Fundamentos dos Sequenciadores e Rollups

O que é um sequenciador?

O sequenciador é o componente que gere a ordenação das transacções recebidas antes de estas serem agrupadas e submetidas à camada de publicação de um rollup. Não executando transições de estado, o sequenciador assume a função crucial de controlar a ordem de escrita: recolhe transacções de utilizadores, organiza-as em blocos ou lotes e envia-as para a camada subjacente de disponibilidade de dados ou para a base. Esta ordenação é determinante, pois define a forma como a máquina de estados do rollup evolui durante a execução nos nós do rollup. Assim, o sequenciador atua como guardião da ordem e do tempo das transacções, sendo que as opções de design impactam a disponibilidade, a resistência à censura e o potencial de extração de taxas.

Sequenciadores Centralizados versus Descentralizados

Na maioria dos rollups atuais, os sequenciadores são centralizados — normalmente operados pela equipa responsável pelo projeto. Esta abordagem proporciona elevada capacidade de processamento e governação simplificada, mas cria um ponto único de controlo e de falha. Sequenciadores centralizados podem censurar transacções, sofrer interrupções ou alterar regras de forma unilateral. Em contraste, a descentralização na sequenciação distribui a autoridade de ordenação por múltiplos nós ou validadores independentes. Uma rede de sequenciadores descentralizada reforça a resistência à censura e a disponibilidade. As redes de sequenciadores partilhados elevam este conceito ao disponibilizarem uma camada comum de ordenação para vários rollups, garantindo economias de escala e maior fiabilidade, sem que cada rollup tenha de criar o seu próprio conjunto de sequenciadores.

Rollups 101

Os rollups são soluções de escalabilidade de segunda camada que executam contratos inteligentes e transacções fora da blockchain principal, publicando dados comprimidos ou provas numa blockchain de primeira camada. Existem dois tipos principais: rollups optimistas e rollups de conhecimento zero (zk-rollups).

Os rollups optimistas assumem como válidas as transacções e dependem de provas de fraude submetidas após a execução, enquanto os zk-rollups produzem provas de validade criptográfica e publicam provas sucintas na camada base.

Em ambos os casos, os sequenciadores são essenciais para ordenar e agrupar as transacções. Nos rollups optimistas, o sequenciador inclui as transacções em lotes que depois são verificados por mecanismos de desafio; nos zk-rollups, o sequenciador ordena as transacções que se tornam finais assim que a prova é verificada.

Sequenciação versus Execução

Sequenciação e execução correspondem a etapas distintas na arquitetura dos rollups. A sequenciação consiste na ordenação off-chain, onde as transacções são agregadas e atribuídas a uma posição de bloco antes de serem submetidas para finalização. A execução ocorre posteriormente, quando os nós do rollup recuperam os dados ordenados e os aplicam à máquina de estados para calcular os novos estados. Alguns modelos de sequenciador incluem também a execução das transacções, antecipando os seus resultados e permitindo execução atómica. Outras arquiteturas separam intencionalmente a sequenciação da execução, facilitando o suporte a múltiplos rollups sem que o sequenciador tenha de manter a máquina de estados de cada um. Esta abordagem de “sequenciação passiva” evita o crescimento desnecessário do estado e simplifica a integração de novos rollups.

O surgimento das redes de sequenciadores partilhados

As redes de sequenciadores partilhados permitem que múltiplos rollups sejam integrados num único serviço de ordenação. Em vez de cada rollup gerir o seu próprio sequenciador, vários rollups partilham uma rede descentralizada comum para ordenar as transacções. Esta partilha possibilita a inclusão atómica entre rollups: transacções destinadas a diferentes rollups podem ser agrupadas num só lote, garantindo a sua inclusão conjunta. Projetos como Astria, Espresso Systems, Radius, NodeKit e Rome Protocol estão atualmente a desenvolver esta infraestrutura. Astria e Rome, por exemplo, permitem inclusão atómica sem executar as transacções no sequenciador (“sequenciação passiva”), assegurando maior resistência à censura, ordenação mais eficiente e ganhos em MEV.

Inclusão atómica vs. execução atómica

Inclusão atómica significa que transacções relacionadas, destinadas a diferentes rollups, são incluídas necessariamente no mesmo lote — ou todas são incluídas ou nenhuma. Esta propriedade é menos robusta do que a execução atómica, que exige que o sequenciador ou o construtor do bloco simule ou assegure o sucesso de todas as transacções incluídas, caso sejam executadas. Em redes de sequenciadores partilhados que apenas ordenam sem executar, não existe garantia de execução atómica. Por exemplo, um bloqueio no Rollup A e uma cunhagem no Rollup B podem ser agrupados, mas se uma transacção falhar, a outra pode prosseguir com sucesso. A execução atómica verdadeira requer conhecimento das máquinas de estados dos vários rollups ou block builders que garantam condições de topo de bloco. Os modelos actuais geralmente asseguram inclusão atómica, enquanto as garantias de execução ficam sob responsabilidade da lógica de cada rollup.

Desafios e trade-offs no design do sequenciador

A adoção de sequenciadores partilhados em larga escala levanta diversos desafios. Sequenciadores que não executam transacções mantêm-se independentes do estado dos rollups e conseguem escalar facilmente, mas não garantem o sucesso da execução. Já os sequenciadores que executam transacções têm de manter máquinas de estados completas para cada rollup, o que se torna impraticável à medida que o número de rollups cresce. O arranque económico é outro obstáculo: redes partilhadas implicam uma participação financeira significativa para garantir segurança. Os projetos têm de desenhar modelos tokenómicos ou recorrer a validadores existentes para garantir colateral suficiente. O desempenho ao nível da latência é outro fator crítico, já que as redes de sequenciadores partilhados devem proporcionar alta disponibilidade e baixas latências, comparáveis às soluções centralizadas, para serem alternativas viáveis.