Composabilidade Atômica em Contexto Multi-Rollup

Definição de Composabilidade Atômica

Composabilidade atômica é a capacidade de executar múltiplas operações em sistemas distintos como uma única unidade indivisível — todas são realizadas conjuntamente ou nenhuma é processada. Em blockchains monolíticas tradicionais, essa característica é intrínseca: aplicações desenvolvidas sobre a mesma cadeia podem se compor livremente, pois as transações ocorrem em um estado global único. Assim, uma exchange descentralizada pode interagir com um protocolo de empréstimo em uma única transação, sem risco de execução parcial.

No ambiente multi-rollup, essa propriedade se perde. Cada rollup mantém seu próprio estado e cronologia de execução, o que significa que uma transação em um rollup pode ser finalizada de forma independente de outra. Sem uma camada de coordenação, ações inter-rollup — como bloquear um ativo no Rollup A e emitir um derivativo no Rollup B — não têm garantia de atomicidade. Isso traz riscos como falhas parciais, dupla exposição ou ativos travados. Mecanismos de composabilidade atômica buscam restabelecer essa garantia em ecossistemas modulares.

Inclusão Atômica versus Execução Atômica

Em designs de sequenciadores compartilhados, existem duas modalidades distintas de atomicidade: inclusão atômica e execução atômica. A inclusão atômica garante que transações destinadas a diferentes rollups sejam ordenadas e processadas em conjunto no mesmo lote ou bloco. Por exemplo, uma operação de bloqueio no Rollup A e uma de emissão no Rollup B só serão incluídas ou excluídas simultaneamente, evitando situações em que apenas uma delas avança. Essa propriedade organiza a ordem das operações, mas não assegura o resultado.

Por outro lado, a execução atômica garante que todas as operações envolvidas sejam processadas com êxito coletivo, ou revertidas em bloco. Isso exige que, durante a ordenação, haja conhecimento sobre o estado de cada rollup, permitindo ao sequenciador ou builder garantir que transações dependentes não serão revertidas. Na prática, isso é bem mais desafiador, pois diferentes rollups podem operar sobre máquinas virtuais, sistemas de provas e lógicas de execução variados, tornando a validação síncrona de estados entre ambientes múltiplos custosa e tecnicamente complexa.

Atualmente, a maioria das redes de sequenciadores compartilhados oferece apenas inclusão atômica, não execução atômica. A Astria, por exemplo, agrupa transações entre diferentes rollups, mas não acompanha as mudanças de estado, deixando a garantia de resultado para a lógica interna de cada rollup. Projetos de pesquisa como Espresso e o ecossistema PBS (Proposer-Builder Separation) da Ethereum estão estudando formas de integrar provas de estado à ordem das transações, mas essas iniciativas ainda estão em estágio experimental.

A Importância da Composabilidade Atômica

A composabilidade é o alicerce das finanças descentralizadas e do desenvolvimento de aplicações Web3. Estratégias de geração de rendimento, flash loans e arbitragem entre protocolos dependem da possibilidade de encadear várias operações sem risco de falha parcial. Sem composabilidade, os usuários precisam recorrer a bridges, custodiantes ou coordenação off-chain, aumentando a latência e os riscos de segurança.

No cenário atual de rollups fragmentados, a ausência de composabilidade prejudica os efeitos de rede que impulsionaram o sucesso do DeFi no Ethereum. Redes de sequenciadores compartilhados resolvem parte do problema ao oferecerem ordenação sincronizada, mas, sem execução atômica completa, certas estratégias avançadas continuam impraticáveis. Esse desafio está no centro das discussões sobre a necessidade de manter rollups soberanos ou buscar camadas de estado compartilhado.

Abordagens Atuais para Alcançar Atomicidade

Hoje, as soluções de composabilidade atômica são construídas em camadas — não são soluções monolíticas. Uma alternativa é o bridging otimista entre rollups, no qual as transações são agrupadas de modo atômico mas dependem, para finalização, de provas de fraude ou validade específicas de cada rollup. Outra abordagem envolve arquiteturas baseadas em intenção, em que solvers ou builders coordenam ações multichain off-chain e as submetem como pacotes agregados a sequenciadores compartilhados. Essas soluções simplificam a operação ao transferir parte da lógica para fora da cadeia e usar o sequenciamento compartilhado para garantir a ordem.

Pesquisas em “superbuilders” aprofundam esse conceito. Um superbuilder manteria uma visão parcial ou total do estado de diferentes rollups, permitindo a construção de pacotes cross-rollup com verdadeira execução atômica, assegurando que estejam válidos em termos de estado no momento da inclusão. Esse modelo se assemelha conceitualmente aos pesquisadores de MEV cross-domain e está sendo explorado no contexto da evolução do Ethereum voltado aos rollups.

Projetos como o Espresso já realizaram experimentos com leilões de sequenciadores compartilhados, em que builders competem para incluir pacotes multi-rollup com garantias de composabilidade. Os primeiros resultados são promissores, especialmente na redução de latência e slippage em estratégias de arbitragem, embora ainda haja desafios para evitar reorganizações e lidar com divergências de estado entre rollups.

Desafios para Implementar Execução Atômica

Viabilizar execução atômica entre rollups impõe desafios fundamentais. O primeiro é a heterogeneidade: rollups podem adotar sistemas de prova (zk-SNARKs, STARKs, provas de fraude otimista) e máquinas virtuais (EVM, WASM, VMs customizadas) diferentes, o que torna a verificação de estados sincronizados computacionalmente custosa. Qualquer sequenciador que tente validar todos os estados pode se tornar um gargalo do sistema.

O segundo obstáculo é a latência. A verificação em tempo real de vários estados de rollup pode gerar atrasos, prejudicando a experiência do usuário e eliminando a vantagem de baixa latência proporcionada por sequenciadores centralizados. Modelos híbridos — nos quais apenas pacotes críticos passam pela validação de estado — podem ser um meio-termo, mas aumentam a complexidade do sistema.

Outro ponto crucial é a segurança econômica. Redes de sequenciadores compartilhados se tornam alvos valiosos, principalmente quando coordenam execução atômica para aplicações financeiras. A estrutura de incentivos precisa alinhar o interesse dos validadores ao comportamento correto, e os critérios de penalização devem ser desenhados para punir práticas como censura ou manipulação sem desencorajar a participação honesta.

Implicações para Desenvolvedores de Aplicações

Para quem desenvolve soluções inter-rollup, entender a diferença entre inclusão e execução é essencial. Aplicações que apenas requerem ordenação sincronizada — como leilões em lote ou governança entre cadeias — conseguem operar nas redes de sequenciadores compartilhados de hoje. Já as aplicações que dependem de execução garantida entre múltiplos rollups, caso de estratégias DeFi complexas ou derivativos composáveis, precisam implementar salvaguardas adicionais, como mecanismos de rollback, contratos de escrow ou liquidação diferida.

À medida que APIs de sequenciadores compartilhados e protocolos por intenção evoluem, parte dessa complexidade tende a ser abstraída. Desenvolvedores poderão definir resultados desejados (por exemplo: “swap no Rollup A, emprestar no Rollup B se a taxa exceder X”) e delegar a execução atômica à coordenação entre solvers e sequenciadores. Esse novo modelo reflete tendências vistas em projetos como Anoma e SUAVE, que buscam integrar liquidez e composabilidade em ambientes blockchain fragmentados.