Rollup: O que É e Como Funciona | Ethereum IA

O que é um Rollup?

Rollup é uma solução de escalabilidade do tipo Layer 2 que agrupa (ou “enrola”, do inglês “roll up”) centenas ou milhares de transações em um único lote, processa esse lote fora da blockchain principal do Ethereum é pública um resumo compactado dos dados na Layer 1. Essa abordagem permite que o Ethereum suporte um volume de transações dramaticamente maior, mantendo taxas baixas para os usuários enquanto herda a segurança da rede principal.

A importância dos rollups no ecossistema Ethereum é tão grande que a própria Ethereum Foundation adotou oficialmente uma estratégia centrada em rollups (rollup-centric roadmap) como o caminho principal para escalar a rede. Em vez de tentar aumentar a capacidade da Layer 1 diretamente — o que comprometeria a descentralização — a visão é que a Layer 1 sirva como camada de segurança e disponibilidade de dados, enquanto os rollups processam a maioria das transações dos usuários.

Como funcionam os rollups

O funcionamento de um rollup pode ser dividido em etapas fundamentais:

1. Coleta de transações: usuários enviam transações para a rede do rollup, geralmente por meio de um componente chamado sequenciador (sequencer). O sequenciador recebe as transações, as ordena e as agrupa em lotes (batches)

2. Execução off-chain: as transações do lote são executadas fora da blockchain principal, em um ambiente de execução mantido pelo operador do rollup. Essa execução produz um novo estado (saldos atualizados, resultados de contratos inteligentes)

3. Compressão de dados: os dados das transações são compactados de forma eficiente. Um lote que na Layer 1 ocuparia megabytes de espaço é reduzido a kilobytes, usando técnicas como compressão de assinaturas e codificação otimizada

4. Publicação na Layer 1: o lote compactado, junto com uma prova de validade ou compromisso (commitment), é publicado na blockchain do Ethereum por meio de uma transação na Layer 1. Após a implementação do EIP-4844, esses dados são frequentemente publicados como “blobs”, um formato de armazenamento temporário especificamente otimizado para dados de rollups

5. Verificação: dependendo do tipo de rollup, a validade das transações é verificada por provas criptográficas (ZK-rollups) ou assumida como correta até que alguém prove o contrário (optimistic rollups)

Tipos de rollups

Optimistic Rollups

Optimistic rollups recebem esse nome por serem “otimistas” — assumem que todas as transações publicadas são válidas por padrão, sem exigir provas imediatas de correção. Essa premissa simplifica o design e reduz custos computacionais.

Mecanismo de segurança: após a publicação de um lote na Layer 1, inicia-se um período de contestação (challenge period), geralmente de 7 dias. Durante esse período, qualquer observador da rede pode analisar as transações e, caso identifique uma transação fraudulenta, submeter uma “prova de fraude” (fraud proof). Essa prova demonstra on-chain que a transação é inválida, revertendo o lote e penalizando o operador desonesto.

Implicação prática: o período de contestação de 7 dias significa que saques da Layer 2 para a Layer 1 levam aproximadamente esse tempo para serem finalizados pela bridge nativa. Bridges de terceiros podem contornar esse tempo usando pools de liquidez, mas cobram uma taxa pelo serviço.

Principais redes Optimistic Rollup:

• Arbitrum: lançada pela Offchain Labs em agosto de 2021, tornou-se a maior Layer 2 do Ethereum por TVL (Total Value Locked). Utiliza um mecanismo de prova de fraude interativo chamado “fraud proof interativo” (interactive fraud proof), onde disputas são resolvidas em múltiplas rodadas, reduzindo o custo on-chain da verificação. Seu ecossistema DeFi inclui protocolos nativos como GMX (exchange de derivativos) e Radiant Capital (empréstimos cross-chain)

• Optimism: desenvolvida pela OP Labs, lançada em janeiro de 2021. Sua principal contribuição ao ecossistema é a OP Stack, um framework modular e open-source que permite a criação de novas Layer 2s com facilidade. A visão de longo prazo é criar o Superchain, uma rede de Layer 2s interoperáveis construídas sobre a OP Stack

• Base: lançada pela Coinbase em agosto de 2023, construída sobre a OP Stack. Beneficia-se da base de usuários da maior exchange dos EUA e foca em facilitar a entrada de novos usuários no ecossistema cripto on-chain. Contribui com parte de suas receitas para o coletivo Optimism

ZK-Rollups (Zero-Knowledge Rollups)

ZK-rollups utilizam provas criptográficas avançadas chamadas “provas de conhecimento zero” (zero-knowledge proofs) para demonstrar matematicamente que todas as transações de um lote são válidas. Essas provas permitem que um verificador na Layer 1 confirme a correção de milhares de transações verificando apenas uma prova compacta, sem precisar re-executar cada transação individualmente.

Vantagens técnicas: como a validade é provada criptograficamente no momento da publicação, ZK-rollups não precisam de período de contestação. Os saques podem ser finalizados muito mais rapidamente (em teoria, assim que a prova é verificada on-chain). Além disso, apenas a prova e dados mínimos de estado precisam ser publicados na Layer 1, o que pode resultar em custos ainda menores.

Desafios: gerar provas de conhecimento zero é computacionalmente intensivo e requer hardware especializado. Além disso, alcançar compatibilidade total com a EVM (Ethereum Virtual Machine) é tecnicamente difícil, pois a EVM não foi projetada originalmente para ser “ZK-friendly”. Cada projeto adota estratégias diferentes para lidar com essa compatibilidade.

Principais redes ZK-Rollup:

• zkSync Era: desenvolvido pela Matter Labs, foi um dos primeiros ZK-rollups a oferecer compatibilidade com a EVM. Introduziu conceitos como abstração de conta nativa, que simplifica a experiência do usuário ao permitir recursos como pagamento de gas com qualquer token

• StarkNet: desenvolvido pela StarkWare, utiliza provas STARK (Scalable Transparent Arguments of Knowledge) em vez das mais comuns SNARKs. Provas STARK são maiores em tamanho, mas não requerem uma “cerimônia de setup confiável” (trusted setup), oferecendo garantias de segurança diferentes. StarkNet utiliza a linguagem de programação Cairo em vez de Solidity

• Scroll: ZK-rollup focado em “equivalência com a EVM” — o objetivo é que qualquer contrato Solidity existente funcione sem modificações. Desenvolvido em colaboração com a equipe de pesquisa da Ethereum Foundation

• Linea: desenvolvido pela Consensys (a empresa por trás do MetaMask), com foco em integração nativa com as ferramentas Consensys e facilidade de uso

• Polygon zkEVM: solução ZK da Polygon que busca compatibilidade total com a EVM, parte da estratégia Polygon 2.0 de migrar toda sua infraestrutura para provas de conhecimento zero

Optimistic vs. ZK-Rollups: comparação técnica

A visão de longo prazo de muitos pesquisadores, incluindo Vitalik Buterin (cofundador do Ethereum), é que ZK-rollups eventualmente superarão optimistic rollups em adoção, à medida que a tecnologia de provas de conhecimento zero amadureça e os custos de geração de provas diminuam.

Disponibilidade de dados e EIP-4844

Um dos maiores custos operacionais de um rollup é a publicação de dados na Layer 1. Antes do EIP-4844 (implementado na atualização Dencun em março de 2024), os rollups publicavam dados como calldata em transações regulares do Ethereum, competindo por espaço de bloco com todas as outras transações.

O EIP-4844 introduziu os blobs — um novo tipo de dado com mercado de taxas próprio e armazenamento temporário (os dados ficam disponíveis por aproximadamente 18 dias). Isso foi suficiente para que qualquer pessoa possa verificar os dados dentro do período relevante, enquanto reduz drasticamente os custos.

O impacto foi imediato e significativo: as taxas em redes como Arbitrum, Optimism e Base caíram de alguns centavos para frações de centavo por transação. Essa redução tornou viáveis casos de uso que antes eram economicamente impraticáveis, como micropagamentos e aplicações sociais on-chain.

O próximo passo na roadmap do Ethereum é o Danksharding completo, que aumentará ainda mais a quantidade de espaço disponível para blobs, permitindo que os rollups processem volumes de transações compatíveis com sistemas financeiros tradicionais.

O papel dos sequenciadores

Na arquitetura atual da maioria dos rollups, o sequenciador é o componente que recebe transações dos usuários, as ordena e cria os lotes. Na maioria das redes Layer 2 atuais, o sequenciador é operado pela equipe que desenvolveu o rollup, o que representa um ponto de centralização.

Embora o sequenciador centralizado não possa roubar fundos dos usuários (pois os dados publicados na Layer 1 garantem que os usuários sempre podem recuperar seus ativos), ele pode:

• Censurar transações específicas (recusar-se a incluí-las nos lotes)
• Reordenar transações para extrair MEV (Maximal Extractable Value)
• Sofrer tempo de inatividade, interrompendo temporariamente o processamento

A descentralização dos sequenciadores é uma prioridade de pesquisa e desenvolvimento. Soluções propostas incluem sequenciadores compartilhados (shared sequencers), como os propostos pela Espresso Systems, e mecanismos de rotação de sequenciadores baseados em staking.

Relevância para brasileiros

Para o público brasileiro, rollups representam a forma mais prática e econômica de utilizar o ecossistema Ethereum. Com taxas de transação frequentemente inferiores a R$ 0,05, operações que seriam proibitivas na mainnet tornam-se acessíveis:

• Swaps em DEXs: trocar tokens na Uniswap na Arbitrum custa centavos, enquanto na mainnet pode custar dezenas de reais
• Empréstimos DeFi: protocolos como Aave operam em múltiplos rollups, permitindo operações de empréstimo e rendimento com custos mínimos
• Transferências de stablecoins: enviar USDC ou USDT entre carteiras em rollups é praticamente gratuito

Para acompanhar dados e análises sobre rollups, o site L2Beat (l2beat.com) é a referência mais completa do ecossistema, oferecendo informações detalhadas sobre TVL, riscos, tecnologia e estágio de desenvolvimento de cada rollup.

Termos relacionados

• Layer 2: categoria geral de soluções de escalabilidade à qual rollups pertencem
• Layer 1: blockchain principal do Ethereum, onde rollups publicam seus dados
• Bridge: protocolo utilizado para transferir ativos entre a Layer 1 e rollups
• Sequenciador: componente que ordena e agrupa transações em um rollup
• Zero-Knowledge Proof: prova criptográfica usada em ZK-rollups
• Fraud proof: prova de fraude usada em optimistic rollups
• EIP-4844: upgrade do Ethereum que reduziu custos para rollups
• Data Availability: garantia de que dados dos rollups estão acessíveis para verificação

Aviso importante: este conteúdo tem caráter exclusivamente educacional e informativo. Rollups, embora mais seguros que sidechains, envolvem riscos próprios, incluindo bugs em contratos inteligentes, centralização de sequenciadores e potenciais vulnerabilidades. Não constitui recomendação de investimento ou de uso de qualquer protocolo específico. Faça sua própria pesquisa e avalie os riscos.