Ethereum rollups

Abstract

This final degree project presents the different Layer 2 solutions that increase the scalability of the Ethereum blockchain, as a solution to the Blockchain Trilemma proposed by V. Buterin: the difficulty of current blockchain systems to simultaneously address the problems of scalability, decentralization and security. In particular, the optimistic rollups solution is presented as the current most promising alternative to increase the scalability without compromising decentralization nor security of the system. To do so, different components that define this solution will be studied, as well as its flow of information and execution. Furthermore, other essential technical elements required by rollup systems to work properly will be presented. The main functionalities of optimistic rollups are explained in detail. Both efficiency and benefits are justified through computations based on real data. Additionally, the Optimism testnet is introduced, which is the experimental environment used to carry out the different types of tests and thus to evaluate the performance of optimistic rollups in different contexts. Finally, the results obtained from the different experiments are meticulously analyzed and compared with data from the Ethereum mainnet in order to demonstrate the performance of this Layer 2 solution.Este TFG compara diferentes soluciones que utilizan la capa 2 para la escalabilidad de la blockchain de Ethereum, como solución al blockchain trilemma planteado por V. Buterin: la dificultad de los sistemas de blockchain actuales para resolver simultáneamente los problemas de escalabilidad, descentralización y seguridad. En particular, se presenta la solución de los optimistic rollups, o rollups optimistas, como la alternativa más prometedora en la actualidad para incrementar la escalabilidad sin comprometer la descentralización ni la seguridad del sistema. Para ello, se estudian los diferentes componentes que conforman esta solución, así como el flujo de información y ejecución entre ellos. Además, se presentan también otros elementos técnicos esenciales del sistema para su correcta operatividad. Las principales funcionalidades de los rollups optimistas se explican detalladamente. Tanto su eficacia como sus beneficios se justifican mediante cálculos basados en datos reales. Adicionalmente, se presenta la red de pruebas Optimism que ha sido utilizada como entorno experimental para desarrollar distintos tipos de pruebas y así evaluar el rendimiento de los rollups optimistas en diferentes contextos. Por último, los resultados obtenidos de los distintos experimentos se analizan debidamente y se comparan con datos de la red principal de Ethereum para demostrar el rendimiento de esta solución de capa 2.