Em nosso artigo anterior, "Dividindo o Design Modular da ME Network: Camadas de Execução, Conferência e Disponibilidade de Dados," discutimos como a arquitetura modular blockchain decompõe a pilha da blockchain em camadas distintas - Execução, Conferência e Disponibilidade de Dados. Essa separação permite que cada componente se especialize, melhorando significativamente o desempenho, flexibilidade e escalabilidade da blockchain.
Definindo a Execution Layer
A execution layer é o motor computacional da blockchain, responsável por processar transações e atualizar o estado da rede. Isso inclui verificar a validade das transações - como verificação de assinaturas e verificações de saldo - executar lógica on-chain e atualizar o banco de dados do estado. Mudanças no estado ocorrem quando os nós completos atualizam suas cópias do livro para refletir novas transferências de tokens, atualizações de smart contract e armazenamento de dados.
Ao discutir a escalabilidade no contexto da camada de execução, é essencial reconhecer que isso envolve mais do que apenas aumentar o número de transações por segundo (TPS). Também abrange o conceito mais amplo de lidar com maior throughput computacional. À medida que a complexidade das transações varia, assim como a carga computacional, o desafio da escalabilidade reside em processar mais trabalho computacional por segundo sem aumentar significativamente os requisitos de hardware para os nós que validam essas transações. A solução de escalabilidade da camada de execução, exemplificada pelas tecnologias Rollup de Ethereum, como Arbitrum e ZKSync, aborda esses problemas ao transferir parte da carga computacional.
Compreendendo os Rollups
Rollups são soluções de escalabilidade de Layer 2 que executam transações fora da cadeia, mantendo as garantias de segurança da blockchain Layer 1 subjacente. Ao processar transações fora da cadeia principal, os Rollups reduzem a competição pelo espaço de bloco na cadeia principal (normalmente Ethereum). Após executar transações, os Rollups enviam um lote de dados de transação ou provas de validade de volta para a cadeia Layer 1 para liquidação. Este método permite que os Rollups alcancem alta taxa de transferência e taxas baixas, enquanto aproveitam a segurança da cadeia Layer 1 para finalidade e disponibilidade de dados.
ZK Rollups vs. Optimistic Rollups
Existem dois tipos dominantes de soluções de Rollup: Rollups de ZK (Conhecimento Zero) e Rollups Optimistas. Os Rollups Optimistas assumem por padrão que todas as transações são válidas, gerando e submetendo provas de fraude à cadeia Layer 1 somente quando uma transação potencialmente maliciosa ou incorreta é detectada. Se uma transação fraudulenta for identificada, a cadeia pode reverter a transação e penalizar a parte que a submeteu.
Os Rollups de ZK, por outro lado, funcionam gerando provas criptográficas (provas de validade) para a correção das computações fora da cadeia. Essas provas são então postadas na cadeia Layer 1, verificando que o Rollup executou corretamente as transações sem revelar os dados da transação em si. A principal vantagem dos Rollups de ZK reside na sua capacidade de reduzir significativamente o tempo e os recursos necessários para a verificação de transações, resultando em maior eficiência.
No entanto, esta eficiência vem com o custo de maior complexidade e requisitos de hardware mais elevados para gerar estas provas.
Rollups Optimistas são particularmente versáteis, oferecendo suporte completo para contratos inteligentes. Isso permite que os desenvolvedores implantem aplicativos descentralizados (dApps) existentes no Layer 2 com mínimas modificações, tornando-os uma opção atraente para escalar cargas de trabalho complexas com muitos smart contract.
Dado o cenário tecnológico atual, o ME Network escolheu implementar Rollups Optimistas para sua execution layer.
Implementação da Execution Layer do ME Network
o ME Network possui uma execution layer baseada na tecnologia de Rollup otimista. Este abordagem assume que todas as validações de transação são honestas, mas incorpora um período de desafio durante o qual os participantes podem contestar qualquer transação. Se nenhum desafio for levantado no período designado, o bloco é finalizado e a cadeia principal do ME Network aceita as provas de saque da cadeia de Rollup, completando a transação.
Se um desafio for submetido no período, qualquer participante pode transmitir uma prova de fraude, que é então validada pela rede. Se o desafio for mantido, a transação fraudulenta é invalidada e o estado é revertido. Para prevenir comportamentos maliciosos, ME Network exige que os sequenciadores - entidades responsáveis por ordenar transações - apostem tokens como garantia. Caso um sequencer atue de forma maliciosa, sua aposta é cortada e redistribuída como recompensa para a parte que identificou a fraude. Além disso, ME Network implementou incentivos para incentivar a validação das provas de fraude, garantindo segurança robusta na rede.
É importante observar que um desafio bem-sucedido não resulta em uma reversão do estado da mainnet do ME Network. A ordem das transações e o estado da mainnet permanecem inalterados; apenas a submissão específica do estado na cadeia Rollup é afetada.
Para aumentar a eficiência da camada de execução, o ME Network utiliza uma rede de sequenciadores centralizados para manter segurança e estabilidade. Os sequenciadores publicam as raízes do estado na camada de settlement, enquanto os dados das transações comprimidos são armazenados na camada de disponibilidade de dados. Ao transferir tarefas computacionais para o Rollup, o main chain do ME Network (ME Hub) sofre redução de carga, resultando em alto TPS e taxas de gás mais baixas.
Apesar disso, o ME Hub (camada de settlement) também é uma blockchain totalmente funcional que suporta contratos inteligentes. Usuários que não precisam das taxas de gás mais baixas e das vantagens de concorrência do Rollup podem escolher executar transações diretamente no ME Hub, assim como implantar contratos na Ethereum. Embora o ME Network não incentive a implantação de aplicações intensivas em recursos na camada de settlement para preservar espaço para os Rollups, a camada de settlement pode assumir temporariamente algumas funções de execução até que a tecnologia do Rollup esteja plenamente realizada.
O design modular da blockchain da ME Network permite capacidades de execução altamente especializadas, aumentando significativamente o desempenho geral. No futuro, a ME Network aprimorará ainda mais seu execution layer por meio de sua máquina virtual proprietária (MVM) e modelos inovadores de transação, permitindo alto throughput e processamento eficiente de contratos inteligentes complexos. À medida que a demanda por soluções de blockchain escaláveis e de alto desempenho continua crescendo, a ME Network está bem posicionada para atender a esses desafios.
Além disso, a ME Network suporta múltiplos ambientes de execução de máquina virtual (ME Rollup Executor), incluindo compatibilidade com EVM e Wasm. As cadeias Rollup podem selecionar o ambiente mais adequado de acordo com suas necessidades específicas. Além disso, diferentes cadeias Rollup podem alcançar interoperabilidade sem percepção através do protocolo de comunicação entre cadeias da ME Network, fomentando um ecossistema multi-cadeia diversificado e integrado.
Conclusão
Os Rollups são fundamentais para o futuro da tecnologia blockchain, atuando como a principal interface entre dApps e redes blockchain. O compromisso da ME Network em explorar a tecnologia Rollup vai além dos Rollups Optimistas. À medida que a tecnologia ZK-Rollup amadurece, planejamos integrar ambientes de execução e componentes relevantes. Ao mesmo tempo, estamos monitorando de perto os avanços em modelos de linguagem grandes (LLMs) e outras aplicações de IA para criar uma camada base mais inteligente e amigável ao usuário para desenvolvedores e usuários finais.
