Así es como los ZK-rollups de Ethereum pueden llegar a ser interoperables – Cointelegraph Magazine

En las últimas semanas hemos visto una oleada de lanzamientos de proyectos de prueba de conocimiento cero, incluyendo zkEVM de Polygon y zkSync Era de Matter Lab en mainnet, y el Linea zkEVM de ConsenSys en testnet.

Se unen a la solución StarkEx de StarkWare y a su primo descentralizado StarkNet, junto con otros proyectos en desarrollo de Polygon (Miden, Zero, etc.) y Scroll.

Todos ellos prometen transacciones más rápidas y baratas para escalar Ethereum utilizando pruebas de conocimiento-cero.

Pero, ¿es la brutal competición entre los ZK-rollups un juego de suma cero en el que sólo puede haber un ganador? ¿O estamos ante un futuro en el que muchos rollups diferentes son capaces de trabajar en armonía y de forma interoperable?

Anthony Rose, jefe de ingeniería de zkSync, cree que el segundo futuro es mucho más probable y predice que un día, nadie pensará en qué ZK-rollup está porque todo será infraestructura.

“Creo que si no llegamos a ese mundo, probablemente habremos fracasado”, afirma. “Es lo mismo que cuando alguien usa Snapchat o Facebook no tiene por qué saber nada de TCP/IP o HTTP: son solo las cañerías del funcionamiento de Internet”.

Pero, ¿cómo pasamos de un montón de soberanos rollups que compiten entre sí a un ecosistema de soluciones ZK interoperables y componibles?

La gente ya está empezando a pensar en esta cuestión, y todos los proyectos ZK con los que habló Magazine tienen planes para hacer que sus proyectos sean interoperables con al menos algunos otros rollups, aunque la medida en que esto pueda suceder probablemente dependa del desarrollo de normas y protocolos.

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¿Cero conocimientos sobre ZK-rollups?

Si no estás familiarizado con el término “pruebas de conocimiento-cero” – que StarkWare insiste en que deberían llamarse “pruebas de validez” – son una forma de escalar Ethereum usando criptografía. Los Rollups extraen el cálculo de decenas de miles de transacciones de la cadena de bloques principal y escriben una pequeña prueba criptográfica en Ethereum que demuestra que el cálculo se ha realizado correctamente.

“Cada prueba que generamos cubre aproximadamente 20.000 transacciones y cabe en un solo bloque de Ethereum”, explica el cofundador de StarkWare. Eli Ben-Sasson.

A pesar de este aumento de las transacciones por bloque, Rose, de zkSync, no cree que Ethereum pueda acercarse a escalar hasta convertirse en la capa base para todo a través de un único rollup.

“Un ZK-rollup por sí solo no escalará al mundo del que estamos hablando”, dice Rose. “Si pensamos que las aplicaciones con algunas interacciones en la blockchain están proporcionando valor a cientos de millones de personas, el problema de escalabilidad todavía está ahí para ser resuelto.”

La escalabilidad es un poco como el ancho de banda de Internet, en el sentido de que cuanto más obtienes, más te das cuenta de que necesitas. Ya en 2017, Ethereum planeaba escalar utilizando la fragmentación “Eth2”. Esta hoja de ruta se rompió después de que los ZK-rollups surgieran en 2018 y prometieran un escalado mucho mayor, pero solo si Ethereum actualizaba la blockchain con una forma diferente de fragmentación (proto danksharding y luego danksharding) para permitir que los ZK-rollups lograran un mayor rendimiento.

Incluso entonces, Rose dice que es probable que los rollups tengan que trabajar en colaboración. “Se trata de un área de investigación muy activa para nosotros”, afirma Rose sobre la interoperabilidad. “A medida que los sistemas maduren también… Creo que, naturalmente, este es el tipo de patrón que sugieren estos sistemas”.

El escalado de Ethereum aún está lejos

Sin embargo, aún es pronto para el escalado. Aunque varias soluciones afirman que teóricamente pueden alcanzar decenas de miles de transacciones por segundo (o incluso hablan de un escalado “ilimitado”), en la práctica se ven limitadas por la disponibilidad de datos en Ethereum.

En la actualidad, entre ellas, las diversas soluciones de escalado de Ethereum y Ethereum están funcionando a unas 25 transacciones por segundo (TPS). Ethereum en sí ha realizado una media de unos 12 TPS durante el mes pasado, Arbitrum One estaba a 7,2 TPS, Optimism a 2,65 TPS y zkSync a 1,6 TPS, según ETHTPS.info.

Estas cifras se mueven un poco y son bajas debido sobre todo a la demanda y no a la capacidad. StarkEx no está cubierto, pero StarkWare dice a Magazine que alcanzó una media de 5 TPS el mes pasado.

A pesar de que hasta ahora la oferta supera a la demanda, la interoperabilidad entre rollups ya sería útil para garantizar que los usuarios no se queden atrapados en jardines amurallados. Los usuarios de Optimistic Rollup, por ejemplo, tienen que esperar una semana para retirar fondos, lo que limita bastante la interoperabilidad.

Los ZK-rollups no tienen esa limitación y pueden permitir retiradas instantáneas (pero no lo hacen).

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Los ZK-rollups interoperables son posibles, pero ¿es probable?

Bobbin Threadbare, fundador de Polygon Miden, afirma que la interoperabilidad entre ZK-rollups es ciertamente posible desde el punto de vista técnico, pero “si ocurrirá en la práctica es otra cuestión”.

Explica que las retiradas aún no son instantáneas porque no es financieramente viable poner pruebas en Ethereum con tanta frecuencia, por lo que las transacciones se disparan aproximadamente cada 10 o 20 minutos. A medida que la demanda y el rendimiento aumenten, este retraso será cada vez más rápido.

“Y en ese caso, te acercas cada vez más a este tipo de movimiento instantáneo entre distintos lugares”, afirma.

“Lo segundo es que los distintos rollups tendrán que tener algún tipo de incentivos para decir: ‘Vale, vamos a ver cómo podemos mover cosas sin problemas de esto a aquello'”.

Threadbare añade: “Una interoperabilidad muy rápida entre los ZK-rollups es técnicamente posible, pero a) La gente tiene que ponerse de acuerdo sobre los estándares, y b) Tienen que implementar realmente estos estándares en sus sistemas.”

“Y creo que eso es algo mucho, mucho más complicado de hacer”.

La interoperabilidad no es componibilidad

Hay una diferencia entre “interoperabilidad” y “componibilidad”, aunque a menudo se usan indistintamente.

La interoperabilidad es más sencilla y consiste básicamente en poder trasladar fondos de una solución de capa 2 (L2) a otra. “Según esta definición, al menos todos los rollups que hoy comparten una L1 ya son interoperables”, señala Ben Jones, cofundador de Optimism.

Patrick McCorry, de Arbitrum, también afirma que, para la interoperabilidad básica, ya se puede enviar un activo de un rollup a otro a través de Ethereum, sólo que es lento.

“O podrías tener alguna solución fuera de la cadena, tal vez como el protocolo Hop, donde hay alguien en el medio a quien le das los activos de StarkWare y luego llevas los activos a Scroll, y ellos proporcionan alguna forma de sincronizar. Así que hay formas de hacerlo”, afirma.

Hop Protocol permite actualmente a los usuarios enviar fondos entre Ethereum, Polygon, Gnosis, Optimism y Arbitrum, aunque ZK-rollups no es compatible actualmente. Connext ofrece un servicio similar, incluyendo BNB. Un agregador de puentes y DEX entre cadenas llamado Rango ya conecta StarkNet con otras L2.

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Declan Fox, jefe de producto de ConsenSys Linea zkEVM, espera que pronto se añada compatibilidad. “Muchos proveedores de puentes de terceros seguirán ofreciendo soluciones de interoperabilidad para ZK-rollups”, afirma, y añade que los puentes presentan inconvenientes relacionados con la confianza y las tarifas.

“En Linea valoramos mucho los sistemas abiertos y la interoperabilidad. Por este motivo, la red de pruebas de Linea ya ha integrado muchas de las principales soluciones puente. En el futuro, Linea podrá interoperar de forma fiable con cualquiera de los sistemas fuera de cadena de capa 3 desplegados sobre la capa 2 a través de sus puentes de validación.”

6/16) El caso de dos usuarios que intercambian valor dentro de una L1 es sencillo

Simplemente escanea el código QR del otro usuario & pulsa enviar, siempre y cuando también estén usando ETH

En el caso de las L2, esto no es tan sencillo, ya que ahora el usuario necesita saber en qué L2 está su amigo & cómo hacer de puente entre

– Justin Bons (@Justin_Bons) 10 de abril de 2023

MetaMask Snaps podría ayudar

Otra posibilidad de interoperabilidad es a través del monedero de navegador MetaMask. ConsenSys está desarrollando nuevas extensiones de monedero crowdsourced llamadas Snaps que los proyectos pueden desarrollar para ampliar las capacidades de MetaMask.

El director de producto de MetaMask, Alex Jupiter, dice Snaps todavía están en fase de pruebas, “pero si imaginamos un futuro en el que sepas que Snaps es estable, los desarrolladores podrán ampliarlo de todas las maneras posibles. Por supuesto, el siguiente paso es conseguir que los distintos Snaps se comuniquen entre sí. Así, un ZK-rollup puede hablar con otro ZK-rollup, ¿verdad? Y esa es parte de la visión de Snaps, y sí, queremos hacer posible ese mundo”.

Uno de los Snap que se han mostrado ya permite a los usuarios de MetaMask controlar Bitcoin a través de su monedero de Ethereum, por lo que conseguir que los ZK-rollups se comuniquen entre sí parece ciertamente factible.

“Quién sabe hacia dónde va a ir el bridging también en el futuro. No soy un experto en ZK-rollups, pero no creo que haya una limitación técnica fundamental para que eso sea un problema en el futuro.”

ZK-rollups y composabilidad

La componibilidad es la capacidad de iniciar una transacción que implique operaciones en más de un rollup diferente. Jones lo llama “una forma más fuerte” de interoperabilidad “en la que las cadenas pueden hacer algo más que comunicarse asíncronamente entre sí, sino que realmente tienen transacciones, que son conscientes del estado de cada cadena de alguna manera más ‘en tiempo real’ (piense en préstamos flash entre cadenas).”

Es probable que esto requiera el desarrollo de nuevas normas y protocolos, y Rose afirma que cuanto antes ocurra, mejor.

“Es una experiencia de usuario estrictamente mejor si los equipos pueden construir a través de una interfaz, y podemos intentar tener más estandarización. Creo que también hay interés por esta normalización, y creo que veremos más de ella a medida que estos sistemas maduren.”

Fox dice que “para llegar a un punto en el que tengamos composabilidad sincrónica, tendrá que haber un conjunto globalmente secuenciado y ordenado de transacciones a través de los diferentes sistemas fuera de la cadena. Esto es teóricamente posible con ZK-rollups gracias a SNARKs [a type of ZK proof] donde, por ejemplo, un secuenciador común podría ofrecer una UX de ejecución unificada y liquidez mancomunada”, afirma.

“Imagine hacer una operación DeFi en la que partes de la operación se ejecuten en diferentes cadenas para obtener una liquidez óptima, todo dentro de la misma operación”.

Optimista sobre la Supercadena

Un posible método de coordinación podría ser el concepto de Superchain de Optimism, que anunció al mismo tiempo que Coinbase dio a conocer su bifurcación de capa base-2 de Optimism.

Optimism es un Optimistic Rollup, que es otra forma de escalar Ethereum, aunque más limitada en rendimiento potencial. Según el anuncio:

“La Superchain busca integrar L2s que de otro modo estarían en silos en un único sistema interoperable y componible”.

Jones explica a Magazine que “no hay una solución milagrosa”, pero sí un par de requisitos de interoperabilidad y componibilidad que Superchain pretende cumplir:

Secuenciación compartida: “Para tener un sistema en el que se pueda hacer un préstamo flash entre cadenas, como mínimo, en el momento en que se procesa esa transacción, es necesario que se incluya en ambas cadenas de forma fiable. Esto requiere alguna noción de secuenciadores capaces de comunicarse, fusionarse o conectarse en red de otro modo.”

Separación de prueba y ejecución: “Diferentes aplicaciones tienen diferentes requisitos de seguridad, y esos requisitos de seguridad imponen diferentes tipos de restricciones sobre qué propiedades de interoperabilidad se pueden lograr. Desacoplando el cálculo del estado de la cadena de la comprobación de mensajes entre cadenas, podemos maximizar la interoperabilidad de las aplicaciones sin fragmentarlas a otras cadenas.”

Dice que la Superchain puede conectar optimistas y ZK-rollups, así como otras cadenas, proporcionando un “estándar modular compartido para que todas estas innovaciones se produzcan en él”.

“Va a ser mucho más fácil hacer que estas cadenas interoperen cuando estén construidas sobre la misma base de código, en comparación con las cadenas interoperantes, que fueron escritas por separado desde cero”, dice.

Sin embargo, Steven Goldfeder, Consejero Delegado de Arbitrum, reafirmó la idea de Threadbare de que las cuestiones políticas son más complicadas que las técnicas.

“La idea de que vamos a unirnos en torno a una pila tecnológica concreta – una pila tecnológica que ni siquiera se ha desarrollado hoy, que no tiene las características básicas que la convierten en una capa 2 o en un rollup – la idea de que lo hagamos es, en mi opinión, un poco presuntuosa”, declaró a The Defiant.

¿Por qué relacionar los ZK-rollups con el optimismo?

Y Arbitrum se construye usando Rollups Optimistas. Podría ser incluso más difícil convencer a los ZK-rollups, con su mayor rendimiento potencial, para que se coordinen a través del Optimismo. Para algunos puede parecer como conectar cables de fibra óptica con alambre de cobre.

Sin embargo, Optimism está sentando las bases para incorporar pruebas ZK (pruebas de validez) en sus sistemas con la actualización de Bedrock, y el Supercadena llevará esta idea aún más lejos. “El objetivo es la compatibilidad”, afirma Jones.

Otros posibles métodos de coordinación son el Inter-Blockchain Communication Protocol de Cosmos o la “blockchain modular” Celestia (aunque esta última parece estar intentando sustituir a Ethereum como capa de disponibilidad de datos).

Pero los ZK-rollups también podrían conectarse directamente entre sí.

Polygon ZK-rollups será interoperable

Polygon tiene una variedad de sabores de ZK-rollup posibles en desarrollo. Incluyen Polygon Miden (similar a StarkNet), el Polygon zkEVM (compatible con proyectos EVM existentes), Zero (escalado recursivo) y Nightfall (Optimistic Rollups cumple con la criptografía de conocimiento-cero).

Threadbare afirma que coordinarse internamente para conectar las soluciones ZK de Polygon es más fácil que coordinarse con proyectos externos, y cree que los retos técnicos son factibles. El equipo ya está trabajando en el puente LX-LY para permitir esta interoperabilidad.

“Como todos formamos parte de la misma empresa, la integración técnica es mucho más fácil de resolver”, afirma. “Moverse entre estos rollups será súper, súper sencillo”.

“La fricción, no son dos cadenas separadas o tres cadenas separadas. No parece así. Es sólo un Polygon que se asienta en Ethereum. Y mover activos o fondos o tokens entre estos diferentes entornos es súper, súper sencillo y fácil. Ese es el juego final”.

StarkEx y StarkNet

Ben-Sasson, de StarkWare, afirma que están creando una interoperabilidad similar entre StarkEx y StarkNet.

“Sí, sin duda. Vamos a portar los sistemas StarkEx para que sean de capa 3 en StarkNet y, en algún momento, para que sean soluciones sobre StarkNet. Ése es el plan”, afirma.

En 2020, StarkWare publicó un blog en el que exponía sus planes de interoperabilidad, pero Ben-Sasson afirma que ya ha quedado obsoleto. El Cairo de StarkWare es un lenguaje y una máquina virtual Turing-completos, por lo que su capacidad es similar a la de un ordenador de propósito general.

“Una buena analogía es pensar en una capa 2 o una capa 1 como un ordenador un poco más lento que un portátil, pero con mucha integridad y seguridad”, afirma. “Así que puedes empezar a conectar estos programas informáticos de varias maneras. Igual que hoy, los ordenadores hablan entre sí e interoperan o componen”.

Para conseguir que los ordenadores se comuniquen entre sí a través de Internet, se desarrollaron una serie de estándares como TCP/IP y HTTP. Ben-Sasson está de acuerdo en que ése es también el camino probable para conectar rollups a prueba de validez.

Quizás los ZK-rollups puedan conectarse directamente

Por el momento, StarkNet no está trabajando en estándares de este tipo, pero Ben-Sasson sugiere que puede haber otros caminos hacia la interoperabilidad. Dice que los contratos inteligentes pueden escribirse para interpretar los diferentes tipos de pruebas incompatibles utilizadas por diferentes rollups. StarkNet utiliza STARKs, como su nombre indica; zkSync utiliza SNARKs, por ejemplo, mientras que Polygon Zero utiliza SNARKs recursivos llamados PLONKs.

“Alguien ya escribió en StarkNet un contrato inteligente que permite verificar un Groth 16 SNARK”, dice.

Los ZKP podrían alterar el diseño de la capa de ejecución del blockchain. ¿Por qué molestarse con lenguajes especializados, cuando se puede enviar una prueba de cualquier cálculo en cualquier lenguaje?

– Jake Brukhman (@jbrukh) 15 de abril de 2023

Esto significa que los dos rollups pueden comunicarse directamente.

“Siempre que puedas, en la cadena uno, verificar las pruebas de la cadena dos, puedes empezar a tener interoperabilidad. StarkNet ya es capaz de verificar STARKs, y ahora también Groth 16 SNARKs, y estoy bastante seguro de que muy pronto, tendremos cosas como, ya sabes, PLONKs y Plonky y otros tipos de sistemas.”

“Así que, al menos en StarkNet, debería ser relativamente sencillo poder demostrar que las cosas ocurrieron correctamente en otras cadenas, y se puede empezar a tener interoperabilidad.”

Fox me dice por separado que el sistema de Linea “ya está utilizando el EVM para verificar pruebas (Groth16, PlonK, etc.) en un contrato inteligente”, lo que dice que puede hacerlo interoperable con L3s.

Ben-Sasson dice que parece probable que StarkNet pueda conectarse a diferentes rollups directamente.

“Puedes hacerlo directamente. Puedes hacerlo porque es un ordenador de propósito general y por la naturaleza de rollup de validez, cierto, que puedes tener estos sistemas hablando entre sí.”

Así que parece que el futuro es interoperable y componible.

“Sí, definitivamente es interoperable y componible. Sí. Definitivamente”.