Optimistic Rollup: Análisis técnico

Concepto abstracto

Rollup es una solución de escalabilidad para Ethereum Layer 2, diseñada para aumentar la capacidad de procesamiento de Ethereum mediante la ejecución de transacciones fuera de la cadena. Optimistic Rollup parte de la premisa de que todas las transacciones en Layer 2 son válidas y comprime varias transacciones en un solo envío a Ethereum. Tras el envío, se abre un periodo de una semana en el que cualquier participante de la red puede impugnar la autenticidad de las transacciones. Si se detecta fraude durante la actualización del estado, la persona que lo denuncia puede recibir una recompensa.

Cómo funciona Optimistic Rollup

En Layer 2, las transacciones de los usuarios se envían a los operadores de nodos de Optimistic Rollup. Estos nodos actúan como "validadores" y "agregadores", combinando y verificando las transacciones. Los nodos comprimen los datos de varias transacciones en una única transacción, que se envía al pool de transacciones de Ethereum Layer 1.

Cualquier usuario puede convertirse en nodo de Optimistic Rollup, aunque los nodos deben aportar un depósito de seguridad a la red como garantía de integridad. Al publicar un bloque, los nodos abren un periodo de "prueba de fraude" de una semana. Si ningún nodo ni usuario impugna la validez del bloque durante ese tiempo, el bloque queda confirmado.

Técnicas de compresión de datos

Una transacción estándar de Ethereum ocupa unos 110 bytes, pero al enviar ETH en Optimistic Rollup solo consume aproximadamente 12 bytes. Los métodos de compresión incluyen:

• Omisión total del nonce, que se recupera del estado previo
• La información sobre gas se traslada fuera de las transacciones de Layer 2
• Uso de índices en lugar de direcciones de Ethereum en los campos "To" y "From"
• Almacenamiento de valores en notación científica
• Agrupación de transacciones mediante firmas agregadas BLS
• Almacenamiento de datos de transacción en el campo Calldata on-chain

Envío de datos a Ethereum

Optimistic Rollup implementa un contrato inteligente específico, denominado contrato Rollup, en Ethereum Layer 1. Este contrato gestiona el estado del Rollup: supervisa los saldos de los usuarios, procesa depósitos, gestiona retiros y resuelve disputas.

Los nodos off-chain recopilan y agregan transacciones, combinando múltiples operaciones en un "bloque Rollup". Posteriormente, los nodos publican los datos agregados como calldata en Ethereum. El uso de calldata permite almacenar datos en la cadena de manera más eficiente en costes.

Compromisos de estado

Los datos enviados incluyen el contenido de las transacciones y la raíz del árbol de Merkle antes y después de cada operación. Esta raíz representa el estado de Optimistic Rollup en cada momento, incluyendo cuentas, saldos y el código de los contratos.

El operador de Layer 2 mantiene localmente un árbol de estado de las cuentas de Layer 2, registrando el valor hash raíz antes y después de ejecutar lotes de transacciones. Esta raíz de estado referencia el estado más reciente del Rollup y se guarda en el contrato Rollup.

Mecanismo de prueba de fraude

Optimistic Rollup establece una ventana de una semana durante la cual los usuarios pueden impugnar bloques. Si se plantea una disputa, el protocolo inicia el cálculo de la prueba de fraude.

Al volver a ejecutar las transacciones, se calcula una nueva raíz de estado y se compara con la propuesta por el nodo. Si existe una discrepancia, se revierte la transición de estado y el depósito del nodo infractor se confisca y transfiere al impugnador.

Máquina virtual OVM

Optimistic Rollup integra toda la funcionalidad de los contratos inteligentes de Ethereum en el entorno Layer 2, proporcionando una máquina virtual OVM completamente Turing-completa para el desarrollo y despliegue de dApps.

La OVM es plenamente compatible con la EVM de Ethereum y facilita la migración de dApps a Layer 2.

Conclusión

Dos redes Layer 2 desarrolladas sobre el protocolo Optimistic Rollup son Optimism y Arbitrum. Con el tiempo, se han consolidado como los mayores ecosistemas Layer 2 en el entorno Ethereum.

Optimistic Rollup se basa en pruebas de fraude, mientras que ZK Rollup es una solución basada en pruebas de conocimiento cero. Para determinar cuál es superior se requiere una evaluación a largo plazo.

Preguntas frecuentes

¿Qué es Optimistic Rollup? ¿Cómo consigue la escalabilidad en Layer 2?

Optimistic Rollup es una solución Layer 2 de escalabilidad que procesa transacciones fuera de la cadena y las registra en la cadena tras su validación. Aumenta el rendimiento de la red, reduce los costes y mejora la capacidad global de Ethereum al agrupar transacciones de forma eficiente.

¿Cuál es el principio técnico de Optimistic Rollup? ¿Cómo funciona el mecanismo de prueba de fraude?

Optimistic Rollup utiliza secuenciadores para agrupar transacciones y reducir comisiones. El mecanismo de prueba de fraude verifica las transacciones mediante desafíos, garantizando la seguridad al permitir a los usuarios impugnar transiciones de estado inválidas en la cadena.

¿Cuáles son las diferencias entre Optimistic Rollup y ZK-Rollup? ¿Cuáles son sus ventajas y desventajas?

Optimistic Rollup considera válidas las transacciones hasta que se demuestre lo contrario, lo que implica menor complejidad y coste, pero tiempos de retirada más largos. ZK-Rollup utiliza pruebas de conocimiento cero para validación instantánea, aportando transacciones más rápidas y mayor seguridad, aunque requiere más recursos computacionales y presenta mayor complejidad.

¿Cómo se garantiza la seguridad de Optimistic Rollup? ¿Qué riesgos potenciales existen?

Optimistic Rollup asegura la red a través de periodos de desafío que permiten resolver disputas y mediante mecanismos de prueba de fraude. Entre los riesgos potenciales se encuentran secuenciadores centralizados, demoras en la confirmación de transacciones y dependencia de validadores honestos. Las mejoras actuales se centran en la verificación sin permisos y la descentralización.

¿Qué mejora de rendimiento aporta Optimistic Rollup? ¿Hasta qué punto se pueden reducir los costes de transacción?

Optimistic Rollup incrementa el rendimiento de las transacciones entre 10 y 100 veces y reduce los costes de transacción hasta un 90 % respecto a las redes Layer 1, facilitando transacciones más rápidas y económicas.

¿Qué proyectos utilizan actualmente la tecnología Optimistic Rollup? ¿Cómo se comparan Arbitrum y Optimism?

Arbitrum y Optimism son las principales soluciones Optimistic Rollup. Arbitrum cuenta con un ecosistema más amplio, con más de 442 aplicaciones y una entrada al mercado anterior (2021). Optimism destaca por su diseño modular basado en OP Stack. Ambas soluciones permiten la escalabilidad de Ethereum Layer 2, aunque presentan implementaciones técnicas distintas y una adopción en aumento.

¿Cuál es el periodo de desafío para los retiros en Optimistic Rollup y por qué es necesario este mecanismo?

El periodo de desafío para retiros en Optimistic Rollup suele ser de 7 días. Este mecanismo previene el fraude al permitir que los validadores impugnen solicitudes de retiro inválidas durante ese plazo. Así se garantiza la finalidad y seguridad de las transacciones, permitiendo la verificación antes de liberar los fondos.