Autor: Polygon Compilação: blockchain vernacular
Hoje, a equipe de engenharia da Polygon Labs está compartilhando a arquitetura proposta do Polygon 2.0, que visa fornecer escalabilidade infinita e liquidez unificada e realizar a visão do Polygon como a camada de valor da Internet.
Ao longo de sua história, o Web3 enfrentou problemas de escala espinhosos. Embora seja possível continuar adicionando novas cadeias para atender à demanda por espaço em blocos, isso inevitavelmente tem um preço: fragmentação da liquidez e má experiência do usuário.
Polígono 2.0 é a solução. Assim como a Internet é um ambiente de acesso a informações elasticamente escalável e unificado, o Polygon 2.0 também é um ambiente de acesso a valores unificado e elasticamente escalável: a camada de valor da Internet.
Acreditamos que esta proposta pode e deve guiar todos os esforços de desenvolvimento do protocolo Polygon, tanto como uma estrela conceitual quanto como uma estrutura de desenvolvimento formal.
Background: divergência e convergência
Desde o início do Polygon, seus desenvolvedores e comunidade abraçaram o espírito de experimentação. Em vez de tentar prever o futuro e apostar em uma única abordagem, encorajamos ativamente várias abordagens para construir a próxima geração de infraestrutura blockchain. Isso é consistente com o processo típico de solução criativa de problemas, no qual uma fase divergente de exploração de muitas ideias e abordagens é seguida por uma fase convergente, na qual essas ideias e abordagens se consolidam e produzem uma solução para um problema. Dado que o blockchain é uma indústria jovem e muito dinâmica, essa abordagem foi uma escolha óbvia.
Durante a fase inicial de divergência, a equipe de desenvolvimento do Polygon experimentou toda a pilha de tecnologia. Apenas para citar alguns desses esforços:
- Várias arquiteturas de blockchain: sidechains, rollups, validiums, etc.;
- Vários métodos de construção de um ambiente de execução suportado pelo ZK: zkEVM tipos 1-3, Polygon Miden;
- Múltiplos clientes blockchain: Polygon Edge, clientes Ethereum existentes e clientes personalizados, como o usado atualmente pelo rollup Polygon zkEVM;
- Várias soluções para outras partes da pilha, como mensagens entre cadeias, apostas, etc.
Esta etapa é muito útil. Várias abordagens e técnicas foram tentadas e muitas lições importantes foram aprendidas. Hora de começar a filtrar e integrar ideias e esforços.
Durante a fase de convergência, a equipe do protocolo Polygon e os colaboradores se alinharam gradualmente em uma arquitetura de protocolo específica (ou seja, pilha de tecnologia), que agora estamos felizes em usar como a infraestrutura ideal para a camada de valor da Internet.
Arquitetura de protocolo
A arquitetura Polygon 2.0 é formalizada como uma coleção de camadas de protocolo projetadas para funcionar juntas. Talvez o exemplo mais proeminente dessa arquitetura em camadas seja o Internet Protocol Suite, cujas quatro camadas (Link, Rede, Transporte e Aplicativo) alimentam a Internet. Cada camada de protocolo possui um subprocesso específico e essa separação lógica simplifica o raciocínio, a implementação e as atualizações da arquitetura.
O Polygon 2.0 consiste em quatro camadas de protocolo, cada uma suportando um importante processo dentro da rede:
- Camada de compromisso
- Camada de interoperabilidade
- Camada de execução
- Camada de verificação
Camada de compromisso
A camada de compromisso é um protocolo baseado em PoS (Proof of Stake) que aproveita o token nativo do Polygon para fornecer descentralização às cadeias Polygon participantes. Ele faz isso por meio de um pool comum e altamente descentralizado de validadores e um modelo integrado de re-estaqueamento.
A camada de garantia é implementada no Ethereum por meio de dois tipos de contratos inteligentes:
Validator Manager: O Validator Manager é um contrato inteligente que gerencia um pool público de validadores que todas as cadeias Polygon podem utilizar. Ele faz o seguinte:
- Manter o cadastro dos verificadores;
- Lidar com as solicitações de staking e unstake dos validadores;
- Permitir que os validadores assinem, ou seja, re-hipotequem qualquer quantidade de cadeias Polygon;
- Lidar com eventos de corte.
Chain Manager: O contrato Chain Manager gerencia o conjunto de validadores para cada cadeia Polygon. Cada rede Polygon possui seu contrato Chain Manager, que executa as seguintes funções:
- Defina o nível de descentralização desejado, ou seja, o número de validadores;
- (Opcional) Defina requisitos adicionais para validadores (por exemplo, conformidade com GDPR, retenção de outros tokens além do token nativo do Polygon, etc.);
- (Opcional) Defina os critérios de corte.
Conforme mencionado acima, o Stake Layer fornece descentralização de cadeias de polígonos “prontas para uso”, permitindo assim que as equipes dessas cadeias se concentrem em casos de uso e comunidades em vez de infraestrutura. Para validadores, oferece recompensas garantidas em tokens Polygon, bem como a oportunidade de receber fluxos de renda adicionais coletando taxas de transação e recompensas de token adicionais das cadeias que eles validam.
Camada de interoperabilidade
A camada de interoperabilidade facilita mensagens cruzadas seguras e contínuas dentro do ecossistema Polygon. Ele abstrai a complexidade da comunicação entre cadeias e faz com que toda a rede Polygon pareça uma cadeia para os usuários, permitindo:
- Acesso compartilhado a ativos Ethereum nativos: as pontes entre cadeias geralmente exigem que os usuários criem versões sintéticas de tokens Ethereum - um pesadelo para a experiência do usuário. A camada de interoperabilidade fornece uma ponte compartilhada para o Ethereum e permite a transferência contínua entre cadeias de ativos nativos do Ethereum.
- Composição perfeita: a camada de interoperabilidade pode suportar transações atômicas quase instantâneas entre cadeias, que é uma parte essencial da visão de liquidez unificada do Polygon 2.0.
A camada de interoperabilidade estende o design do protocolo LxLy atualmente usado pelo rollup Polygon zkEVM e seu conceito de filas de mensagens. Cada cadeia de polígonos mantém uma fila de mensagens de saída local em um formato predefinido contendo: mensagem (ativo digital, ou seja, token ou mensagem arbitrária), cadeia de destino, endereço de destino e metadados. As filas de mensagens têm provas ZK correspondentes. Depois que uma prova ZK referenciando uma fila específica é verificada no Ethereum, qualquer mensagem dessa fila pode ser consumida com segurança por sua cadeia de recebimento e endereço.
Com base nesse design, propomos a introdução de um componente agregador exclusivo para melhorar ainda mais as transações entre cadeias, tornando-as quase instantâneas e atômicas. O agregador fica entre a cadeia Polygon e a Ethereum e fornece dois serviços:
- aceitar provas ZK e representações de filas de mensagens (por exemplo, raízes Merkle);
- Agregar provas ZK em uma única prova ZK e enviá-la ao Ethereum para verificação.
Depois que a prova ZK é aceita pelo agregador, a cadeia de recebimento pode começar a aceitar mensagens de entrada com otimismo (sabendo que a consistência global eventual é garantida pela prova ZK), o que torna as interações entre cadeias perfeitas. Ao agregar provas ZK, o agregador reduz bastante o consumo de Ethereum Gas para verificação de provas.
Para garantir vivacidade e resistência à censura, o agregador deve ser executado de maneira descentralizada por validadores de polígonos do pool de validadores públicos mencionados acima.
Camada de execução
A camada de execução permite que qualquer cadeia Polygon gere lotes de transações ordenadas, também conhecidas como blocos. Essa camada de protocolo é relativamente comoditizada; a maioria das redes blockchain (Ethereum, Bitcoin, etc.) a usa em um formato semelhante.
A camada de execução possui vários componentes, como:
- P2P: permite que nós (validadores e nós completos) se descubram e troquem mensagens;
- Consenso: permite que os validadores concordem com uma única visão de mundo (ou seja, o blockchain);
- Mempool: Colete as transações enviadas pelos usuários e sincronize-as entre os validadores;
- Banco de dados: armazenar histórico de transações;
- Gerador de testemunhas: gere os dados de testemunhas exigidos pelo provador ZK.
Dado que esta camada é comoditizada, mas relativamente complexa de implementar, as implementações de alto desempenho existentes (como Erigon) devem ser reutilizadas tanto quanto possível.
Camada de validação
Proof Layer é um protocolo ZK proof flexível e de alto desempenho. Ele gera provas para todas as transações (internas e externas (ou seja, cross-chain)) para cada cadeia Polygon.
A camada de prova tem os seguintes componentes:
- Provador universal: Um provador ZK de alto desempenho, desenvolvido por pesquisadores ZK na Polygon, como sucessor do Plonky2, um SNARK recursivo que eleva os limites da eficiência da prova em duas ordens de grandeza e demonstra que Polygon ZK A experiência da equipe . O provador fornece uma interface limpa projetada para suportar tipos de transações arbitrárias, o formato de máquina de estado. Além disso, o uso de um único provador torna a agregação e verificação de prova simples e muito eficiente.
- (Opcional) State Machine Constructor: Uma estrutura para definir máquinas de estado, desenvolvida pelos pesquisadores do ZK da Polygon como sucessora do PIL, usada para construir a implementação inicial do Polygon zkEVM. O construtor abstrai a complexidade do mecanismo de prova e permite que os desenvolvedores construam máquinas de estado por meio de uma interface fácil de usar. É modular; permitindo que os desenvolvedores definam máquinas de estado parametrizáveis, tornando mais fácil construir, testar e auditar máquinas de estado grandes e complexas.
- State Machine: Uma simulação do ambiente de execução e formato da transação que o provador está provando. Uma máquina de estado pode ser implementada usando os construtores acima ou pode ser completamente personalizada, por exemplo, usando Rust. A equipe ZK da Polygon fornece duas implementações de máquina de estado - zkEVM e MidenVM - e a comunidade pode construir outras implementações de máquina de estado (como zkWASM).
A camada de prova e seu provador flexível de alto desempenho fornecem vários benefícios principais,
Principalmente: (i) geração, agregação e verificação de provas simples e eficientes, (ii) comunicação cross-chain entre diferentes máquinas de estado.
Olhando para o futuro
Nos próximos dias e semanas, vamos mergulhar nas camadas do protocolo Polygon 2.0. Exploraremos como cada um deles funciona em um nível inferior e como eles se unem para formar a arquitetura única e ideal da camada de valor da Internet.
Como sempre, convidamos a comunidade a revisar e fornecer feedback sobre esta proposta e o detalhamento que está por vir. Vamos alcançar o Polígono 2.0 juntos!
