ZK-Rollups: Hiểu về giải pháp mở rộng hứa hẹn cách mạng hóa Layer 2

Vấn đề mở rộng mà các blockchain đang đối mặt

Sự áp dụng rộng rãi của tiền điện tử đã phơi bày một điểm yếu cơ bản: hầu hết các blockchain không thể xử lý giao dịch đủ nhanh. Khi mạng bị tắc nghẽn, hai điều xảy ra một cách không thể tránh khỏi: phí giao dịch tăng vọt và trải nghiệm của người dùng bị suy giảm.

Có hai con đường để giải quyết điều này. Các giải pháp Lớp 1 điều chỉnh trực tiếp blockchain ( như sharding trên Ethereum), chia sẻ khối lượng công việc. Các giải pháp Lớp 2, ngược lại, hoạt động trên blockchain hiện có, xử lý giao dịch ngoài chuỗi và sau đó chỉ ghi lại kết quả cuối cùng. Rollups là triển khai phổ biến nhất của Lớp 2.

Rollups là gì và tại sao lại có hai loại?

Rollups nhóm hàng trăm giao dịch thành một giao dịch duy nhất, giảm đáng kể tải trọng trên blockchain cơ sở. Tuy nhiên, có hai cách tiếp cận khác nhau:

Rollups lạc quan ( như Optimism, Arbitrum và opBNB) giả định rằng tất cả các giao dịch đều hợp lệ theo mặc định. Để xác minh chúng, họ mong đợi một khoảng thời gian thách thức nơi mạng có thể phản đối các giao dịch nghi ngờ. Phương pháp này dễ triển khai hơn, nhưng lại gây ra độ trễ.

ZK-rollups ( như zkSync và Starknet) hoạt động theo cách đối lập: xác thực mỗi giao dịch ngay lập tức bằng cách sử dụng một kỹ thuật mật mã gọi là Zero-Knowledge Proofs. Không yêu cầu thời gian chờ, nhưng chúng phức tạp hơn đáng kể để thực hiện.

Zero-Knowledge Proofs: Công nghệ đứng sau các ZK-rollups

Các Bằng Chứng Không Biết (ZKP) là những công cụ mật mã cho phép chứng minh rằng một điều gì đó là đúng mà không tiết lộ chi tiết về cách mà điều đó đúng. Một bên (người thử nghiệm) chứng minh cho một bên khác (người xác minh) tính xác thực của một tuyên bố mà vẫn giữ cho nó hoàn toàn ẩn danh.

Để hoạt động đúng cách, tất cả ZKP phải đáp ứng ba đặc điểm:

1. Tính toàn vẹn: Nếu tuyên bố là đúng và cả hai bên đều hành động đúng, thì bằng chứng sẽ luôn xác nhận tính xác thực của nó.

2. Sự vững chắc: Một người thử nghiệm không trung thực gần như không thể lừa dối người kiểm tra, trừ khi trong những tình huống cực kỳ hiếm hoi.

3. Kiến thức không: Khía cạnh quan trọng nhất. Khi kết thúc, người kiểm tra chỉ biết liệu điều gì đó có đúng hay không, nhưng không nhận được bất kỳ thông tin nào về cái mà họ đã thử.

Quá trình hoạt động trong ba giai đoạn: đầu tiên, người thử nghiệm cung cấp một “nhân chứng” (thông tin bí mật mà chỉ mình anh ta biết); thứ hai, người xác minh đưa ra các câu hỏi ngẫu nhiên dựa trên nhân chứng đó; cuối cùng, người thử nghiệm trả lời đúng, chứng minh rằng họ nắm giữ thông tin mà không tiết lộ nó.

ZK-rollups thực sự hoạt động như thế nào

ZK-rollups kết hợp hợp đồng thông minh trên chuỗi với máy ảo ngoài chuỗi. Hợp đồng chính trên Ethereum lưu trữ các khối của rollup và quản lý các khoản tiền gửi, trong khi một hợp đồng xác minh xác thực các bằng chứng mật mã. Đồng thời, các máy tính ngoài chuỗi thực hiện các giao dịch độc lập, tạo ra các bằng chứng sau đó được trình bày trên chuỗi cơ sở.

Lợi thế nằm ở chỗ Ethereum không bị quá tải với mỗi giao dịch nhỏ. Thay vào đó, nó nhận được các bản tóm tắt nén chứa toàn bộ thông tin đã được xác thực bằng cách mã hóa.

Lợi ích cụ thể của ZK-rollups

Tăng tốc độ: Khi xử lý giao dịch trong một môi trường máy tính tối ưu bên ngoài chuỗi, hiệu suất tổng thể tăng lên đáng kể.

Tắc nghẽn mạng ít hơn: Các nút Ethereum chỉ cần lưu trữ các chứng minh mật mã ngắn gọn thay vì dữ liệu giao dịch đầy đủ, giải phóng tài nguyên.

Phí giảm: Với ít tắc nghẽn hơn, chi phí giao dịch giảm tương ứng.

An ninh được tăng cường: Khác với các sidechains, ZK-rollups cho phép người dùng rút tiền ngay cả khi mạng rollup gặp sự cố, giữ chúng dưới sự kiểm soát của blockchain cơ sở.

Xác thực ngay lập tức: Vì chỉ có các bài kiểm tra tính hợp lệ yêu cầu xác minh, nên không tồn tại khoảng thời gian thách thức mà đặc trưng cho các rollup lạc quan.

Những hạn chế mà công nghệ này vẫn đang phải đối mặt

Nhược điểm chính là sự phức tạp: ZK-rollups đòi hỏi toán học mật mã tinh vi và khó phát triển cũng như triển khai hơn so với các đối tác lạc quan.

Ngoài ra, chúng vẫn bị ràng buộc bởi các hạn chế của lớp cơ sở. Nếu Ethereum bị tắc nghẽn, các ZK-rollups cũng sẽ nhận thấy điều đó.

Cuối cùng, mỗi triển khai của Capa 2 đều góp phần vào sự phân mảnh thanh khoản. Nếu giá trị được phân tán giữa nhiều rollup, các giao thức riêng lẻ có thể gặp phải vấn đề về độ sâu thị trường.

Tại sao một số người chọn lạc quan và những người khác chọn ZK?

Các rollups lạc quan đã giành được sự chấp nhận sớm vì chúng tương đối dễ xây dựng. Các nhà phát triển đánh đổi tốc độ để đổi lấy việc triển khai nhanh hơn. Các ZK-rollups, mặc dù vượt trội về hiệu suất lý thuyết, đòi hỏi một mức độ tinh vi kỹ thuật cao hơn nhiều, hạn chế sự chấp nhận hiện tại của chúng.

Tuy nhiên, khi công nghệ trưởng thành và nghiên cứu tiến triển, các ZK-rollups đang trở thành giải pháp chiếm ưu thế trong dài hạn.

Kết luận: Tương lai của khả năng mở rộng blockchain

Khả năng mở rộng không phải là một đặc điểm tùy chọn trong blockchain, mà là một nhu cầu cơ bản. ZK-rollups đại diện cho một bước tiến khái niệm đáng kể, kết hợp giữa quyền riêng tư mật mã và hiệu suất vượt trội. Độ phức tạp hiện tại của chúng không phải là một điểm yếu vĩnh viễn, mà thực sự là một đặc điểm sẽ được tinh chỉnh theo thời gian.

Đối với những ai đang tìm cách hiểu các thế hệ công nghệ blockchain tiếp theo, việc hiểu cách hoạt động của ZK-rollups không còn là tùy chọn mà là điều cần thiết. Cách tiếp cận mở rộng quy mô Lớp 2 này đang định nghĩa lại những gì có thể trong tài chính phi tập trung.