ZK-Rollups: Понимание решения для масштабируемости, которое обещает революцию на уровне 2

Проблема масштабируемости, с которой сталкиваются блокчейны

Массовое принятие криптовалют выявило основную слабость: большинство блокчейнов не могут обрабатывать транзакции достаточно быстро. Когда сеть перегружена, неизбежно происходят две вещи: комиссии взлетают, а пользовательский опыт ухудшается.

Существует два пути решения этой проблемы. Решения первого уровня напрямую модифицируют блокчейн (, такие как шардинг в Ethereum ), разделяя рабочую нагрузку. Решения второго уровня, наоборот, работают на существующем блокчейне, обрабатывая транзакции вне цепи, а затем регистрируя только финальный результат. Роллапы являются самой популярной реализацией второго уровня.

Что такое роллAPы и почему существуют два типа?

Роллапсы группируют сотни транзакций в одну, значительно снижая нагрузку на базовую блокчейн. Тем не менее, существуют два разных подхода:

Оптимистичные роллы ( такие как Optimism, Arbitrum и opBNB) предполагают, что все транзакции по умолчанию являются законными. Для их проверки они ожидают период оспаривания, в течение которого сеть может оспаривать подозрительные транзакции. Этот метод проще в реализации, но вводит задержку.

ZK-rollups (как zkSync и Starknet) работают противоположным образом: они сразу валидируют каждую транзакцию, используя криптографическую технику, называемую Zero-Knowledge Proofs. Они не требуют периода ожидания, но их выполнение значительно сложнее.

Нулевые доказательства: Технология, лежащая в основе ZK-rollups

Нулевые доказательства (ZKP) — это криптографические инструменты, которые позволяют доказать, что нечто истинно, не раскрывая деталей о том, как это истинно. Одна сторона (доказатель) демонстрирует другой стороне (проверяющий) истинность утверждения, полностью скрывая его.

Чтобы правильно функционировать, вся ZKP должна соответствовать трем характеристикам:

1. Целостность: Если утверждение верно и обе стороны действуют правильно, то доказательство всегда подтвердит его истинность.

2. Надежность: Нечестный тестировщик практически не может обмануть проверяющего, за исключением крайне редких обстоятельств.

3. Нулевые знания: Самый важный аспект. В конце проверки проверяющий только знает, является ли что-то истинным, но не получает никакой информации о том, что именно он проверял.

Процесс проходит в три этапа: сначала тестирующий предоставляет “свидетель” (секретную информацию, которую знает только он); во-вторых, проверяющий задает случайные вопросы на основе этого свидетеля; наконец, тестирующий правильно отвечает, демонстрируя, что он владеет информацией, не раскрывая ее.

Как на самом деле работают ZK-rollups

ZK-rollups объединяют смарт-контракты в цепи с виртуальными машинами вне цепи. Основной контракт в Ethereum хранит блоки роллапа и управляет депозитами, в то время как контракт-проверщик валидирует криптографические доказательства. Параллельно компьютеры вне цепи выполняют транзакции независимо, генерируя доказательства, которые затем представляются в основной цепи.

Преимущество заключается в том, что Ethereum не перегружается каждой мелкой транзакцией. Вместо этого он получает сжатые сводки, содержащие всю информацию, проверенную криптографически.

Конкретные преимущества ZK-rollups

Улучшенная скорость: Обрабатывая транзакции в оптимизированной компьютерной среде вне цепочки, общая производительность значительно увеличивается.

Меньшая загруженность сети: Узлы Ethereum должны хранить только компактные криптографические доказательства вместо полных транзакционных данных, освобождая ресурсы.

Сниженные комиссии: С меньшей загруженностью затраты на транзакции пропорционально уменьшаются.

Усиленная безопасность: В отличие от сайдчейнов, ZK-rollups позволяют пользователям выводить средства даже в случае проблем с сетью роллапа, сохраняя их под контролем базовой блокчейна.

Немедленная валидация: Поскольку только проверки действительности требуют верификации, отсутствует период оспаривания, который характерен для оптимистичных роллапов.

Ограничения, с которыми все еще сталкивается эта технология

Основной недостаток заключается в сложности: ZK-rollups требуют сложной криптографической математики и значительно сложнее в разработке и внедрении, чем их оптимистичные аналоги.

Дополнительно, они подвержены ограничениям базового уровня. Если Эфириум загружен, ZK-rollups также это ощущают.

Наконец, каждая реализация второго уровня способствует фрагментации ликвидности. Если стоимость распределяется между несколькими роллапами, отдельные протоколы могут столкнуться с проблемами глубины рынка.

Почему одни выбирают оптимистов, а другие ZK?

Оптимистичные роллапы получили раннее принятие, потому что их относительно просто строить. Разработчики жертвуют скоростью в обмен на более быструю реализацию. ZK-роллапы, хоть и превосходят по теоретической производительности, требуют значительно более высокого уровня технической сложности, ограничивая их текущее принятие.

Тем не менее, по мере того как технология развивается и исследования продвигаются, ZK-rollups выглядят как доминирующее долгосрочное решение.

Заключение: Будущее масштабируемости блокчейна

Масштабируемость не является опциональной характеристикой в блокчейне, а является фундаментальной необходимостью. ZK-rollups представляют собой значительный концептуальный прорыв, объединяя криптографическую конфиденциальность с превосходной производительностью. Их текущая сложность не является постоянной слабостью, а скорее характеристикой, которая будет уточняться со временем.

Для тех, кто хочет понять следующие поколения технологии блокчейн, понимание того, как работают ZK-rollups, больше не является опциональным, это необходимо. Этот подход к масштабированию второго уровня переопределяет возможное в децентрализованных финансах.