ZK-Rollups: Розуміння рішення для масштабування, яке обіцяє революціонізувати Layer 2

Проблема масштабованості, з якою стикаються блокчейни

Масове прийняття криптовалют виявило фундаментальну слабкість: більшість блокчейнів не можуть обробляти транзакції достатньо швидко. Коли мережа переповнена, неминуче відбуваються дві речі: комісії зростають, а досвід користувача погіршується.

Існує два шляхи для вирішення цього. Рішення рівня 1 безпосередньо модифікують блокчейн (, як шардінг в Ethereum ), розподіляючи навантаження. Рішення рівня 2, навпаки, діють на існуючому блокчейні, обробляючи транзакції поза ланцюгом, а потім реєструючи лише кінцевий результат. Роллапи є найпопулярнішою реалізацією рівня 2.

Що таке ролапи і чому існує два типи?

Ролапи об'єднують сотні транзакцій в одну, різко зменшуючи навантаження на базовий блокчейн. Однак існують два різні підходи:

Оптимістичні ролапи (, такі як Optimism, Arbitrum та opBNB), припускають, що всі транзакції є легітимними за замовчуванням. Для їх перевірки вони очікують період оскарження, під час якого мережа може заперечити підозрілі транзакції. Цей метод простіший у реалізації, але вводить затримку.

ZK-rollups (як zkSync та Starknet) працюють протилежним чином: вони негайно перевіряють кожну транзакцію, використовуючи криптографічну техніку, що називається Zero-Knowledge Proofs. Вони не вимагають періоду очікування, але їх реалізація є значно більш складною.

Нульові докази: Технологія за ZK-rollup'ами

Нульові докази (ZKP) – це криптографічні інструменти, які дозволяють довести, що щось є істинним, не розкриваючи деталей того, як це є істинним. Одна сторона (пробуючий) доводить іншій (перевіряючий) істинність твердження, повністю приховуючи його.

Щоб працювати правильно, вся ZKP повинна відповідати трьом характеристикам:

1. Цілісність: Якщо заява є правдивою і обидві сторони діють правильно, перевірка завжди підтвердить її правдивість.

2. Солідність: Нечесний тестувальник практично не може обманути перевіряючого, хіба що в надзвичайно рідкісних обставинах.

3. Нульове знання: Найважливіший аспект. Після завершення, перевіряючий знає лише, чи є щось істинним, але не отримує жодної інформації про те, що саме він перевіряв.

Процес відбувається в три етапи: по-перше, випробувач надає “свідка” (секретну інформацію, яку знає тільки він); по-друге, перевіряючий задає випадкові запитання на основі цього свідка; нарешті, випробувач правильно відповідає, демонструючи, що володіє інформацією, не розкриваючи її.

Як насправді працюють ZK-rollups

ZK-rollups поєднують смарт-контракти на ланцюзі з віртуальними машинами поза ланцюгом. Головний контракт в Ethereum зберігає блоки роллапу та керує депозитами, тоді як контракт перевірки валідує криптографічні докази. Паралельно, комп'ютери поза ланцюгом виконують транзакції незалежно, генеруючи докази, які потім подаються на базовий ланцюг.

Перевага полягає в тому, що Ethereum не перевантажується кожною дрібною транзакцією. Натомість він отримує стислі підсумки, які містять всю інформацію, що була криптографічно перевірена.

Конкретні переваги ZK-rollup

Покращена швидкість: Обробляючи транзакції в оптимізованому комп'ютерному середовищі поза ланцюгом, загальна продуктивність значно зростає.

Менша завантаженість мережі: Вузли Ethereum повинні зберігати лише компактні криптографічні докази замість повних транзакційних даних, звільняючи ресурси.

Знижені комісії: З меншою завантаженістю витрати на транзакції пропорційно зменшуються.

Посилена безпека: На відміну від сайдчейнів, ZK-rollups дозволяють користувачам виводити кошти, навіть якщо мережа роллапу має проблеми, утримуючи їх під контролем базового блокчейну.

Негайна валідація: Оскільки лише тести на дійсність потребують перевірки, немає періоду оскарження, який характеризує оптимістичні роллепи.

Обмеження, з якими досі стикається ця технологія

Головний недолік - це складність: ZK-rollups вимагають складної криптографічної математики і значно важче розробляти та впроваджувати, ніж їх оптимістичні аналоги.

Додатково, вони залишаються підпорядкованими обмеженням базового рівня. Якщо Ethereum перевантажена, ZK-rollups також це помічають.

Нарешті, кожна реалізація Шар 2 сприяє фрагментації ліквідності. Якщо вартість розподіляється між численними роллапами, окремі протоколи можуть страждати від проблеми глибини ринку.

Чому одні обирають оптимістів, а інші ZK?

Оптимістичні роллепи здобули раннє визнання, оскільки вони відносно прості у створенні. Розробники жертвують швидкістю на користь швидшої реалізації. ZK-роллепи, хоча й переважають за теоретичною продуктивністю, вимагають значно вищого рівня технічної складності, що обмежує їх поточне впровадження.

Однак, в міру того як технологія зріє і дослідження просуваються, ZK-rollups постають як домінуюче рішення в довгостроковій перспективі.

Висновок: Майбутнє масштабованості блокчейну

Масштабованість не є опційною характеристикою в блокчейні, а є фундаментальною необхідністю. ZK-rollups представляють собою значний концептуальний прогрес, поєднуючи криптографічну приватність з вищою продуктивністю. Їхня поточна складність не є постійною слабкістю, а скоріше характеристикою, яка з часом буде удосконалена.

Для тих, хто прагне зрозуміти наступні покоління технології блокчейн, розуміння того, як працюють ZK-rollups, вже не є опціональним, це обов'язково. Цей підхід до масштабування другого рівня переосмислює те, що можливо у децентралізованих фінансах.