ZK Rollups là gì?

ZK rollups là giải pháp mở rộng lớp 2 tiên tiến, giúp khắc phục hạn chế về khả năng mở rộng của Ethereum mà vẫn bảo toàn tính bảo mật và phi tập trung. Kể từ khi Ethereum ra mắt năm 2015, mạng lưới này luôn chịu áp lực gia tăng từ cộng đồng phát triển và người dùng mong muốn triển khai hợp đồng thông minh, ứng dụng phi tập trung. Tuy nhiên, tình trạng tắc nghẽn mạng và phí gas cao đã thôi thúc cộng đồng tiền mã hóa tìm kiếm giải pháp lớp 2 có khả năng xử lý giao dịch hiệu quả mà không ảnh hưởng đến mô hình bảo mật vững chắc của Ethereum.

Crypto Rollup là gì?

Crypto rollup về bản chất là nhóm giao dịch tiền mã hóa được xử lý và xác thực ngoài chuỗi chính. Thuật ngữ này xuất phát từ việc “cuộn gộp” nhiều giao dịch thành một gói duy nhất. Khác với các giao dịch trực tiếp trên blockchain lớp một như Ethereum, rollup tận dụng phần mềm chuyên biệt ngoài chuỗi để xác thực, tổ chức dữ liệu giao dịch trước khi gửi lên chuỗi chính.

Cơ chế của rollup gồm các giao thức lớp 2 định kỳ gửi nhóm giao dịch đã xác thực lên blockchain lớp một để xác nhận cuối cùng. Để đảm bảo quá trình này vẫn phi tập trung và không cần tin cậy, giải pháp L2 sử dụng hợp đồng thông minh làm cầu nối với blockchain L1 liên quan.

Việc áp dụng công nghệ rollup mang lại nhiều lợi ích nổi bật. Rollup xử lý giao dịch ngoài chuỗi, giúp giảm tải tính toán và tắc nghẽn cho blockchain chính. Ngoài ra, các giao thức rollup ứng dụng kỹ thuật nén dữ liệu tiên tiến, biến khối lượng dữ liệu lớn thành các gói nhỏ gọn theo đơn vị byte, tối ưu hóa không gian khối trên mạng lớp một. Nhờ đó, hiệu suất mạng được nâng cao với tốc độ xác nhận nhanh hơn, thông lượng giao dịch lớn hơn và phí thấp hơn. Đồng thời, việc chuyển hoạt động người dùng ra khỏi blockchain chính giúp rollup giảm nguy cơ tắc nghẽn nghiêm trọng trên các giao thức lớp một.

ZK Rollup là gì?

ZK rollups, viết tắt của zero-knowledge proof rollups, sử dụng phương pháp xác minh đặc thù trước khi gửi nhóm giao dịch lên blockchain chính. Phương pháp này yêu cầu các máy tính chuyên biệt trong mạng ZK rollup phải thực hiện phép tính phức tạp ngoài chuỗi trước khi truyền lịch sử thanh toán lên blockchain chính. Khi bộ xử lý ZK rollup gửi rollup lên chuỗi chính, họ kèm theo “bằng chứng hợp lệ” – chứng chỉ mật mã xác nhận bộ xử lý đã tổ chức, xác thực chính xác lịch sử giao dịch.

Trong hệ thống ZK rollup, các node xác thực trên blockchain lớp một hoạt động mà “không biết” nội dung nhóm giao dịch được gửi đến. Tuy nhiên, bằng chứng hợp lệ chứng minh mật mã rằng bộ xử lý ngoài chuỗi ZK rollup đã đầu tư nguồn lực tính toán đáng kể để xác thực giao dịch. Điều này như con dấu hoàng gia trên thư tín – người nhận sẽ xác thực con dấu trước khi chấp nhận nội dung thư, blockchain lớp một sẽ xác thực bằng chứng hợp lệ trước khi ghi dữ liệu thanh toán lên sổ cái phân tán.

ZK Rollup vận hành như thế nào?

ZK rollup vận hành dựa trên nguyên lý tương tự cơ chế đồng thuận proof-of-work của Bitcoin. Trong mô hình PoW, thợ đào dùng máy tính hiệu năng cao giải bài toán thuật toán phức tạp định kỳ, tạo rào cản tính toán ngăn chặn hành vi gian lận lịch sử blockchain. Tương tự, bộ xử lý trong mạng ZK rollup phải thực hiện phép toán mật mã nâng cao để tạo bằng chứng hợp lệ cho nhóm giao dịch.

Điểm khác biệt giữa hệ thống ZK rollup và blockchain PoW nằm ở vị trí xử lý tính toán. ZK rollup tiến hành xác thực ngoài mạng blockchain chính, giảm đáng kể tải tính toán cho chuỗi chính. Bên cạnh đó, ZK rollup nén toàn bộ dữ liệu giao dịch ngoài chuỗi trước khi truyền lên blockchain chính qua hợp đồng thông minh. Dù kiến trúc khác biệt, phương pháp xác minh của ZK rollup và mạng PoW đều yêu cầu bằng chứng tính toán.

So sánh ZK Rollups và Optimistic Rollups

Optimistic rollup là giải pháp mở rộng lớp 2 thay thế, cũng xử lý giao dịch tiền mã hóa ngoài chuỗi trước khi gửi lên blockchain lớp một. Tuy nhiên, khác biệt cốt lõi giữa ZK rollup và optimistic rollup nằm ở triết lý xác minh. Optimistic rollup không kèm bằng chứng hợp lệ với dữ liệu giao dịch mà mặc định tất cả lịch sử giao dịch gửi lên đều hợp lệ – vì vậy gọi là “optimistic”.

Vậy nếu optimistic rollup không kiểm tra trước giao dịch, validator lớp một làm thế nào để thiết lập niềm tin? Dù quy trình có khác biệt tùy từng triển khai, mọi giao thức đều dựa vào “bằng chứng gian lận” thay vì “bằng chứng hợp lệ”. Giả định lạc quan về người gửi không loại trừ giám sát – các node vẫn chủ động theo dõi bất thường. Nếu node phát hiện nghi vấn trong rollup, nó sẽ gắn cờ giao dịch để kiểm tra nội bộ. Lịch sử giao dịch chỉ được đăng lên blockchain chính sau khi xác nhận không phát sinh gian lận.

Các giao thức optimistic rollup triển khai cơ chế khuyến khích kinh tế và phạt để ngăn hành vi xấu. Ví dụ, node phải ký quỹ tiền mã hóa làm tài sản đảm bảo (“bond”) khi gửi giao dịch mới hoặc yêu cầu bằng chứng gian lận. Nếu hệ thống lớp 2 xác định giao dịch không hợp lệ, tiền ký quỹ được chuyển từ bên vi phạm sang người báo cáo.

Optimistic rollup xử lý giao dịch chậm hơn ZK rollup do nhóm giao dịch chưa thể đăng lên blockchain chính cho tới khi hoàn tất kiểm tra gian lận. Trong một số trường hợp, người dùng có thể chờ hơn một tuần để giao dịch optimistic rollup được xác nhận, dù lịch sử không có vấn đề. Tuy vậy, optimistic rollup thể hiện tính thích ứng cao hơn trong hệ sinh thái crypto nhờ yêu cầu tính toán thấp. Vì optimistic rollup mặc định giao dịch hợp lệ, không cần tốn nhiều thời gian hay năng lượng tạo bằng chứng hợp lệ cho từng giao dịch.

Ưu và Nhược điểm của ZK Rollups

ZK rollup là bước tiến lớn về công nghệ mở rộng blockchain, nhưng giải pháp này cũng có những điểm đánh đổi mà trader, nhà phát triển cần cân nhắc khi lựa chọn.

Ưu điểm của ZK Rollups

Bảo mật tối đa là lợi thế nổi bật của ZK rollup. Khác với optimistic rollup dựa vào lý thuyết trò chơi, cơ chế khuyến khích kinh tế, ZK rollup không cần những biện pháp này để xác thực giao dịch. Tính nghiêm ngặt của bằng chứng hợp lệ đảm bảo mọi thành viên mạng đều gửi lên blockchain lớp một dữ liệu đã kiểm tra trước và xác thực bằng mật mã.

Phí mạng thấp là lợi ích lớn khác. Công nghệ ZK rollup nén hàng nghìn giao dịch vào không gian tối thiểu trên blockchain lớp một, giúp tối ưu hóa lưu trữ và giảm đáng kể chi phí xử lý giao dịch.

Thông lượng giao dịch cao giúp blockchain như Ethereum xử lý khối lượng lớn giao dịch trong thời gian ngắn nhờ ZK rollup. ZK rollup cũng giảm tải quy trình xác thực đòi hỏi tính toán ra khỏi chuỗi chính Ethereum, giảm nguy cơ tắc nghẽn mạng.

Nhược điểm của ZK Rollups

Dù có nhiều ưu điểm, ZK rollup chưa tối ưu chi phí so với một số giải pháp thay thế. Dù rẻ hơn dùng trực tiếp chuỗi lớp một, ZK rollup yêu cầu năng lực tính toán cao hơn so với optimistic rollup. Vì vậy, phí trên mạng ZK rollup thường cao hơn một số phương án lớp 2 cạnh tranh.

Khó tích hợp với các chương trình nâng cao là thách thức khác. Do đòi hỏi kỹ thuật chính xác, phức tạp, hệ thống ZK rollup kém linh hoạt hơn optimistic rollup. Nhà phát triển thường dễ chuyển ứng dụng phi tập trung Ethereum sang optimistic rollup hơn là chỉnh sửa sâu để phù hợp với ZK rollup.

Yêu cầu phần cứng mạnh cho bộ xử lý ZK rollup tạo nguy cơ tập trung hóa mạng lưới. Vì điều kiện tính toán, phần cứng để trở thành bộ xử lý ZK rollup rất cao, số lượng thành viên mạng ZK rollup thấp hơn optimistic rollup, dẫn đến lo ngại về tập trung hóa.

Ví dụ về các dự án ZK Rollup

Công nghệ ZK rollup không ngừng phát triển, nhiều dự án đã nổi lên dẫn đầu lĩnh vực này. Khi cân nhắc triển khai ZK rollup, trader, nhà phát triển thường tìm hiểu token, nền tảng liên quan đến các giải pháp lớp 2 tiêu biểu ứng dụng ZK rollup.

Polygon, trước đây là Matic Network, là giải pháp mở rộng lớp 2 toàn diện trên Ethereum với bộ công cụ phát triển mạnh. Dù Polygon nổi tiếng với sidechain proof-of-stake, nền tảng nay cung cấp giải pháp zkEVM mang lại bảo mật, tốc độ vượt trội của ZK rollup cho toàn hệ sinh thái Ethereum.

StarkWare Industries phát triển hai giải pháp ZK rollup cho nhà phát triển Ethereum: StarkEx và StarkNet. StarkEx là nền tảng phần mềm dịch vụ có kiểm soát, hỗ trợ nhà phát triển ứng dụng phi tập trung tích hợp ZK rollup. Ngược lại, StarkNet là giải pháp phần mềm không kiểm soát, bất kỳ nhà phát triển dApp nào cũng có thể sử dụng triển khai ZK rollup vào ứng dụng.

Immutable X là giải pháp mở rộng lớp 2 riêng cho Ethereum, phục vụ game blockchain, giao dịch NFT bằng công nghệ ZK rollup. Các game nổi tiếng như “Gods Unchained” và “Illuvium” sử dụng hệ thống ZK rollup của Immutable X để đảm bảo bảo mật mạng phi tập trung Ethereum, đồng thời cung cấp tốc độ giao dịch nhanh, phí thấp.

Kết luận

ZK rollup là bước ngoặt công nghệ mở rộng blockchain, mang đến giải pháp cho vấn đề khả năng mở rộng của Ethereum trong khi vẫn bảo toàn nguyên tắc bảo mật, phi tập trung của mạng lưới. Kết hợp xử lý ngoài chuỗi với bằng chứng hợp lệ mật mã, ZK rollup giúp giao dịch được xử lý nhanh, tăng thông lượng, giảm phí so với lớp một. Dù triển khai ZK rollup có mặt đánh đổi – như đòi hỏi tính toán cao, phức tạp tích hợp so với optimistic rollup – mô hình bảo mật vượt trội, hiệu quả vận hành giúp ZK rollup trở thành nền tảng tiềm năng cho Web3. Khi công nghệ ZK rollup hoàn thiện, các dự án nổi bật như Polygon, StarkWare, Immutable X tiếp tục phát triển, giải pháp lớp 2 sáng tạo này sẽ giữ vị trí trung tâm trong hệ sinh thái blockchain, có thể trở thành giải pháp mở rộng chủ đạo cho Ethereum và các hệ thống khác.

FAQ

ZK rollup là gì?

ZK rollup là giải pháp mở rộng lớp 2 sử dụng bằng chứng zero-knowledge để xử lý giao dịch ngoài chuỗi, kế thừa bảo mật blockchain chính, giảm chi phí và xác nhận tức thì.

ZK nghĩa là gì?

ZK là viết tắt của Zero-Knowledge, ý chỉ zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) – công nghệ chứng minh mật mã.

Lợi ích của ZK rollup là gì?

ZK rollup cho khả năng xử lý nhanh, phí gas thấp, mở rộng cao, bảo mật nâng cao, tăng kết nối cho mạng blockchain.

Sự khác biệt giữa optimistic rollup và ZK rollup là gì?

Optimistic rollup giả định giao dịch hợp lệ trừ khi chứng minh được gian lận, còn ZK rollup dùng bằng chứng Zero-Knowledge xác minh tính hợp lệ, tăng riêng tư và bảo mật.