WYJAŚNIENIE ROLLUPÓW: OPTYMISTYCZNE KONTRA ZK I ICH ROLA W SKALOWANIU

Czym są rollupy blockchain?

Rollupy blockchain to rozwiązania skalujące warstwy 2, zaprojektowane w celu zwiększenia przepustowości transakcji i obniżenia kosztów w blockchainach warstwy 1, takich jak Ethereum. Odciążając wykonywanie i obliczenia z łańcucha bazowego, przy jednoczesnym zachowaniu gwarancji bezpieczeństwa, rollupy znacząco poprawiają wydajność sieci blockchain.

Zamiast przetwarzać wszystkie transakcje bezpośrednio w sieci głównej Ethereum, rollupy wykonują transakcje poza łańcuchem i grupują (lub „rollupują”) wiele transakcji w jedną partię danych. Ten pakiet danych jest następnie publikowany z powrotem w łańcuchu warstwy 1, zapewniając przejrzystość i ostateczność rozliczeń.

Rollupy mają kluczowe znaczenie dla rozwiązania problemów ze skalowalnością bez poświęcania decentralizacji lub bezpieczeństwa. Zachowują one kompatybilność z inteligentnymi kontraktami Ethereum i mechanizmami konsensusu, jednocześnie znacząco zwiększając przepustowość transakcji i obniżając opłaty za gaz dla użytkowników i deweloperów.

Istnieją dwa główne typy zestawień: optymistyczne i z zerową wiedzą (ZK). Każdy z nich wykorzystuje inną metodę weryfikacji poprawności transakcji poza łańcuchem przed ich sfinalizowaniem w łańcuchu.

Przyjrzyjmy się, jak działają i dlaczego są ważne.

Dlaczego rollupy są ważne

• Skalowalność: Rollupy przetwarzają setki, a nawet tysiące transakcji poza łańcuchem, zmniejszając obciążenie warstwy 1 i umożliwiając szybsze wykonywanie.
• Oszczędność kosztów: Użytkownicy płacą znacznie niższe opłaty transakcyjne, dzieląc koszty gazu warstwy 1 na wiele pakietów transakcji.
• Bezpieczeństwo: Ponieważ rollupy dziedziczą zabezpieczenia warstwy 1, użytkownicy korzystają z solidnej warstwy konsensusu Ethereum bez uszczerbku dla bezpieczeństwa w łańcuchu.
• Kompatybilność z aplikacjami zdecentralizowanymi: Rollupy zachowują zgodność z EVM i obsługują standardowe inteligentne kontrakty Solidity, umożliwiając łatwe wdrażanie istniejących zdecentralizowanych aplikacji z minimalnymi modyfikacjami.

Wraz ze wzrostem aktywności w łańcuchu bloków, oczekuje się, że rollupy staną się centralnym elementem infrastruktury skalowalności blockchain.

Jak działają optymistyczne rollupy?

Optymistyczne rollupy działają w oparciu o filozofię „zaufaj, ale sprawdź”. Zakładają, że transakcje przesłane poza łańcuchem są prawidłowe, chyba że udowodni się inaczej. Operator publikuje partie transakcji i towarzyszące im stany źródłowe w sieci głównej Ethereum, bez bezpośredniego dowodu. Nazwa „optymistyczny” odzwierciedla to domyślne założenie o uczciwości.

Jednak, aby zapewnić bezpieczeństwo, każda partia transakcji przechodzi okres kwestionowania – okno czasowe, w którym każdy może zakwestionować oszukańcze transakcje, przesyłając dowód oszustwa. Jeśli dowód oszustwa zostanie zaakceptowany, nieprawidłowy stan zostanie odrzucony, a podsumowanie zostanie odpowiednio zaktualizowane, co potencjalnie ukara nieuczciwego użytkownika.

Kluczowe cechy optymistycznych podsumowań

• Dowody oszustwa: Rozstrzyganie sporów zależy od wykrycia i udowodnienia nieprawidłowych transakcji po ich przesłaniu.
• Okres kwestionowania: Ostateczność jest opóźniona (zwykle o tydzień), aby umożliwić weryfikację i zapobiec fałszywym aktualizacjom.
• Zgodność z EVM: Optymistyczne podsumowania natywnie obsługują standardy programistyczne Ethereum, umożliwiając proste wdrożenie DApp.
• Przykłady: Do popularnych implementacji optymistycznych podsumowań należą Optimism i Arbitrum.

Pomimo opóźnień w wypłacaniu środków spowodowanych oknem testowym, optymistyczne rollupy stały się popularne w aplikacjach ogólnego przeznaczenia, szczególnie w DeFi i grach. Ich główne zalety to łatwość integracji, zdecentralizowane gwarancje bezpieczeństwa i niższe koszty transakcji.

Korzyści i ograniczenia

Optymistyczne rollupy znacząco obniżają opłaty transakcyjne i zmniejszają przeciążenie sieci. Deweloperzy korzystają ze znanego zestawu narzędzi, ponieważ adaptacja istniejących kontraktów Ethereum wiąże się z minimalnym obciążeniem. Jednak dłuższa finalizacja dzięki oknu zabezpieczającemu przed oszustwami i konieczność weryfikacji przez uczciwych uczestników to kompromisy, które należy wziąć pod uwagę.

Te kompromisy utorowały drogę do wzrostu zainteresowania rollupami z zerową wiedzą, które oferują szybszą finalizację kosztem złożoności.

Zrozumienie zwijania ZK

Zwijanie ZK z wiedzą zerową (ZK-rollup) wykorzystuje dowody kryptograficzne – a konkretnie zwięzłe, nieinteraktywne argumenty wiedzy z wiedzą zerową (zk-SNARK lub zk-STARK) – w celu udowodnienia ważności transakcji poza łańcuchem. Dowody te są generowane dla każdej spakowanej partii transakcji i przesyłane do sieci głównej Ethereum wraz ze zwiniętymi danymi.

Kluczową zaletą jest natura tych dowodów: zwijanie ZK nie wymaga obalenia ani okna kwestionowania. Zamiast tego, zmiany stanu są weryfikowane natychmiast po zatwierdzeniu dowodu kryptograficznego przez łańcuch Ethereum.

Kluczowe cechy ZK-Rollups

• Dowody poprawności: Każdy pakiet danych zawiera zwięzły dowód gwarantujący poprawność całego zestawu transakcji.
• Natychmiastowa ostateczność: Brak opóźnień w rozliczeniu, ponieważ dowód z góry potwierdza poprawność.
• Zwiększone bezpieczeństwo: Mniejsze poleganie na uczestnikach sieci w zakresie wykrywania nieprawidłowych partii.
• Przykłady: Główne protokoły ZK-Rollups to zkSync, Polygon zkEVM i Scroll.

ZK-rollupy są szczególnie przydatne w aplikacjach wymagających wysokiego poziomu bezpieczeństwa, szybkiego rozliczania i prywatności. Chociaż wiążą się z większą złożonością infrastruktury i narzutem obliczeniowym, ostatnie postępy uczyniły je coraz bardziej dostępnymi dla programistów i skalowalnymi w szerszym zakresie przypadków użycia.

Korzyści i wyzwania

Zalety: Natychmiastowe wypłacenie środków, większa skalowalność i większa odporność na oszustwa, ponieważ ważność jest weryfikowana przed akceptacją. Wymagane jest mniejsze zaufanie do podmiotów zewnętrznych.

Wady: Wyższy początkowy koszt obliczeniowy generowania dowodów; Historycznie rzecz biorąc, ograniczone wsparcie dla obliczeń ogólnego przeznaczenia (choć projekty takie jak zkEVM obecnie rozwiązują ten problem).

Dodatkowo, integracja logiki zerowej wiedzy z aplikacjami zdecentralizowanymi (DApps) wymaga specjalistycznych umiejętności i zasobów programistycznych. Jednak wraz z rozwojem narzędzi, zk-rollupy mają szansę stać się dominującym rozwiązaniem długoterminowym ze względu na swoją wydajność i minimalizację zaufania.

Przyszłość ZK-Rollupów

Podczas gdy optymistyczne rollupy dobrze sprawdzają się we współczesnych aplikacjach Ethereum, ZK-rollupy oferują głębszy potencjał innowacji. Od transakcji skoncentrowanych na prywatności po skalowalne aplikacje klasy korporacyjnej, ZK-rollupy mogą stanowić podstawę infrastruktury Web3 nowej generacji w miarę rozwoju narzędzi kryptograficznych.