Manifesto Técnico Ethereum 2030: O Caminho do Rollup para um Livro-Razão Mundial Paralelo de Via Dupla

Autor original: Lemniscap

Compilação original: Saoirse, Foresight News

Uma L1 mais simplificada e seus esquemas de rollup alinhados e baseados em desempenho

O Ethereum sempre se esforçou para manter a neutralidade credível, permitindo que a inovação de alto nível prosperasse. As primeiras discussões delinearam um "roteiro com Rollups em seu núcleo" de que a rede subjacente seria simplificada e solidificada para que a maioria das atividades pudesse ser migrada para L2. No entanto, desenvolvimentos recentes mostraram que não basta ser uma camada mínima de consenso e disponibilidade de dados: L1 deve ter a capacidade de lidar com tráfego e atividade, pois essa é a base da dependência final de L2. Isso significa velocidades de geração de blocos mais rápidas, custos de dados mais baixos, mecanismos de prova mais fortes e melhor interoperabilidade.

A próxima refatoração do mecanismo de consenso da Beam Chain visa alcançar velocidades de confirmação final mais rápidas e limites de validador mais baixos, fortalecendo ainda mais a neutralidade do Ethereum e aumentando a taxa de transferência bruta. Ao mesmo tempo, há propostas para considerar a migração da atividade da cada vez mais antiga (e "cada vez mais complexa") Ethereum Virtual Machine (EVM) para a máquina virtual nativa RISC-V, que deve melhorar significativamente a eficiência do provador, mantendo a interoperabilidade com os contratos tradicionais.

Essas atualizações irão remodelar o cenário L2. Até 2030, espero que o roteiro do Ethereum seja integrado em duas direções dentro de um escopo:

• Rollups alinhados: priorize a integração profunda com o Ethereum (por exemplo, pedidos compartilhados, verificação nativa) para fazer uso total da liquidez L1, minimizando as suposições de confiança. Essa relação é mutuamente benéfica, e os rollups alinhados podem obter capacidade de composição e segurança diretamente de L1.

• Rollups de desempenho: priorizar a taxa de transferência e a experiência do usuário em tempo real, às vezes implementada por meio de camadas alternativas de disponibilidade de dados (camadas DA) ou participantes autorizados (por exemplo, sequenciadores centralizados, pequenos comitês de segurança/assinaturas múltiplas), mas ainda usando o Ethereum como a camada de liquidação final para credibilidade (ou para fins de marketing).

Ao projetar esses cenários de rollup, cada equipe precisa pesar os três aspectos a seguir:

• Aquisição de liquidez: como adquirir e usar liquidez no Ethereum e possivelmente em outros esquemas de rollup? Qual a importância da capacidade de composição síncrona ou atômica?

• Fontes de segurança: Até que ponto a liquidez transferida do Ethereum para o Rollup deve herdar diretamente a segurança do Ethereum ou depende do provedor de rollup?

• Expressividade de execução: qual a importância da compatibilidade da Ethereum Virtual Machine (EVM)? Dadas alternativas como SVM e o surgimento de contratos inteligentes Rust populares, a compatibilidade com EVM ainda será importante nos próximos cinco anos?

Polarização na linhagem Rollup

Os rollups no canto superior esquerdo do gráfico se concentram no desempenho: eles podem empregar sequenciadores centralizados, redes alternativas de disponibilidade de dados (redes DA) ou otimizações específicas do aplicativo para obter uma taxa de transferência muito além dos L2s regulares, como o MegaETH. Alguns rollups de desempenho serão mais alinhados à direita (por exemplo, empregando tecnologias baseadas em pré-confirmação rápida, como Puffer UniFi e Rise, para atingir o "alvo ideal" no canto superior direito), mas sua finalidade ainda dependerá da especificação do L1. Em contraste, o rollup no canto inferior direito maximiza o alinhamento com o Ethereum: integrando profundamente o ETH em taxas, transações e DeFi; solidificar o pedido de transações e/ou validação de prova em L1; e priorizar a capacidade de composição sobre a velocidade bruta (por exemplo, o Taiko está se movendo nessa direção, mas também está explorando pré-confirmações autorizadas para otimizar a experiência do usuário). Em 2030, espero que muitos L2s "moderados" mudem para um dos modelos acima ou corram o risco de se tornarem obsoletos. Usuários e desenvolvedores preferirão um ambiente altamente seguro e alinhado ao Ethereum (para cenários DeFi de alto risco e combináveis) ou uma rede altamente escalável e adaptada a aplicativos (para aplicativos de usuários em massa). O roteiro do Ethereum para 2030 prepara o terreno para ambos os caminhos.

Por que o meio-termo está desaparecendo?

Os efeitos de rede levam o mercado a se reunir em menos hubs maiores. Em um mercado como o de criptomoedas, onde os efeitos de rede desempenham um papel dominante, um padrão de alguns vencedores pode acabar (como vimos no espaço Cex). Como os efeitos de rede convergem em torno dos principais pontos fortes de uma cadeia, os ecossistemas tendem a se integrar a um pequeno número de plataformas "maximizadas por desempenho" e "maximizadas por segurança". Um rollup que é apenas indiferente em termos de alinhamento ou desempenho do Ethereum pode acabar sem a segurança nem a disponibilidade deste último.

À medida que a tecnologia de rollup amadurece, a atividade econômica é dividida em camadas com base no trade-off entre "segurança necessária" e "custo de obtenção de segurança". Cenários que não podem suportar riscos de liquidação ou governança, como DeFi de nível institucional, grandes cofres on-chain, mercados de garantias de alto valor, etc., podem se concentrar em on-chains que herdam a segurança e neutralidade completas do Ethereum (ou o próprio Ethereum L1). Por outro lado, esses cenários de aplicativos orientados para a massa (como memes, transações, redes sociais, jogos, pagamentos de varejo, etc.) serão concentrados em cadeias com a melhor experiência do usuário e o menor custo, o que pode exigir esquemas personalizados de aprimoramento de taxa de transferência ou mecanismos de pedidos centralizados. Portanto, as cadeias de uso geral que são "aceitáveis, mas não as mais rápidas, seguras, mas não ideais" perderão gradualmente sua atratividade. Especialmente até 2030, se a interoperabilidade entre cadeias permitir que os ativos fluam livremente entre esses dois cenários, o espaço de vida nesse meio-termo será mais limitado.

A evolução da pilha de tecnologia Ethereum

Camada executiva

Até 2030, o ambiente de execução atual do Ethereum (EVM, uma máquina virtual Ethereum com arquitetura de 256 bits e design tradicional) pode ser substituído ou aprimorado por máquinas virtuais mais modernas e eficientes. Vitalik propôs atualizar a Ethereum Virtual Machine para uma arquitetura baseada em RISC-V. O RISC-V é um conjunto de instruções simplificado e modular que promete avanços significativos (melhorias de 50 a 100 vezes) na execução de transações e na eficiência da geração de provas. Suas instruções de 32/64 bits são adaptadas diretamente às CPUs modernas e são mais eficientes em provas de conhecimento zero. Para reduzir o impacto das iterações de tecnologia e evitar a estagnação do progresso (como o dilema anterior quando a comunidade considerou substituir o EVM pelo eWasm), está planejado adotar um modelo de VM dupla: manter o EVM para garantir a compatibilidade com versões anteriores, enquanto introduz novas máquinas virtuais RISC-V para processar novos contratos (semelhante ao esquema de compatibilidade da Arbitrum Stylus para contratos WASM + EVM). Essa mudança visa simplificar e acelerar muito a camada de execução, ao mesmo tempo em que ajuda a escalabilidade L1 e os recursos de suporte a rollup.

Por que fazer isso?

O EVM não foi projetado com provas de conhecimento zero em mente, portanto, os provadores zk-EVM incorrem em sobrecarga adicional significativa ao simular transições de estado, calcular hashes raiz/árvores de hash e lidar com mecanismos específicos do EVM. Por outro lado, as máquinas virtuais RISC-V usam lógica de registro mais simples para modelar e gerar provas diretamente, com significativamente menos restrições. Sua facilidade de prova de conhecimento zero elimina ineficiências, como cálculos de gás e gerenciamento de estado, o que é benéfico para todos os rollups que usam provas de conhecimento zero: a geração de provas de transição de estado será mais simples, rápida e menos dispendiosa. Por fim, atualizar o EVM para uma VM RISC-V aumenta a taxa de transferência geral de prova, permitindo que a L1 valide diretamente a execução da L2 (mais sobre isso abaixo), enquanto aumenta o limite de taxa de transferência da própria máquina virtual do pacote cumulativo de desempenho.

Além disso, isso romperá o círculo de nicho do Solidity/Vyper, expandirá muito o ecossistema de desenvolvedores do Ethereum e atrairá mais comunidades de desenvolvimento convencionais, como Rust, C/C++ e Go.

Camada de liquidação

O Ethereum planeja passar de um modelo de liquidação L2 fragmentado para uma estrutura de liquidação unificada e nativamente integrada, que revolucionará a forma como os rollups são liquidados. Hoje, cada rollup precisa implantar contratos de validação L1 independentes (provas de fraude ou provas de validade), que são altamente personalizados e independentes uns dos outros. Até 2030, o Ethereum pode integrar um recurso nativo (o recurso pré-compilado EXECUTE proposto) como um validador de execução L2 universal. O EXECUTE permite que os validadores do Ethereum executem novamente diretamente a transição de estado do rollup e verifiquem sua correção, essencialmente "solidificando" a capacidade de validar blocos de rollup arbitrários na camada de protocolo.

Essa atualização dará origem a "rollups nativos", que são essencialmente fragmentos de execução programáveis (semelhantes ao design do NEAR). Ao contrário dos L2s regulares, rollups padrão ou rollups baseados em L1, os blocos em rollups nativos são verificados pelo próprio mecanismo de execução do Ethereum.

O EXECUTE elimina a complexa infraestrutura personalizada necessária para simular e manter o EVM (por exemplo, mecanismos à prova de fraude, circuitos à prova de conhecimento zero, "comitês de segurança" com várias assinaturas), simplificando muito o desenvolvimento de rollups EVM equivalentes, permitindo um L2 completamente confiável com pouco código personalizado. Combinado com provadores em tempo real de última geração (como Fermah, Succinct), a liquidação em tempo real pode ser alcançada em L1: As transações de rollup são finalizadas assim que são incluídas em L1, sem esperar por janelas à prova de fraude ou cálculos de prova de vários períodos. Ao tornar a camada de liquidação uma infraestrutura compartilhada globalmente, o Ethereum aprimora a neutralidade confiável (os usuários podem escolher livremente validar os clientes) e a capacidade de composição (não há necessidade de se preocupar com provas em tempo real do mesmo slot, e a capacidade de composição síncrona é bastante simplificada). Todos os Rollups nativos (ou nativos + baseados em L1) usarão a mesma função de liquidação L1 para permitir provas padronizadas e interação conveniente entre rollups (fragmentos).

Camada de consenso

A camada de consenso Beacon Chain da Ethereum está sendo reconstruída na Beam Chain (programada para testes em 2027-2029), com o objetivo de atualizar o mecanismo de consenso por meio de criptografia avançada, incluindo recursos resistentes à quântica, para melhorar a escalabilidade e a descentralização. Entre as atualizações das seis direções de pesquisa, os principais recursos relacionados a este artigo incluem:

(Os últimos desenvolvimentos em Beam Chain podem ser encontrados na série "Beam Call" do YouTube.) )

• Intervalos de tempo mais curtos, finalidade mais rápida:Um dos principais objetivos da Beam Chain é aumentar a velocidade de finalidade. Reduz a finalidade atual de cerca de 15 minutos (2 épocas sob o mecanismo Gasper, ou seja, 32+ 32 slots de 12 segundos) para 3 slots de finalidade (3 SF, slots de 4 segundos, cerca de 12 segundos) e, finalmente, atinge a finalidade de slot único (SSF, cerca de 4 segundos). O slot de 3 SF+ de 4 segundos significa que as transações podem ser finalizadas dentro de 10 segundos após serem colocadas na cadeia, melhorando muito a experiência do usuário de rollups nativos e baseados em L1: as melhorias na velocidade do bloco L1 acelerarão diretamente a geração de blocos de rollup. As transações levam cerca de 4 segundos para serem incluídas em um bloco (mais tempo sob alta carga), tornando a velocidade do bloco do rollup relevante até 3x mais rápida (embora ainda mais lenta do que rollups baseados em desempenho, L1s alternativos ou pagamentos com cartão de crédito, portanto, o mecanismo de pré-confirmação ainda é importante). A finalidade L1 mais rápida também garante e acelera a liquidação: os rollups podem concluir a finalidade de envio de estado em L1 em segundos, permitindo saques rápidos e reduzindo o risco de reestruturação ou bifurcação. Em resumo, a irreversibilidade do lote de transações de rollup será reduzida de 15 minutos para segundos.

• Reduza a sobrecarga de consenso por meio da SNARKIZAÇÃOO Beam planeja "SNARKIZAR" a função de transição de estado, de modo que cada bloco L1 venha com uma prova zk SNARK organizada. Esse é um pré-requisito para a fragmentação de execução síncrona e programável. Os validadores podem validar blocos e agregar assinaturas BLS (e futuras assinaturas resistentes à quântica) sem processar todas as transações, reduzindo significativamente o custo computacional do consenso (e reduzindo os requisitos de hardware para validadores).

• Reduzindo o limite de staking para melhorar a descentralização:A Beam planeja reduzir o valor mínimo de staking para validadores de 32 ETH para 1 ETH. A combinação da separação provador-proponente (APS, movendo o MEV para leilões on-chain) e SNARKization permite a construção de blocos anti-conluio distribuídos, afastando-se de pools de staking em grande escala (como o Lido, que tem uma participação de mercado de 25%) e, em vez disso, apoiando stakers mais independentes usando dispositivos como o Raspberry Pi. Isso aumentará a descentralização e a neutralidade confiável, beneficiando diretamente os rollups alinhados. Sob o mecanismo APS, o número de proponentes diminuirá, mas a Lista de Inclusão (FOCIL) aumentará a resistência à censura: uma vez que um provador tenha colocado transações na lista, mesmo um pequeno grupo de proponentes distribuído globalmente não pode excluí-las.

Tudo isso aponta para o futuro da camada base do Ethereum: ela será mais escalável e descentralizada. Em particular, os rollups baseados em L1 serão os que mais se beneficiarão com essas atualizações de consenso, pois o L1 será mais adaptado às suas necessidades de ordenação de transações. Ao ordenar transações em L1, o valor máximo extraível (MEV) de rollups baseados em L1 (e rollups nativos baseados em L1) fluirá naturalmente para os proponentes de blocos Ethereum, e esse valor pode ser queimado, redirecionando mais acúmulo de valor para ETH em vez de sequenciadores centralizados.

Camada de Disponibilidade de Dados (Camada DA)

A taxa de transferência de disponibilidade de dados (DA) é fundamental para o dimensionamento de rollups, especialmente para futuros rollups baseados em desempenho que precisam dar suporte a 100.000+ TPS. O Proto-danksharding do Ethereum (atualização Dencun + Pectra) aumentou o alvo por bloco e o número máximo de blobs para 6 e 9, respectivamente, elevando a capacidade de dados do blob para 8,15 GB/dia (cerca de 94 KB/s, 1,15 MB/bloco), mas ainda é insuficiente. Até 2030, o Ethereum poderia atingir o danksharding completo, visando 64 blobs por bloco (128 KB cada), ou cerca de 8 MB/4 segundos de slot (2 MB/s).

(Nota: Proto-danksharding é uma atualização técnica importante na rota de expansão do Ethereum, que melhora muito o desempenho da rede ao introduzir um novo mecanismo de armazenamento de dados.) É uma solução de transição para Danksharding, com o objetivo principal de reduzir os custos de transação e melhorar a disponibilidade de dados para soluções L2, ao mesmo tempo em que estabelece as bases para futuras tecnologias totalmente fragmentadas. ）

Embora esta seja uma melhoria de 10x, ela ainda não pode atender à demanda de ~ 20 MB/s para rollups orientados ao desempenho, como MegaETH. No entanto, o roteiro do Ethereum também inclui mais atualizações: amostragem de disponibilidade de dados (DAS, prevista para o segundo semestre de 2025 - primeiro semestre de 2026) por meio de soluções como o PeerDAS, os nós podem verificar a disponibilidade sem baixar dados completos e, combinado com a fragmentação de dados, o destino de blobs por bloco é aumentado para 48+. Com suporte ideal a Danksharding e DAS, o Ethereum pode atingir 16 MB de poder de processamento de dados em um intervalo de tempo de 12 segundos, correspondendo a cerca de 7.400 transações simples por segundo e até 58.000 TPS após a compactação (como assinaturas agregadas, compactação de endereço), e ainda maior quando combinado com Plasma ou Validium (apenas a raiz do estado on-chain em vez dos dados completos). Embora existam compensações entre segurança e escalabilidade para escalabilidade fora da cadeia (como o risco de negligência do operador), até 2030, espera-se que o Ethereum forneça opções diversificadas de DA na camada de protocolo: garantia total de dados on-chain para rollups focados em segurança e flexibilidade de acesso externo DA para rollups focados em escala.

Em resumo, a atualização de disponibilidade de dados (DA) do Ethereum está tornando-o cada vez mais adequado para rollups. No entanto, deve-se notar que a taxa de transferência atual do Ethereum ainda está longe de ser suficiente para suportar cenários de alta frequência, como pagamentos, redes sociais e jogos. Mesmo uma simples transferência ERC-20 requer apenas cerca de 200 bytes de dados de blob, e um cálculo aproximado requer cerca de 20 MB/s de largura de banda bruta do DA. Transações mais complexas como Uniswapswap terão uma diferença de estado maior, aumentando a largura de banda necessária para cerca de 60 MB/s! Esse requisito de largura de banda é difícil de alcançar apenas com a tecnologia Danksharding completa, portanto, o aumento na taxa de transferência depende de uma combinação inteligente de compactação de dados e dimensionamento off-chain.

Durante esse período, os rollups baseados em desempenho dependem de esquemas alternativos de DA, como o Eigen DA. Essas soluções agora são capazes de fornecer aproximadamente 15 MB/s de taxa de transferência, com planos de aumentar para 1 GB/s; Soluções emergentes, como a Hyve, prometem DA modular de 1 GB/s e suportam disponibilidade em menos de um segundo. É esse tipo de solução DA que permite que os aplicativos Web3 alcancem a velocidade e a experiência do usuário da Web2.

Uma visão para o Ethereum World Ledger

Até 2030, o Ethereum estará mais qualificado para essa função com atualizações de protocolo central e evolução de tecnologia centrada em rollup. Como mencionado anteriormente, a atualização da pilha de tecnologia completa suportará dois tipos de modelos de rollup: um tende a ser "Ethereum profundo", com segurança e neutralidade confiável como núcleo; o outro grupo tende a ser "Ethereum leve", visando o rendimento final e a independência econômica. O roteiro do Ethereum não impõe um único caminho, mas fornece um solo flexível o suficiente para que ambos os modelos prosperem:

• Rollups alinhados: certifique-se de que aplicativos de alto valor e alta correlação continuem a receber fortes garantias de segurança do Ethereum. Entre eles, os rollups baseados em L1 podem atingir atividades no nível do Ethereum, e os validadores L1 que geram blocos de rollup também são responsáveis pela ordem das transações. Os Rollups nativos têm segurança de execução no nível do Ethereum, e cada transição de estado de rollup é executada novamente e verificada em L1. Os rollups baseados em L1 (ou rollups ultrassônicos, ou seja, fragmentos de execução) têm 100% de segurança de execução e 100% de atividade, tornando-se essencialmente parte do Ethereum L1. Esse tipo de rollup aumentará o acúmulo de valor do Ethereum L1: o MEV (valor máximo extraível) gerado por rollups baseados em L1 flui diretamente para os validadores do Ethereum, e a escassez de ETH pode ser aprimorada por meio do mecanismo de queima de MEV. Chamar a função de pré-compilação EXECUTE para verificar se a prova do rollup nativo consome gás, criando um novo canal para entrada de valor no ETH. Se a maioria das finanças institucionais e DeFi for executada em alguns rollups alinhados no futuro, o ETH capturará as taxas de toda a economia. A resistência à censura do Ethereum e o mecanismo de captura de valor MEV são os dois principais pilares de sua capacidade de se tornar o "livro-razão mundial".

• Rollups baseados em desempenho: Permita que o ecossistema Ethereum cubra todas as categorias de aplicativos blockchain, incluindo cenários que exigem poder de processamento em larga escala. Essas cadeias provavelmente serão uma ponte para a adoção convencional, usando o Ethereum como a camada final de liquidação e o hub de interoperabilidade, apesar da potencial introdução de elementos de (semi-)confiança. A coexistência de rollups alinhados e baseados em desempenho permite que o ecossistema Ethereum ofereça suporte a aplicativos de segurança de alto nível e de alto rendimento ao mesmo tempo. A heterogeneidade e a interoperabilidade do L2 fazem mais bem do que mal para o Ethereum: embora esses rollups estejam fracamente vinculados ao ETH, eles ainda podem gerar uma nova demanda por ETH usando-o como um token de gás, meio de troca, unidade de denominação DeFi e ativo principal para novos aplicativos em ambientes de alta capacidade. Vale a pena notar que a camada Ethereum DA pode suportar 100.000+ TPS, o que significa que mesmo as cadeias orientadas para o desempenho podem eventualmente retornar à camada Ethereum DA em vez de depender de alternativas modulares (por exemplo, para colaboração ecológica, neutralidade confiável, simplificação da pilha de tecnologia, etc.). Claro, eles ainda podem escolher outras soluções de DA se precisarem economizar custos ou melhorar o desempenho, mas o núcleo é que os avanços na camada DA do Ethereum, compactação de dados e gerenciamento de dados off-chain continuarão a aumentar a competitividade do L1.

As exceções são principalmente rollups que estão profundamente ligados a empresas confiáveis (como a Base da Coinbase, a rede L2 Robinhood Chain da Robinhood), e os usuários confiam mais nessas empresas do que em sistemas confiáveis (esse efeito é especialmente pronunciado entre usuários novos e não técnicos). Nesse ponto, o mecanismo de reputação e responsabilidade das empresas afiliadas torna-se a principal garantia, de modo que tais rollups podem enfraquecer o alinhamento do Ethereum enquanto mantêm a competitividade, pois os usuários estão dispostos a "confiar na marca" como fazem na Web2. No entanto, sua adoção depende fortemente da confiança B2B, por exemplo, o JPMorgan Chase Chain pode confiar mais na Robinhood Chain do que nas salvaguardas mais fortes fornecidas pelo Ethereum e rollups alinhados.

Além disso, a integração gradual de rollups no meio termo em direção aos pólos é provavelmente um resultado natural do amadurecimento desses dois caminhos. A razão é simples: as soluções intermediárias não são altamente alinhadas nem têm desempenho de alto nível. Os usuários que se concentram em segurança e composição escolherão rollups mais próximos do Ethereum. Os usuários que valorizam baixo custo e alta velocidade preferirão a plataforma de desempenho ideal. Além disso, com a atualização da tecnologia de pré-confirmação, a aceleração dos intervalos de tempo e a aceleração da finalidade L1, o desempenho dos rollups alinhados continuará a melhorar e a demanda por "desempenho médio" diminuirá ainda mais. No geral, o primeiro é mais adequado para DeFi institucional, enquanto o último é mais adequado para aplicativos de varejo.

Rollups bem-sucedidos exigem recursos significativos (desde a atração de liquidez até a manutenção da infraestrutura) e, até 2030, a consolidação será mais frequente, o que significa que redes fortes absorverão comunidades com redes mais fracas. Essa tendência já está surgindo. A longo prazo, um ecossistema de um punhado de hubs centrais com uma proposta de valor clara superará centenas de sistemas homogêneos.

Agradecimentos especiais a mteam, Patrick, Amir, Jason, Douwe, Jünger e Bread por suas discussões e comentários úteis!

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