Що таке ZK Rollups?

Zero knowledge rollups — це значний технологічний прорив у масштабуванні блокчейнів, насамперед для мережі Ethereum. У міру розвитку екосистеми криптовалюти інфраструктура другого рівня стала ключовою для вирішення проблем високих комісій та перевантажень головної мережі Ethereum. Серед сучасних рішень zero knowledge rollups вирізняються як одна з найбільш перспективних технологій для досягнення масштабованості із збереженням безпеки та децентралізації.

Що таке криптовалютний rollup?

Rollup — це група криптовалютних транзакцій, що обробляється поза основною мережею блокчейна. Назва походить від концепції "згортання" кількох переказів криптовалюти в один цифровий пакет. Rollups, на відміну від транзакцій на блокчейнах першого рівня, таких як Ethereum, використовують спеціалізоване програмне забезпечення для перевірки та впорядкування даних про перекази поза мережею, перш ніж передати їх на основний блокчейн.

Механізм rollup передбачає, що протоколи другого рівня надсилають пакети транзакцій на блокчейн першого рівня у визначений час для остаточного підтвердження. Щоб зберегти принципи децентралізації, які є основою блокчейну, L2-рішення застосовують смартконтракти для комунікації з пов'язаним блокчейном L1.

Rollups забезпечують дві ключові переваги для блокчейн-мереж. Перша — зменшення навантаження та ризику перевантаження основної мережі завдяки виконанню транзакцій поза блокчейном. Це дозволяє мережі залишатися стабільною у періоди високої активності. Друга — використання складних технологій стиснення, які компактно упаковують великі обсяги даних, оптимізуючи використання блокспейсу на мережах L1. У сукупності ці властивості підвищують ефективність криптовалютних мереж: підтвердження стає швидшим, пропускна здатність — вищою, а комісії для користувачів — нижчими. Додатково перенесення активності з основної мережі зменшує ймовірність серйозних заторів у блокчейнах першого рівня.

Що таке ZK Rollup?

Zero knowledge rollups названі на честь "zero-knowledge proofs" — особливої методики перевірки, яку ці системи використовують перед передачею транзакцій у блокчейн. Архітектура zero knowledge rollup передбачає, що комп'ютери в мережі виконують складні обчислення поза блокчейном до передачі історії криптовалютних платежів на основний блокчейн. Коли процесор ZK передає rollup у головну мережу, він додає "validity proof" — криптографічний сертифікат, який засвідчує правильність організації та перевірки транзакцій.

Термін "zero knowledge" підкреслює особливе положення вузлів-валідаторів на блокчейні першого рівня, таких як Ethereum. Валідатори не мають власної інформації щодо отриманих транзакцій, але validity proofs слугують незаперечним доказом, що ZK-процесори витратили значні обчислювальні ресурси для перевірки. Це схоже на королівську печатку на листі: отримувачі спочатку перевіряють печатку, а потім приймають зміст як справжній. Так само блокчейни першого рівня перевіряють validity proof перед записом платіжних даних у розподілену книгу.

Як працює ZK Rollup?

Механіка zero knowledge rollups нагадує proof-of-work консенсус, що лежить в основі Bitcoin. В моделі PoW майнери використовують потужне обладнання для розв'язання складних алгоритмічних задач, створюючи бар'єр для зловмисників і захищаючи історію транзакцій Bitcoin. Zero knowledge rollups працюють за схожим принципом: процесори виконують інтенсивні обчислення для отримання validity proof для пакетів транзакцій.

Головна відмінність zero knowledge rollups і PoW-блокчейнів, таких як Bitcoin, — середовище виконання. Zero knowledge rollups діють повністю поза основною мережею блокчейна, обробляючи транзакції на окремому рівні. Всі дані транзакцій стискаються поза мережею і передаються у головний блокчейн через смартконтракти. Незважаючи на різну архітектуру, принцип перевірки у zero knowledge rollups і PoW-мережах ідентичний — для підтвердження транзакцій потрібна значна обчислювальна робота.

ZK Rollups проти Optimistic Rollups

Optimistic rollups — це інший підхід до масштабування другого рівня, який також обробляє криптовалютні транзакції поза мережею до надсилання їх на блокчейн першого рівня. Відмінність zero knowledge rollups і optimistic rollups — у філософії верифікації. Zero knowledge rollups надають validity proof для кожного пакета транзакцій, а optimistic rollups вважають всі записи достовірними за замовчуванням, тобто "optimistic".

Якщо optimistic rollups не перевіряють транзакції наперед, як валідатори L1 гарантують їхню цілісність? Деталі відрізняються залежно від реалізації, але всі optimistic rollups використовують "fraud proof" (доказ шахрайства) замість validity proof. Вузли активно моніторять потенційні проблеми; якщо виявляють підозрілу активність, помічають транзакцію для внутрішньої перевірки. Історія транзакцій у rollup залишається в очікуванні та не записується у головний блокчейн, доки мережа не переконається у відсутності підтверджених шахрайських дій.

Протоколи optimistic rollup застосовують економічні стимули та штрафи для запобігання зловживанням: вузли зазвичай мають внести заставу у криптовалюті для подання транзакцій або запиту fraud proof. Якщо система другого рівня визнає транзакцію недійсною, заставлену криптовалюту конфіскують у несумлінного вузла та винагороджують того, хто повідомив про шахрайство.

Недолік optimistic rollups — тривалість фіналізації транзакцій. Такі системи працюють повільніше за zero knowledge rollups, оскільки пакети не потрапляють у блокчейн до завершення fraud proof. У деяких випадках користувачі змушені чекати понад тиждень, навіть якщо історія транзакцій не містить проблем. Водночас optimistic rollups більш адаптивні у криптовалютній екосистемі, ніж zero knowledge rollups, через нижчі обчислювальні вимоги. Оскільки вони припускають дійсність транзакцій за замовчуванням, їм не потрібно генерувати validity proof для кожної операції.

Переваги та недоліки ZK Rollups

Zero knowledge rollups — це технологічний прорив у блокчейнах, але, як і будь-яке масштабуюче рішення, вони мають компроміси. Трейдерам і розробникам слід ретельно оцінити переваги й недоліки zero knowledge rollups щодо інших рішень другого рівня перед впровадженням.

Переваги ZK Rollups

Zero knowledge rollups забезпечують максимальну безпеку порівняно з іншими рішеннями для масштабування. На відміну від optimistic rollups, які використовують теорію ігор і періоди оскарження, zero knowledge rollups не залежать від таких методів для перевірки транзакцій. Завдяки validity proofs учасники мережі завжди передають перевірені дані на блокчейн першого рівня, виключаючи ризик потрапляння недійсних транзакцій у основну мережу.

Технологія дозволяє значно знижувати комісії. Zero knowledge rollups ефективно стискають тисячі транзакцій у мінімальний обсяг даних на блокчейні першого рівня. Це забезпечує економічну доступність блокчейна для ширшого кола користувачів через оптимізацію дискового простору та зменшення витрат на обробку транзакцій.

Крім того, zero knowledge rollups прискорюють обробку транзакцій для блокчейнів, таких як Ethereum, дозволяючи мережам обслуговувати більші обсяги операцій за менший час. Вони також зменшують навантаження на головний ланцюг Ethereum, знижуючи ризик перевантаження та покращуючи продуктивність.

Недоліки ZK Rollups

Попри переваги, zero knowledge rollups не такі економічні, як деякі альтернативи. Хоч вони дешевші за прямі транзакції на блокчейні першого рівня, zero knowledge rollups потребують більше обчислювальних ресурсів, ніж optimistic rollups. Тому комісії у zero knowledge rollup-мережах трохи перевищують рівень інших рішень другого рівня.

Інтеграційні труднощі також впливають на розробників. Через високу технічну складність та криптографічні вимоги zero knowledge rollups менш гнучкі, ніж optimistic rollups. Розробникам часто доводиться значно модифікувати код при перенесенні децентралізованих застосунків Ethereum на платформи zero knowledge rollup.

Крім того, для роботи процесором ZK потрібна потужна апаратна інфраструктура. Високі вимоги до обладнання створюють бар'єр для входу та зменшують кількість учасників у мережах ZK порівняно з optimistic rollups. Менша концентрація процесорів ZK може підвищувати ризик центалізації, що суперечить основним принципам блокчейн-технології.

Приклади проєктів ZK Rollup

Технологія zero knowledge rollup продовжує розвиватися, і низка проєктів вже стали лідерами у цій галузі. Трейдери й розробники перед вибором zero knowledge rollups досліджують токени рішень другого рівня, зокрема ці відомі приклади.

Polygon, раніше Matic Network, — це комплексне рішення для масштабування Ethereum другого рівня з розвинутим набором інструментів для розробників. Платформа спершу стала відомою завдяки proof-of-stake сайдчейну, а сьогодні пропонує zkEVM, що забезпечує безпеку та швидкість zero knowledge rollups для екосистеми Ethereum.

StarkWare Industries створила два окремі рішення zero knowledge rollup для розробників Ethereum: StarkEx і StarkNet. StarkEx — permissioned SaaS-платформа, яка дозволяє впроваджувати ZK-технологію у децентралізовані проєкти. StarkNet — permissionless програмний рівень для інтеграції можливостей zero knowledge rollup у децентралізовані застосунки, забезпечуючи більшу доступність і гнучкість.

Immutable X — рішення для масштабування Ethereum другого рівня, що спеціалізується на застосуванні zero knowledge rollup у блокчейн-іграх та NFT-торгівлі. Відомі ігри, як "Gods Unchained" та "Illuvium", використовують інфраструктуру Immutable X, щоб забезпечити надійну безпеку Ethereum і водночас — швидкі транзакції та низькі комісії для користувачів.

Висновок

Zero knowledge rollups — це революційне рішення для масштабування блокчейнів, що вирішує ключові проблеми мереж першого рівня, зокрема Ethereum. Поєднуючи криптографічну перевірку через validity proof та ефективну обробку транзакцій поза блокчейном, zero knowledge rollups забезпечують підвищену безпеку, зниження витрат і збільшення пропускної здатності. Попри певні обмеження — вищі вимоги до обчислювальних ресурсів і складність інтеграції порівняно з optimistic rollups — їхня архітектура робить zero knowledge rollups провідним рішенням для майбутнього масштабування блокчейнів. Зростаюча екосистема проєктів, таких як Polygon, StarkWare і Immutable X, демонструє розвиток і розширення цієї технології у криптовалютному середовищі. Підтримка від лідерів галузі, включно зі співзасновником Ethereum Віталіком Бутеріним, зміцнює позиції zero knowledge rollups як основного рішення масштабування другого рівня для Web3-застосунків. У міру вдосконалення технології та доступності інструментів розробки zero knowledge rollups відіграватимуть дедалі важливішу роль у забезпеченні масштабованості блокчейн-мереж для масового використання із збереженням принципів безпеки та децентралізації криптовалютної екосистеми.

FAQ

Що таке zero-knowledge rollup?

Рішення для масштабування другого рівня, яке обробляє транзакції поза блокчейном і використовує криптографічні докази для забезпечення безпеки та зниження витрат. Наслідує безпеку основного блокчейна й забезпечує миттєву фіналізацію.

Який приклад ZK rollup?

Відомий приклад ZK rollup — zkSync, який застосовує IPFS для доступності даних. Інші приклади — StarkWare і ZkPorter.

У чому різниця між rollup і ZK?

Rollups — це рішення для масштабування другого рівня. ZK-rollups використовують zero-knowledge proofs для перевірки транзакцій, optimistic rollups — припускають їхню дійсність. ZK-rollups швидші й ефективніші для виведення коштів.

У чому різниця між zero-knowledge rollups і optimistic rollups?

Zero-knowledge rollups застосовують криптографічні докази для перевірки транзакцій перед передачею, забезпечуючи миттєву фіналізацію. Optimistic rollups вважають транзакції дійсними, якщо їх не оскаржено, і використовують fraud proofs для захисту мережі.