Imaginar o Ethereum 2030: Um livro-razão mundial com L1 e Rollup em paralelo

L1 mais simplificado e suas soluções Rollup de desempenho e alinhamento

Ethereum tem se empenhado em manter a credibilidade e a neutralidade, ao mesmo tempo que promove inovações de camada superior. Discussões iniciais esboçaram um "roadmap centrado em Rollup", onde a rede subjacente será gradualmente simplificada e solidificada, para que a maior parte das atividades possa ser transferida para L2. No entanto, desenvolvimentos recentes indicam que ser apenas uma camada mínima de consenso e disponibilidade de dados não é suficiente: L1 deve ter a capacidade de lidar com tráfego e atividades, pois essa é a base da qual L2 depende no final. Isso significa que são necessárias velocidades de bloco mais rápidas, custos de dados mais baixos, mecanismos de prova mais robustos e melhor interoperabilidade.

O aumento da atividade no L1 impulsionará o crescimento da atividade no L2, como um barco que sobe com a maré.

A reestruturação do mecanismo de consenso da Beam Chain, que se aproxima, visa alcançar uma velocidade de confirmação final mais rápida e um limiar de validadores mais baixo, ao mesmo tempo que melhora a capacidade original e fortalece ainda mais a neutralidade do Ethereum. Ao mesmo tempo, já existem propostas considerando a migração de atividades da cada vez mais obsoleta (e "cada vez mais complexa") máquina virtual do Ethereum (EVM) para a máquina virtual nativa RISC-V, uma ação que promete aumentar significativamente a eficiência dos validadores, mantendo a interoperabilidade com contratos tradicionais.

Estas atualizações irão remodelar o panorama do L2. Até 2030, espero que o roteiro do Ethereum, centrado em Rollup genérico, se integre em duas direções dentro de um intervalo:

• Rollup Alinhado: prioriza a implementação de uma integração profunda com o Ethereum (por exemplo, ordenação compartilhada, validação nativa), aproveitando ao máximo a liquidez do L1 sob a premissa de minimizar as suposições de confiança. Esta relação é mutuamente benéfica, e o Rollup Alinhado pode obter diretamente a combinabilidade e a segurança do L1.
• Rollup de desempenho: prioriza a taxa de transferência e a experiência do usuário em tempo real, podendo às vezes utilizar camadas de disponibilidade de dados alternativas (camadas DA) ou participantes autorizados (como ordenadores centralizados, pequenos comitês de segurança/múltiplas assinaturas), mas ainda utiliza o Ethereum como camada final de liquidação para obter credibilidade (ou para fins de marketing).

Ao desenhar estas soluções de Rollup, cada equipe deve ponderar os seguintes três aspectos:

• Obtenção de liquidez: como obter e utilizar liquidez no Ethereum e em outras possíveis soluções Rollup? Qual é a importância da sincronia ou da combinabilidade atómica?
• Fonte de segurança: até que ponto a liquidez transferida do Ethereum para o Rollup deve herdar diretamente a segurança do Ethereum ou depende do provedor do Rollup?
• Expressividade de execução: qual é a importância da compatibilidade com a Máquina Virtual Ethereum (EVM)? Dada a ascensão de alternativas como SVM e contratos inteligentes populares em Rust, a compatibilidade com EVM continuará a ser importante nos próximos cinco anos?

Polarização na linhagem Rollup

Os projetos Rollup estão gradualmente se concentrando em dois extremos. De um lado estão os Rollups de alta performance, que podem oferecer a máxima taxa de transferência e experiência do usuário (alta largura de banda, baixa latência), mas com um baixo grau de acoplamento com o Ethereum L1; do outro lado estão os Rollups alinhados com o Ethereum (por exemplo, Rollups baseados em L1, Rollups nativos, Rollups ultra-sonoros), que aproveitam ao máximo a segurança, os dados e o mecanismo de consenso do Ethereum, priorizando a descentralização, a segurança e a neutralidade confiável, mas que, devido às limitações de design do L1, sacrificam parte da performance. Já os Rollups que estão na zona intermediária, tentando equilibrar os dois, podem ter dificuldade em competir e, eventualmente, tenderão a se alinhar com um dos extremos, enfrentando o risco de serem eliminados.

O Rollup no canto superior esquerdo do gráfico foca no desempenho: pode usar ordenadores centralizados, redes alternativas de disponibilidade de dados (redes DA) ou otimizações específicas de aplicativos para alcançar um throughput muito superior ao L2 convencional (como MegaETH). Alguns Rollups de desempenho podem estar mais alinhados à direita (por exemplo, visando o "objetivo ideal" no canto superior direito através da adoção de tecnologias baseadas em pré-confirmações rápidas, como Puffer UniFi e Rise), mas sua determinabilidade final ainda depende das normas do L1. Em contraste, os Rollups no canto inferior direito maximizam a alinhamento com o Ethereum: integrando profundamente o ETH nas taxas, transações e DeFi; solidificando a ordenação de transações e/ou verificação de provas no L1; e priorizando a combinabilidade em vez da velocidade bruta (por exemplo, Taiko está avançando nessa direção, mas também está explorando pré-confirmações com permissão para otimizar a experiência do usuário). Até 2030, espero que muitos L2 "moderados" ou se voltem para um desses tipos de modelos ou enfrentem o risco de serem eliminados. Usuários e desenvolvedores tenderão a escolher ambientes de alta segurança, alinhados com o Ethereum (para cenários DeFi de alto risco e combináveis), ou redes altamente escaláveis, personalizadas para aplicativos (para aplicativos de usuários em massa). O roteiro do Ethereum para 2030 estabelece a base para esses dois caminhos.

A definição de "alinhamento" é controversa e ainda não há consenso. Para este relatório, o acima é uma breve análise do "desempenho" em relação ao "alinhamento". Os gráficos anteriores foram elaborados com base nesta definição e podem não ser aplicáveis a outras interpretações de "alinhamento".

Por que a zona intermediária desapareceria?

O efeito de rede empurrará o mercado para se concentrar em menos e maiores núcleos. Em mercados onde o efeito de rede domina, como as criptomoedas, pode eventualmente surgir um padrão dominado por alguns vencedores (como vemos no campo das CEX). Como o efeito de rede se concentra nas vantagens centrais de uma cadeia, o ecossistema tende a se integrar em poucas plataformas de "maximização de desempenho" e "maximização de segurança". Um Rollup que apenas alcança uma alocação ou desempenho medíocre em Ethereum pode, no final, não obter a segurança deste nem a usabilidade daquele.

Com a maturação da tecnologia Rollup, a atividade econômica será estruturada com base na ponderação entre "segurança necessária" e "custo de obtenção de segurança". Cenários que não podem suportar riscos de liquidação ou governança, como DeFi em nível institucional, grandes tesourarias on-chain, mercados de colaterais de alto valor, etc., podem se concentrar em cadeias que herdam a segurança e neutralidade completas do Ethereum (ou no próprio Ethereum L1). Por outro lado, cenários de aplicação voltados para o público em geral (como Meme, negociação, socialização, jogos, pagamentos de varejo, etc.) se concentrarão em cadeias que oferecem a melhor experiência do usuário e o menor custo. Essas cadeias podem exigir soluções personalizadas para aumento de throughput ou mecanismos de ordenação centralizados. Assim, cadeias "com velocidade razoável, mas não as mais rápidas, e segurança aceitável, mas não a melhor" perderão gradualmente seu apelo. Especialmente até 2030, se a interoperabilidade entre cadeias permitir que os ativos fluam livremente entre essas duas categorias de cenários, o espaço de sobrevivência dessa zona intermediária será ainda mais limitado.

Evolução da pilha tecnológica Ethereum

A camada base inteira do Ethereum (desde a execução, liquidação, consenso até a disponibilidade de dados) está planejada para uma grande atualização, com o objetivo de melhorar a escalabilidade do L1 e se adaptar melhor ao modelo de desenvolvimento centrado em Rollup. As melhorias chave (como indicado pelas setas) irão aumentar o desempenho, reduzir a complexidade e impulsionar o papel do Ethereum na execução de Rollup.

Camada de execução

Até 2030, o ambiente de execução atual do Ethereum (usando a arquitetura de 256 bits e o design tradicional da Ethereum Virtual Machine EVM) 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 modular e simplificado, que promete realizar grandes avanços na eficiência da execução de transações e geração de provas (aumentando de 50 a 100 vezes). As suas instruções de 32/64 bits podem se adaptar diretamente a CPUs modernas e são mais eficientes em provas de conhecimento zero. Para reduzir o impacto da iteração tecnológica e evitar a estagnação do progresso (por exemplo, a dificuldade anterior da comunidade em substituir a EVM por eWasm), planeja-se adotar um modo de dupla máquina virtual: manter a EVM para garantir compatibilidade retroativa, enquanto se introduz uma nova máquina virtual RISC-V para lidar com novos contratos (semelhante à compatibilidade do Arbitrum Stylus com contratos WASM + EVM). Esta medida visa simplificar e acelerar significativamente a camada de execução, ao mesmo tempo que apoia a escalabilidade do L1 e a capacidade de suporte a Rollup.

Por que fazer isso?

O design do EVM não considerou provas de conhecimento zero, portanto, o provador zk-EVM gera uma grande quantidade de sobrecarga extra ao simular a transição de estado, calcular o hash raiz/árvore de hash e lidar com mecanismos específicos do EVM. Em comparação, a máquina virtual RISC-V adota uma lógica de registrador mais simples, podendo modelar e gerar provas diretamente, reduzindo significativamente as restrições necessárias. Sua compatibilidade com provas de conhecimento zero pode eliminar etapas ineficientes como o cálculo de gas e a gestão de estado, beneficiando todos os Rollups que utilizam provas de conhecimento zero: a geração de provas de transição de estado será mais simples, rápida e de baixo custo. Em última análise, atualizar o EVM para a máquina virtual RISC-V pode aumentar a taxa de transferência total de provas, tornando possível a validação direta da execução do L2 pelo L1 (detalhes a seguir), enquanto aumenta o limite superior da taxa de transferência da própria máquina virtual do Rollup de desempenho.

Além disso, isto irá quebrar o nicho dos desenvolvedores de Solidity/Vyper, expandindo significativamente o ecossistema de desenvolvedores do Ethereum e atraindo mais participação de comunidades de desenvolvimento mainstream 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 maneira como os rollups são liquidados. Hoje, cada pacote cumulativo precisa implantar seus próprios contratos de validação L1 (Proof of Fraud ou Proof of Validity), que são altamente personalizados e independentes uns dos outros. ATÉ 2030, O ETHEREUM PODE INTEGRAR UM RECURSO NATIVO (O RECURSO DE PRÉ-COMPILAÇÃO DE EXECUÇÃO PROPOSTO) COMO UM VALIDADOR DE EXECUÇÃO L2 DE USO GERAL. O EXECUTE permite que os validadores Ethereum executem diretamente a transição de estado de um rollup e verifiquem sua correção, essencialmente "solidificando" a capacidade de validar blocos de rollup arbitrários na camada de protocolo.

Esta atualização dará origem ao "Rollup nativo", que é essencialmente um fragmento de execução programável (semelhante ao design do NEAR). Ao contrário do L2 comum, do Rollup padrão ou do Rollup baseado em L1, os blocos do Rollup nativo são validados pelo próprio mecanismo de execução do Ethereum.

EXECUTE elimina a necessidade de uma infraestrutura personalizada complexa para simulação e manutenção do EVM (como mecanismos de prova de fraude, circuitos de prova de conhecimento zero, e "comitês de segurança" multi-assinatura), simplificando significativamente o desenvolvimento de Rollups EVM equivalentes, alcançando assim um L2 totalmente sem confiança e quase sem código personalizado. Combinado com provadores em tempo real de próxima geração (como Fermah, Succinct), é possível realizar liquidações em tempo real na L1: uma vez que as transações do Rollup são incluídas na L1, alcançam a finalização, sem esperar pela janela de prova de fraude ou pelo cálculo de provas em múltiplos períodos. Ao construir a camada de liquidação como uma infraestrutura compartilhada globalmente, o Ethereum fortalece a neutralidade confiável (os usuários podem escolher livremente seus clientes de validação) e a composibilidade (sem se preocupar com problemas de prova em tempo real no mesmo slot, a composição sincronizada é grandemente simplificada). Todos os Rollups nativos (ou nativos + baseados em L1) utilizarão a mesma função de liquidação L1, permitindo a padronização de provas e interações convenientes entre Rollups (sharding).

camada de consenso

A camada de consenso da cadeia de sinal (Beacon Chain) do Ethereum está sendo reconstruída como Beam Chain (teste planejado para 2027-2029), com o objetivo de atualizar o mecanismo de consenso através de tecnologias de criptografia avançadas (incluindo resistência quântica), melhorando a escalabilidade e o grau de descentralização. Nas atualizações das seis grandes direções de pesquisa, as características centrais relacionadas a este artigo incluem:

• Intervalos mais curtos, maior finalização rápida: Um dos principais objetivos da Beam Chain é aumentar a velocidade de finalização. Reduzir a finalização atual de cerca de 15 minutos (2 eras sob o mecanismo Gasper, ou seja, 32+32 intervalos de 12 segundos) para uma finalização de 3 intervalos (3SF, 4 segundos por intervalo, cerca de 12