Wiele osób wierzy, że blockchain może przekształcić branże, od finansów, przez łańcuchy dostaw, po opiekę zdrowotną i nie tylko. Jednak pomimo tego, że technologia blockchain istnieje już od ponad dziesięciu lat, wyzwania w dalszym ciągu utrudniają przyjęcie technologii blockchain, a jednym z najpilniejszych jest problem skalowania w celu obsługi milionów transakcji.
Chcąc raz na zawsze pokonać to wyzwanie, ZK-Rollups, czyli Rollupy o zerowej wiedzy, są niezwykle obiecującą koncepcją, której celem jest radykalne zwiększenie przepustowości łańcuchów bloków. ZK-Rollupy to rozwiązania skalujące w warstwie 2, które wykorzystują technologię Zero-Knowledge Proofs, aby zapewnić korzyści wykraczające poza zwykłe zwiększenie przepustowości, zapewniając jednocześnie użytkownikom pełną prywatność.
ZK-Rollups: Wyjaśnienie podstawowej koncepcji
Zk-Rollups korzystają z sieci warstwy 2, która znajduje się nad głównym łańcuchem bloków, gdzie transakcje mogą być wyładowywane i łączone przed przetworzeniem jako jedna, masowa transakcja z powrotem w głównym łańcuchu. Wykorzystują dowody ZK, aby ukryć szczegóły transakcji, weryfikując ich dokładność za pomocą „dowodu ważności” przesyłanego do głównego łańcucha. W ten sposób zmniejszają ogólne obciążenie głównego łańcucha, umożliwiając mu przetworzenie znacznie większej liczby transakcji. Kolejną korzyścią są znacznie niższe opłaty za gaz, ponieważ koszty te rozkładają się na wszystkie łączone transakcje.
Sekretem ZK-Rollups jest zk-SNARK, czyli zwięzły, nieinteraktywny argument wiedzy o zerowej wiedzy, będący techniką kryptograficzną, która umożliwia jednej stronie udowodnienie drugiej, że transakcja jest dokładna, bez ujawniania jakichkolwiek szczegóły tej transakcji.
W skrócie ZK-Rollupy działają w ten sposób:
Użytkownicy zgłaszają swoją transakcję do umowy ZK-Rollup
Operator przetwarza te transakcje poza łańcuchem przed połączeniem ich w partie
Następnie generuje dowód ważności dla całej partii za pomocą zk-SNARKS
Dowód ten wraz ze stanem końcowym pakietu zbiorczego po przetworzeniu wszystkich transakcji jest przesyłany do sieci głównej
Sieć główna weryfikuje dowód ważności i aktualizuje wszystkie portfele biorące udział w tej partii transakcji.
Wreszcie użytkownicy mogą następnie wypłacić swoje środki z inteligentnej umowy zbiorczej
Zalety ZK-Rollupów
ZK-Rollupy zapewniają znaczną przewagę nad starszymi technikami skalowania, takimi jak sidechains i „Optymistyczne Rollupy”, które obecnie przodują w Ethereum.
Podobnie jak ZK-Rollups, Optymistyczne Rollupy również przetwarzają transakcje poza łańcuchem i łączą je w partie w celu przesłania do łańcucha przekaźników. Zamiast jednak korzystać z dowodów ZK, stosują mechanizm odporny na oszustwa, w którym zakłada się, że transakcje są ważne, chyba że ktoś je kwestionuje. Wymaga to wykorzystania „okna” lub okresu, w którym każdy może sprawdzić i zweryfikować transakcje oraz zgłosić sprzeciw, jeśli odkryje, że ktoś oszukuje. Jeśli wyzwanie zakończy się sukcesem, fałszywa transakcja zostanie wycofana, a osoba rzucająca wyzwanie otrzyma nagrodę.
Alternatywą są łańcuchy boczne. Są to niezależne sieci blockchain, które działają równolegle z siecią główną, korzystając z własnych mechanizmów konsensusu, które pozwalają im samodzielnie przetwarzać transakcje. Łączą się z siecią główną za pomocą „dwukierunkowego kołka”, który umożliwia transfer zasobów pomiędzy dwoma łańcuchami.
ZK-Rollupy zapewniają przekonującą przewagę nad optymistycznymi rollupami i sidechainami:
Większa finalność transakcji w porównaniu do Optymistycznych Rollupów, ponieważ zastosowanie dowodów ZK oznacza, że można je zweryfikować natychmiast po przesłaniu do sieci głównej. Okres wyzwania w Optymistycznym Rollupie oznacza, że transakcje zawsze będą opóźnione.
Większe bezpieczeństwo w porównaniu do Sidechains, ponieważ dziedziczą one bezpieczeństwo podstawowej sieci poprzez wykorzystanie dowodów ważności. Sidechainy opierają się na własnych modelach bezpieczeństwa, które są znacznie słabsze niż uznane łańcuchy bloków, takie jak Ethereum.
Obniżone opłaty za gaz to kolejna zaleta ZK-Rollupów w porównaniu do Sidechains. Ponieważ wiele transakcji jest agregowanych w jedną, która jest następnie przetwarzana w głównym łańcuchu, opłata za gaz płacona na rzecz Ethereum może zostać rozłożona na wszystkie transakcje w pakiecie. Łańcuchy boczne nie mogą tego zrobić. Nadal przetwarzają każdą transakcję niezależnie, co oznacza, że użytkownik płaci całą opłatę transakcyjną.
Jaki jest stan ZK-Rollupów?
Kilka projektów wprowadza ZK-Rollupy do głównego nurtu. Jedną z najbardziej obiecujących jest modułowa sieć zkEVM Layer-2, Prom ZkEVM, która stworzyła rozwiązanie obsługujące Ethereum, blockchainy kompatybilne z EVM i blockchainy inne niż EVM.
To szerokie wsparcie jest niezbędne dla Prom ZkEVM, ponieważ jego misją jest zapewnienie interoperacyjności we wszystkich głównych łańcuchach bloków. Jego architektura pozwala na jednoczesne przesyłanie dowodów ważności do dwóch łańcuchów bloków jednocześnie.
Zastosowanie przez Prom ZkEVM rekursywnej technologii STARK okazało się zarówno niezwykle skalowalne, jak i bardzo ekonomiczne, a jej wysoki stopień interoperacyjności ułatwia życie programistom Web3. Co więcej, obsługuje także funkcje „abstrakcji konta” włączone w standardzie ERC-4337, dzięki czemu dApps może wdrażać przyjazne dla użytkownika funkcje, takie jak tradycyjne metody odzyskiwania konta oparte na poczcie e-mail.
zkSync to kolejna duża nazwa w przestrzeni ZK-Rollup. Jako jedna z najwcześniejszych implementacji ZK-Rollup ma znaczącą przewagę jako pierwszy na rynku, co pomogło w przyspieszeniu jej przyjęcia, przekonując setki programistów dApp obietnicą 2000 transakcji na sekundę.
Te imponujące prędkości są poparte silnym bezpieczeństwem, które zkSync dziedziczy po Ethereum, oraz niskimi opłatami transakcyjnymi. Co więcej, wielu programistów uważa, że dojrzałe pakiety zbiorcze zkSync są łatwiejsze do wdrożenia, co oznacza, że dApps może obsługiwać bezproblemowe przesyłanie zasobów między łańcuchami EVM bez żadnych opóźnień.
Bardziej wyspecjalizowane pakiety ZK-Rollup, takie jak Immutable X, koncentrują się na niszowych przypadkach użycia w Ethereum, takich jak gry Web3. Jest skierowany do gier typu blockchain, które wykorzystują NFT jako postacie, broń i akcesoria w grze. W wielu grach te aktywa są niezwykle niedrogie, dlatego istnieje potrzeba ograniczenia opłat transakcyjnych do minimum. Właśnie dlatego Immutable X jest preferowany przez setki gier typu blockchain. Umożliwia graczom natychmiastowe kupowanie i sprzedawanie tanich aktywów przy znikomych opłatach.
Ponadto gracze korzystający z gier typu blockchain muszą mieć możliwość natychmiastowego przeprowadzania transakcji. Chcą mieć możliwość zakupu nowej broni lub przedmiotu i natychmiastowego użycia ich w następnej grze. Robi to Immutable X, mogąc poszczycić się niesamowitą szybkością 9000 transakcji na sekundę. Dodatkową korzyścią jest to, że Immutable X twierdzi, że NFT w jego sieci są neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla dzięki wysoce wydajnemu mechanizmowi konsensusu opartego na potwierdzeniu stawki.
Osiągnięto skalowalność Blockchain
Postęp projektów takich jak Prom ZkEVM, zkSync i Immutable X pokazuje, jak ZK-Rollups osiągnęły poziom dojrzałości wymagany, aby technologia mogła wejść do głównego nurtu. ZK-Rollupy oferują więcej niż tylko obietnice – aktywnie przekształcają blockchainy, pozwalając im osiągnąć skalę, jednocześnie zwiększając bezpieczeństwo i prywatność każdego użytkownika.
Wykorzystując najnowocześniejsze możliwości zabezpieczeń ZK, ZK-Rollups zapewniają dApps potężny, wszechstronny, bezpieczny i chroniący prywatność sposób skalowania na dowolnym łańcuchu bloków.