Indo além da primeira camada: Modelagem e Avaliação de Desempenho de ZK-Rollups na plataforma Ethereum

Abstract

Embora a transição da plataforma Ethereum para Proof-of-Stake e o surgimento de sidechains ofereçam soluções parciais para os problemas de escalabilidade, essas abordagens apresentam trade-offs entre segurança e complexidade de implementação. Para mitigar esses desafios, os ZK-Rollups surgiram como soluções de escalabilidade de Layer-2, combinando computação off-chain com verificação on-chain, garantindo segurança e descentralização na plataforma Ethereum. Este artigo propõe uma abordagem baseada em Redes de Petri Estocásticas para avaliar a viabilidade dos ZK-Rollups, considerando os principais fatores que impactam métricas de desempenho essenciais, como vazão e latência. Também analisamos a relação entre custo e benefício, incluindo o custo médio por transação e como este é impactado pelas métricas de desempenho. Os resultados mostram que uma maior adoção de transações na Layer-2 pode aumentar a vazão do sistema em até 20%, passando de 85 tps em um ambiente sem Layer-2 para 105 tps quando 90% das transações seguem por esse caminho. Por outro lado, a latência pode sofrer um aumento superior a 100% com a utilização de batches maiores na Layer-2.