Componibilidade Atómica em Ambiente Multi-Rollup

Definir a Composabilidade Atómica

A composabilidade atómica é a capacidade de executar várias operações em sistemas distintos como uma unidade única e indivisível — todas são bem-sucedidas em conjunto ou nenhuma é realizada. Nas blockchains monolíticas tradicionais, esta característica é intrínseca: as aplicações criadas na mesma cadeia interagem livremente porque as transações decorrem num só estado global. Assim, por exemplo, uma exchange descentralizada pode interagir com um protocolo de empréstimos numa só transação sem risco de execução parcial.

Num contexto multi-rollup, esta propriedade é desfeita. Cada rollup gere o seu próprio estado e linha temporal de execução, pelo que uma transação num rollup pode finalizar independentemente de outra. Sem uma camada de coordenação dedicada, ações entre rollups — como bloquear um ativo no Rollup A e emitir um derivativo no Rollup B — perdem a garantia de atomicidade. Tal cenário cria riscos de falha parcial, dupla exposição ou fundos bloqueados. Os mecanismos de composabilidade atómica procuram restaurar esta garantia em ecossistemas modulares.

Inclusão Atómica Versus Execução Atómica

Nos sistemas de sequenciadores partilhados, distinguem-se dois tipos de atomicidade: inclusão atómica e execução atómica. A inclusão atómica garante que transações dirigidas a vários rollups são agrupadas e ordenadas no mesmo lote ou bloco. Ou seja, uma operação de bloqueio no Rollup A e uma de emissão no Rollup B são incluídas (ou excluídas) simultaneamente, impedindo que uma seja incluída sem a outra. Este princípio assegura o ordenamento, mas não o resultado.

A execução atómica vai além, garantindo que todas as operações envolvidas são executadas com sucesso ou falham no bloco de execução. Isto exige que o sequenciador ou builder tenha conhecimento do estado de cada rollup no momento da ordenação, assegurando que as transações interdependentes não serão revertidas. Na prática, isto é muito mais complexo. Diferentes rollups podem usar máquinas virtuais, sistemas de prova e regras de execução diversos, tornando a validação sincronizada de estados dispendiosa e tecnicamente exigente.

A maioria das redes de sequenciadores partilhados atualmente assegura apenas inclusão atómica, não execução atómica. A Astria, por exemplo, agrupa transações entre rollups mas não monitoriza as transições de estado, deixando a garantia do resultado à lógica de cada rollup. Projetos de investigação como o Espresso ou o PBS (Proposer-Builder Separation) da Ethereum estão a explorar formas de introduzir provas de estado no processo de sequenciação, mas estas soluções ainda estão em fase experimental.

A Importância da Composabilidade Atómica

A composabilidade está na base das finanças descentralizadas e do desenvolvimento de aplicações Web3. Estratégias de yield, flash loans e arbitragem entre protocolos dependem da possibilidade de encadear várias ações sem risco de falha parcial. Sem composabilidade, os utilizadores ficam dependentes de bridges, intermediários custodiais ou coordenação fora da cadeia — o que acrescenta latência e expõe a riscos de segurança.

Numa paisagem de rollups fragmentados, a falta de composabilidade coloca em causa os efeitos de rede responsáveis pelo sucesso inicial do DeFi na Ethereum. As redes de sequenciadores partilhados mitigam parte deste problema ao proporcionar ordenação sincronizada, mas sem execução atómica, certas estratégias avançadas permanecem inviáveis. Esta dicotomia está no centro do debate sobre se os rollups devem manter a soberania ou caminhar para camadas de estado partilhado.

Abordagens Atuais para Obter Atomicidade

As soluções de composabilidade atómica atualmente implementadas assentam em diferentes camadas, em vez de modelos monolíticos. Um exemplo são as bridges otimistas entre rollups, que agrupam transações de modo atómico, mas dependem de provas de fraude ou validade específicas de cada rollup para conclusão. Outra estratégia recorre a arquiteturas baseadas em intents, em que solvers ou builders coordenam ações multi-chain fora da cadeia e submetem bundles agregados aos sequenciadores partilhados. Estas soluções reduzem a complexidade ao transferir parte da lógica para coordenação externa, confiando no sequenciamento partilhado para garantir a ordem.

A investigação sobre “superbuilders” vai mais longe: um superbuilder manteria conhecimento parcial ou total do estado de vários rollups, permitindo construir bundles inter-rollup válidos à inclusão, e assim viabilizar execução atómica genuína. Este paradigma assemelha-se aos searchers de MEV cross-domain e está a ser desenvolvido no contexto da estratégia rollup-centric da Ethereum.

Projetos como o Espresso já testaram leilões de sequenciação partilhada, nos quais builders competem para incluir bundles multi-rollup com garantias de composabilidade. Os experimentos iniciais mostram potencial para reduzir latência e slippage em estratégias de arbitragem, embora persistam desafios como evitar reorganizações e gerir divergências de estado entre rollups.

Desafios na Implementação da Execução Atómica

Alcançar execução atómica entre rollups enfrenta desafios fundamentais. O primeiro é a heterogeneidade: diferentes rollups podem adotar variados sistemas de prova (zk-SNARKs, STARKs, provas de fraude otimistas) e máquinas virtuais (EVM, WASM, VMs personalizadas), o que torna a verificação sincronizada de estados computacionalmente dispendiosa. Um sequenciador que tente validar todos os estados pode rapidamente tornar-se um ponto de congestionamento.

O segundo desafio é a latência. A validação simultânea dos vários estados de rollups, em tempo real, pode introduzir atrasos que prejudicam a experiência dos utilizadores e anulam a vantagem de baixa latência dos sequenciadores centralizados. Modelos híbridos, em que apenas bundles críticos são validados quanto ao estado, podem ser um compromisso, mas acrescentam complexidade ao design do sistema.

A segurança económica surge também como preocupação. As redes de sequenciadores partilhados tornam-se alvos especialmente apetecíveis, sobretudo quando coordenam execução atómica para aplicações financeiras. Os mecanismos de incentivos têm de alinhar os interesses dos validadores com o comportamento correto, e as condições de slashing devem penalizar tentativas de censura ou duplicidade, sem afastar participantes honestos.

Implicações para Programadores de Aplicações

Para programadores que desenvolvem aplicações entre rollups, é crucial distinguir entre inclusão e execução. Aplicações que apenas exigem ordenação sincronizada — como leilões em lote ou governance entre cadeias — conseguem funcionar nas atuais redes de sequenciadores partilhados. Já ferramentas que necessitam de execução garantida entre múltiplos rollups — como estratégias DeFi complexas ou derivados composáveis — devem implementar salvaguardas adicionais, nomeadamente mecanismos de rollback, contratos de escrow ou liquidação diferida.

O surgimento de APIs de sequenciadores partilhados e protocolos baseados em intents poderá, a prazo, abstrair grande parte desta complexidade. Os programadores passam a poder definir o resultado pretendido (por exemplo: “swap no Rollup A; emprestar no Rollup B caso a taxa ultrapasse X”) e delegar a coordenação atómica da execução a solvers e sequenciadores. Esta abordagem reflete as tendências dos intents generalizados, exploradas por projetos como Anoma e SUAVE, que visam unificar liquidez e composabilidade em cadeias fragmentadas.