os Rollups serão ZK Rollup, e sistemas de prova ultra eficientes como Binius e Circle STARKs com pesquisas agregadas, juntamente com camadas de agregação de provas, tornarão possível que L2 forneça o estado final da raiz em cada slot. Mas, por enquanto, só podemos combinar o Optimistic Rollup e o ZK Rollup de forma complexa e usar janelas de tempo de prova diferentes. Se implementarmos a fragmentação em 2021, o modelo de segurança para manter a honestidade da fragmentação será o Optimistic Rollup, em vez do ZK, portanto, L1 terá que lidar com a lógica complexa de prova de fraude no sistema on-chain e o tempo de retirada também será de até uma semana para transferir ativos entre fragmentações. Mas assim como falhas de código, acredito que esse problema também seja temporário.

A velocidade de transação é o terceiro aspecto a ser considerado em termos de segurança e também é um aspecto mais duradouro. O Ethereum gera um bloco a cada 12 segundos e não pode ser mais rápido, caso contrário, a centralização seria muito alta. No entanto, muitas soluções de segunda camada estão explorando a compressão do tempo de geração de blocos para algumas centenas de milissegundos. 12 segundos não é considerado ruim: os usuários geralmente precisam esperar cerca de 6-7 segundos em média para que suas transações sejam incluídas em um bloco (não exatamente 6 segundos, porque o próximo bloco pode não incluí-las). Isso é comparável ao tempo de espera necessário ao fazer um pagamento com cartão de crédito. No entanto, muitos aplicativos exigem velocidades ainda mais rápidas, o que pode ser alcançado por meio de soluções de segunda camada.

Para aumentar a velocidade, a L2 possui um mecanismo de pré-confirmação: os próprios validadores da L2 se comprometem, por meio de assinatura digital, a incluir transações em um determinado momento. Se uma transação não for incluída, eles serão punidos. O mecanismo StakeSure amplia ainda mais esse mecanismo.

Pré-confirmação L2

Agora podemos tentar implementar todas essas funcionalidades na L1. A L1 pode conter um sistema de “pré-confirmação rápida” e “confirmação final lenta”. Pode conter fragmentação com diferentes níveis de segurança. No entanto, isso aumentará a complexidade do protocolo. Além disso, há o risco de sobrecarregar o consenso ao concluir todo o trabalho na L1, pois muitos métodos de maior escala ou maior throughput têm um risco maior de centralização ou exigem formas mais fortes de “governança”, e o impacto desses requisitos mais fortes afetaria outras partes do protocolo. Através da oferta de compensações com a L2, o Ethereum pode evitar em grande parte esses riscos.

Benefícios da Layer2 para Organização e Cultura

Imagine um país dividido em dois, metade dos quais se torna um Estado capitalista e a outra metade num Estado com um elevado grau de domínio governamental (ao contrário do que acontece na realidade, digamos que nesta experiência mental isto não é o resultado de qualquer guerra traumática, mas que um dia as fronteiras surgem naturalmente e pronto). Na parte capitalista, os restaurantes são compostos por diferentes propriedades de descentralização, blockchain e sufrágio. Nos países liderados pelo governo, todos eles são ramos do governo, como delegacias de polícia. No primeiro dia, pouca coisa vai mudar. As pessoas basicamente seguirão os hábitos existentes, o que funciona e o que não funciona, dependendo das realidades tecnológicas, como habilidades de mão de obra e infraestrutura. No entanto, depois de um ano, você verá uma grande mudança, pois diferentes estruturas de incentivo e controle podem levar a uma enorme mudança de comportamento que afeta como as pessoas vêm e vão, o que é construído, o que é mantido e o que é abandonado.

A teoria da organização industrial discute muitas diferenças desse tipo: não apenas aborda a diferença entre uma economia gerenciada pelo governo e uma economia capitalista, mas também a diferença entre uma economia dominada por grandes empresas de franquia e uma economia em que cada supermercado é operado por empresários independentes. Eu acredito que a diferença entre um ecossistema centrado no L1 e um ecossistema centrado no L2 também é semelhante.

Algo deu terrivelmente errado com a arquitetura “desenvolvedor principal gerencia tudo”

Como um ecossistema centrado em L2, acredito que as principais vantagens do Ethereum são as seguintes:

Como o Ethereum é um ecossistema centrado no L2, você pode construir livremente um subecossistema com recursos exclusivos, ao mesmo tempo em que faz parte do Ethereum maior.

Se você estiver apenas construindo um cliente Ethereum, você faz parte de algo maior do Ethereum, embora tenha algum espaço para inovação, não é tão grande quanto L2. Mas se você estiver construindo uma cadeia completamente independente, terá muito espaço para criar, mas perderá os benefícios de segurança compartilhada e efeitos de rede compartilhados. L2 é um bom ponto de equilíbrio.

Ele não só oferece oportunidades técnicas para experimentar novos ambientes de execução e comprometimento de segurança, permitindo escalabilidade, flexibilidade e velocidade, mas também oferece um mecanismo de incentivo para motivar desenvolvedores a construir e manter, além de incentivar o apoio da comunidade.

Na verdade, cada L2 é isolado, o que significa que implantar novos métodos não requer permissão: você não precisa convencer todos os desenvolvedores principais de que o seu novo método é “seguro” para as outras partes da cadeia. Se o seu L2 falhar, é sua responsabilidade. Qualquer pessoa pode propor ideias absurdas (como o método Plasma da Intmax), mesmo que os desenvolvedores principais do Ethereum não estejam interessados, eles podem continuar construindo e implantando. As funcionalidades e pré-compiladores do L1 não são assim, mesmo no Ethereum, o sucesso do desenvolvimento do L1 geralmente depende de política, mais do que gostaríamos. Não importa o que teoricamente pode ser construído, os diferentes mecanismos de incentivo entre o ecossistema centrado no L1 e o ecossistema centrado no L2 acabarão afetando significativamente o conteúdo, a qualidade e a ordem da construção real.

Quais são os desafios enfrentados pelo ecossistema centrado em L2 da Ethereum?

L1 + L2 architecture has encountered major issues.

Fonte da imagem: Reddit

Este método centrado em L2 enfrenta um desafio crucial, enquanto o ecossistema centrado em L1 quase não enfrenta o mesmo problema: coordenação. Em outras palavras, embora o Ethereum tenha muitos L2, o desafio é fazer com que ele ainda pareça “Ethereum” e tenha os efeitos de rede do Ethereum, em vez de N correntes independentes. Atualmente, essa situação não é satisfatória em muitos aspectos.

• Geralmente, a interação entre cadeias L2 requer pontes de cadeia cruzada centralizadas, o que é muito complexo para usuários comuns. Se você tiver tokens no Optimism, não poderá colar o endereço do Arbitrum de outra pessoa em sua carteira para enviar fundos.
• Para carteiras de contratos inteligentes pessoais e carteiras de organizações (incluindo DAO), o suporte para carteiras de contratos inteligentes entre cadeias não é muito bom. Se você trocar uma chave secreta em uma L2, precisará trocar as chaves secretas em cada L2.
• A infraestrutura de validação descentralizada geralmente é escassa. O Ethereum finalmente começou a ter clientes leves decentes, como o Helios. No entanto, se todas as atividades ocorrerem na L2 e exigirem seu próprio RPC centralizado, não fará sentido. Em princípio, uma vez que você tenha os cabeçalhos de bloco do Ethereum, construir um cliente leve para L2 não é difícil; mas, na prática, isso tem sido pouco valorizado.

“A comunidade está trabalhando duro para melhorar esses três aspectos. Para a troca de tokens entre cadeias, o padrão ERC-7683 é uma nova solução que difere das ‘pontes de cadeia cruzada’ centralizadas existentes, pois não possui nós centralizados, tokens fixos ou governança. Para contas entre cadeias, a maioria das carteiras adota a abordagem de atualizar as chaves usando mensagens reutilizáveis de forma curto prazo e usar rollups de keystore a longo prazo. Os clientes leves para L2 estão começando a surgir, como o Beerus para Starknet. Além disso, recentemente, melhorias na experiência do usuário foram feitas por meio de carteiras de próxima geração, resolvendo problemas mais básicos, como o acesso a DApps sem a necessidade de alterar manualmente as redes.”

Rabby vista geral do saldo de ativos em várias cadeias, as carteiras anteriores não podiam fazer isso!

No entanto, é importante reconhecer que é realmente difícil para um ecossistema centrado em L2 coordenar quando tenta. Isso ocorre porque um único L2 não tem incentivos econômicos naturais para construir infraestrutura de coordenação: L2 de pequena escala não o fará porque eles só buscam uma pequena parte dos benefícios; L2 de grande escala também não o fará, pois podem obter a mesma quantidade ou até mais benefícios ao fortalecer seus próprios efeitos de rede locais. Se cada L2 considerar apenas a si mesmo, sem considerar como se relacionar com o sistema Ethereum mais amplo, então falharemos, assim como as utopias urbanas nas imagens acima.

Muito difícil dizer que existe uma solução perfeita e infalível para resolver este problema. A única coisa que posso dizer é que o ecossistema precisa reconhecer mais plenamente que a infraestrutura L2 cruzada é um tipo de infraestrutura Ethereum, assim como os clientes L1, as ferramentas de desenvolvimento e as linguagens de programação. Portanto, eles devem receber atenção e financiamento. Temos o Protocol Guild, talvez precisemos do Basic Infrastructure Guild.

Conclusão

Nas várias discussões públicas, “L2” e “Fragmentação” são frequentemente considerados duas estratégias opostas para a escalabilidade da blockchain. No entanto, ao estudar a tecnologia subjacente, você descobrirá um dilema: os métodos reais de escalabilidade de base são exatamente os mesmos. A diferença principal está em quem é responsável por construir e atualizar esses componentes e qual é o grau de autonomia deles, seja a fragmentação de dados, validadores de fraude ou validadores ZK-SNARK, ou soluções de comunicação entre “Rollup” e fragmentação.

A ecossistema centrado em L2 é, em termos técnicos verdadeiros, uma fragmentação, mas nessa fragmentação, você pode construir suas próprias regras. Isso é extremamente poderoso, com infinitas possibilidades criativas e capacidade de alcançar inovação autônoma em grande escala. No entanto, também apresenta alguns desafios-chave, especialmente em termos de coordenação. Para que um ecossistema centrado em L2, como o Ethereum, tenha sucesso, é necessário entender esses desafios e abordá-los de frente, a fim de obter o máximo de benefícios do ecossistema centrado em L1 e se aproximar o máximo possível do estado ideal de ambos.