Przewodnik po ZK-Rollups: Skalowalność ETH — i dlaczego jest to kolejna wielka narracja

Skalowalność jest głównym problemem dlaEthereum i większości projektów blockchain. Wraz ze wzrostem liczby intensywnie obliczeniowo procesów w głównym łańcuchu bloków, zatyka sieć i sprawia, że transakcje są powolne i kosztowne. To szkodzi doświadczeniu użytkownika i ekosystemowi Ethereum jako całości. Może jednak istnieć rozwiązanie problemu skalowalności dla Ethereum: ZK-Rollups. W tym artykule przedstawimy ZK-Rollups oraz ich zalety i ograniczenia, a także porównamy je z innymi rozwiązaniami skalującymi, badając jednocześnie najlepsze monety ZK-Rollup.

Czym są ZK-Rollups? 

ZK-Rollups to inteligentne kontrakty, które wdrażają rozwiązania skalowania EthereumLayer 2 w celu bardziej wydajnego przetwarzania transakcji w blockchain.

Aby zrozumieć ZK-Rollups, musisz mieć podstawową ogólną wiedzę na temat agregacji i dlaczego są one kluczem do rozwiązań skalowalności warstwy 2 Ethereum.Rozwiązania warstwy 2 są oparte na łańcuchu wtórnym zamiast łańcucha głównego.

Agregacje są jednymi z najpopularniejszych rozwiązań warstwy 2, ponieważ zapewniają wysoką przepustowość (transakcje na sekundę), bez poświęcania bezpieczeństwa lub decentralizacji. Osiągają to, przenosząc intensywnie obliczeniowe procesy z Ethereummainnet (warstwa 1) do łańcucha bocznego (warstwa 2). Zestawienie przesyła wystarczającą ilość danych do łańcucha głównego, aby każdy uczestnik mógł odtworzyć stany transakcji i wykryć nieważność lub błędy. Bezpieczeństwo nie jest zagrożone, ponieważ dane transakcji są przechowywane w łańcuchu głównym Ethereum.

Pakiet ZK-Rollups – lub „zwiń” – dane transakcji w pojedynczy blok i przetwarzaj je z łańcucha głównego, aby ułatwić zatory. Uczestnicy sieci zwani transaktorami i przekaźnikami przetwarzają te dane, weryfikując je i przesyłając do sieci głównej.

Transactors przesyła do sieci swoje dane transakcyjne – które składają się z indeksowanego adresu, wartości, opłaty sieciowej i nonce (numeru używanego tylko raz). Indeksowany adres wykorzystuje mniej zasobów przetwarzania, a inteligentne kontrakty łączą te adresy z drzewami Merkle, strukturami danych, które zapewniają, że danych nie można fałszować w ramach ZK-Rollup. ZK-Rollup ma dwa drzewa Merkle: jedno, które rejestruje konta, a drugie, które przechowuje wartości transakcji. Jest to również efektywne wykorzystanie mocy obliczeniowej i czasu.

Przekaźniki tworzą agregacje poprzez agregację transakcji. Tworzą oni azero-wiedzę , zwięzły, nieinteraktywny argument wiedzy (ZK-SNARK), dowód, który zatwierdza transakcje poprzez porównanie stanu blockchain przed i po. ZK-SNARK to nowy sposób udowodnienia posiadania określonych informacji bez ujawniania tych informacji i bez interakcji biegłego z weryfikatorem. Przekaźnik przekazuje wyniki dowodu do łańcucha głównego w sprawdzalnymhash . Przekaźniki muszą kryptowaluty w inteligentny kontrakt, aby zachęcać do uczciwości. Wszelkie oszustwa przyciągają utratę zarabianych funduszy, zniechęcając złych przestępców i zmniejszając potrzebę częstych sporów.

ZK-Rollups to bardziej efektywne wykorzystanie przestrzeni blockchain, ponieważ wymagają mniejszego przechowywania niż tradycyjne inteligentne kontrakty, ponieważ potrzebna jest „zero wiedzy” na temat danych całej transakcji. Potrzebują tylko dowodu walidacji, co sprawia, że walidacja jest szybsza i tańsza, ponieważ uwzględniane są minimalne dane. Transakcje zostały już zweryfikowane w łańcuchu bocznym, co automatycznie weryfikuje je w łańcuchu głównym. Weryfikacja przy użyciu ZK-Rollup wymaga mniej danych, co jest szybsze i tańsze niż realizacja transakcji w głównym łańcuchu Ethereum.

Korzyści i ograniczenia ZK-Rollups

Tańsze i szybsze, ZK-Rollups oferuje jedne z najlepszych rozwiązań skalowania warstwy 2 Ethereum. Oto główne zalety:

• Szybszy czas finalizacji transakcji: ZK-Rollups oferuje szybszy czas finalizacji transakcji (czas potrzebny użytkownikowi na uzyskanie potwierdzenia, że transakcja blockchain nie zostanie zmieniona ani anulowana). Sieć Ethereum natychmiast weryfikuje zaktualizowany stan po wysłaniu dowodów ważności.

• Zwiększona przepustowość i skalowalność: ZK-Rollups zwiększa przepustowość i skalowalność, ponieważ każda transakcja zawiera minimalne dane. ZK-Rollup kompiluje wszystkie transakcje w jeden, który jest następnie weryfikowany na podstawie dowodu ważności. W rezultacie między węzłami musi być komunikowany tylko najnowszy stan, co umożliwia szybsze i bardziej wydajne przetwarzanie.

• Tańsze opłaty transakcyjne: ZK-Rollups umożliwia bardziej przystępne cenowo opłaty transakcyjne. Użytkownicy dzielą się kosztami gazu między sobą, ponieważ ich transakcje są połączone lub „zwinięte”. Przy wystarczającej liczbie użytkowników opłaty za gaz mogą kosztować tylko kilka centów, ponieważ ZK-Rollup może łączyć prawie nieskończoną liczbę transakcji

• Krótsze czasy wypłaty: ZK-Rollups pozwala na szybkie wypłaty, ponieważ używa dowodu ważności do uwierzytelniania danych transakcji i nie wymaga okresu wyzwania. 

• Zdecentralizowany, ale bezpieczny: ZK-Rollups to „zero wiedzy”, więc do pobrania danych potrzebny jest tylko dowód ważności, zamiast całych danych transakcyjnych. Ponieważ potwierdzenie ważności jest przechowywane w warstwie 1, agregacja może zwiększyć skalowalność, zachowując bezpieczny i zdecentralizowany charakter warstwy. Równoległe obliczanie bloków również zachęca do decentralizacji.

Dzięki innowacyjnemu podejściu protokół ZK-Rollup obiecuje być przyszłością skalowania warstwy 2. Oczywiście nie jest to bez wad. ZK-Rollups przedstawia pewne ograniczenia, które należy pokonać, aby osiągnąć przyjęcie głównego nurtu:

• Złożone sprawdzanie ważności: Obliczenie dowodu ważności bez wiedzy jest trudne i czasochłonne. Dlatego, aby uzyskać maksymalną przepustowość, ZK-Rollups wymaga optymalizacji danych. Ponadto złożona matematyka dowodów ważności ZK ogranicza funkcjonalność ZK-Rollups do prostych transakcji, takich jak bezpośrednie przelewy i handel – przynajmniej na razie. Do uzyskania maksymalnej przepustowości konieczna będzie optymalizacja danych.

• Zaufanie: Ponieważ tylko jeden z uczestników sieci musi zostać uznany za uczciwego, aby zweryfikować dane agregowania, istnieje możliwość, że wszyscy uczestnicy zostaną skorumpowani.

• Inteligentne wsparcie kontraktowe: W przeciwieństwie do innych rozwiązań skalowania warstwy 2, ZK-Rollups nie obsługuje inteligentnej realizacji kontraktów. Jednak różne projekty na różnych etapach realizacji mają na celu rozwiązanie tego problemu.

ZK-Rollups w porównaniu z innymi rozwiązaniami skalowania warstwy 2

Protokoły agregowania i inne rozwiązania skalowania warstwy 2 działają podobnie, ale każde z nich jest zaprojektowane do obsługi konkretnych przypadków użycia w ekosystemie blockchain. 

ZK-Rollups a agregacje optymistyczne

Niektóre rozwiązania warstwy 2 mogą oferować zwiększoną skalowalność i przepustowość, nie publikując żadnych danych w sieci Ethereum. Jednak odbywa się to kosztem zmniejszonego bezpieczeństwa. 

ZK-Rollups i optymistyczne agregacje umożliwiają poprawę skalowalności poprzez przenoszenie obliczeń transakcjioff-chain i przesyłanie wysoce skompresowanych danych do sieci głównej Ethereum. Tam, gdzie się różnią, znajdują się w ich metodach weryfikacji. ZK-Rollups zatwierdza transakcje za pomocą złożonych weryfikacji ważności kryptograficznej, przy czym każda partia transakcji przesyła dowód ważności do sieci głównej.

Z drugiej strony optymistyczne agregacje, uważają, że wszystkie transakcje są ważne i przesyłają partie transakcji bez żadnych obliczeń. Prowadzi to do znacznego wzrostu skalowalności. Istnieje jednak okres wyzwań, w którym każdy może kwestionować ważność każdej transakcji. W przypadku zaobserwowania anomalii, agregacja uruchamia zabezpieczenie przed oszustwami (kontrolę transakcji pod kątem ewentualnego oszustwa) przy użyciu danych dostępnych w warstwie 1. Ten okres oczekiwania na wyzwania powoduje więcej opóźnień niż w przypadku ZK-Rollups.

Optymistyczny protokół agregowania motywuje do legalnych transakcji poprzez nagradzanie sekwenatorów (stron odpowiedzialnych za przechowywanie i wykonywanie transakcji użytkowników poza łańcuchem). Sekwencjonerzy, którzy przesyłają fałszywe transakcje do blockchain Ethereum, są karani cięciem stawki ETH. 

Optymalne agregacje mogą zaoferować nawet 100-krotny wzrost skalowalności, ponieważ nie muszą przeprowadzać złożonych obliczeń. Okres prowokacji oznacza jednak, że okres wypłaty jest znacznie dłuższy niż okres ZK-Rollups. 

Inną główną różnicą jest to, że optymistyczne agregacje oferują inteligentne możliwości kontraktowe, które są trudne do wdrożenia z ZK-Rollups.

ZK-Rollups kontra Sidechains

Boczne łańcuchy to łańcuchy blokowe, które są połączone z głównym łańcuchem blokowym, takim jak Ethereum poprzez umowy mostowe. Różnią się one głównie od ZK-Rollups tym, że otrzymują dane z sieci głównej bez konieczności ich weryfikacji. Łańcuchy boczne polegają na zestawie stron, które kontrolują kontrakty mostowe, aby potwierdzić, że sieć mainnet nie jest narażona na ryzyko i przekazać te informacje mostowi. 

Jako odrębna jednostka, łańcuchy boczne mają swoje własne właściwości bezpieczeństwa i mechanizmy konsensusu do przetwarzania transakcji. Podobnie jak transakcje ZK-Rollups, transakcje typu sidechain są często tańsze niż transakcje typu mainchain.

Tymczasem w przypadku ZK-Rollup sekwencjonerzy przekazują dowód stanu sieci do kontraktu mostowego, który musi zweryfikować dowód i zweryfikować, czy sieć nie została naruszona.

ZK-Rollups wykorzystuje zabezpieczenia sieciowe Ethereum i w rezultacie zużywa więcej zasobów. To sprawia, że ZK-Rollups jest droższy w porównaniu z łańcuchem bocznym. 

Główną różnicą między ZK-Rollups i sidechain jest metoda przechowywania danych transakcji. Podczas gdy agreguje transakcje partii w warstwie 2, a następnie przesyła je do łańcucha głównego, łańcuchy boczne tworzą całkowicie oddzielne łańcuchy, a następnie przesyłają tylko depozyt i wypłatę do łańcucha głównego. ZK-Rollups może polegać na bezpieczeństwie łańcucha głównego, ale łańcuchy boczne są odpowiedzialne za swoje własne. Istnieje również szansa w każdym łańcuchu bocznym, że operatorzy tworzący nowe bloki mogą przestać produkować bloki lub ograniczyć wypłaty. Podobnie jak w przypadku łańcucha głównego, łańcuchy boczne są również narażone na ataki 51% .

ZK-Rollups a łańcuchy plazmowe

Łańcuchy plazmowe są rozwiązaniem skalowalnym proponowanym po raz pierwszy przezJosepha Poona i Vitalika Buterina (współzałożyciela Ethereum).

Plasma to rozwiązanie do skalowalności warstwy 2, które przeładowuje transakcje do łańcucha bocznego warstwy 2 (lub „łańcuchu dziecka”) i okresowo przesyła nowo utworzone bloki z powrotem do sieci Ethereum. Plazma tworzy bloki poprzez mechanizmy konsensusu, podobne do łańcuchów bocznych, ale posty blokują korzenie łańcucha głównego, które działają jako warstwa zabezpieczeń. 

Podobnie jak w przypadku ZK-Rollups, koszty transakcji łańcucha plazmowego są niższe niż w sieci głównej. Korzystają również z ochrony przed oszustwami, aby zabezpieczyć łańcuch plazmowy. Te zbiory czeków i sald pozwalają użytkownikom kwestionować ważność ich funduszy w łańcuchu głównym, tworząc porównywalne zabezpieczenia do zabezpieczeń agregacji.

ZK-Rollups i łańcuchy plazmowe skalują Ethereum poprzez przeniesienie transakcji z łańcucha głównego do łańcucha bocznego warstwy 2. Jednak fundamentalną różnicą jest to, że ZK-Rollups grupuje setki przelewów w jedną transakcję, co jest potwierdzone certyfikatem ZK w sieci Ethereum, podczas gdy łańcuchy plazmowe tworzą i przesyłają jedną transakcję na transfer.

Skalowalność plazmy jest ograniczona przez dużą ilość wymagań dotyczących danych w sieci głównej w celu weryfikacji bloków, gdy użytkownicy chcą wycofać się z łańcucha bocznego. Co więcej, okres wyzwań jest długi, a użytkownicy muszą pozostać online – lub utracić swoje nagrody. ZK-Rollups są bardziej przyjazne dla użytkownika, zużywając mniej zasobów i czyniąc je bardziej obiecującym rozwiązaniem skalowania Ethereum niż plazma w większości przypadków użycia. 

Osocze jest zaprojektowane do interakcji i komunikacji z mainframem tak rzadko, jak to możliwe. Spowodowało to błędy niedostępności niektórych danych. W takim przypadku należy określić, czy księga jest prawidłowa, a operator jest godny zaufania. Niektóre wdrożenia plazmowe mają głosy wśród posiadaczy tokenów zarządzających, aby rozwiązać ten problem. Różni się to od zakładanego zaufanego stanu agregacji, który polega na zasadzie „jeden w n” w celu potwierdzenia autentyczności.

Jedną z głównych zalet plazmy i agregacji jest to, że nawet jeśli wymiana prowadząca rozwiązanie skalowania jest wyłączona, środki mogą zostać wycofane ze względu na odporność na oszustwa w głównej księdze publicznej.

ZK-Rollups a kanały stanowe

Kanały stanowe to rozwiązania skalujące, które umożliwiają co najmniej dwóm stronom bezpieczną transakcję poza łańcuchem blokowym Ethereum. Zaangażowane strony wchodzą w interakcję bez regresu do łańcucha głównego, wysyłając między sobą aktualizacje stanu.

Gdy którakolwiek ze stron zdecyduje się przestać korzystać z kanałów, inicjuje „wyjście” – czyli przesyła ostatnie aktualizacje stanu do łańcucha głównego, a bieżące salda są przekazywane stronom, które uruchomiły kanał. Łańcuch główny weryfikuje ten aktualny stan, weryfikując ostateczne salda i podpisy, co utrudnia wyjście z nieprawidłowego stanu.

Ale jest wada: Łańcuch główny nie ma możliwości sprawdzenia, czy do poprzednich transakcji dodano inną transakcję po przesłaniu ostatnich aktualizacji stanu. Obok tego można znaleźć okres, przez który którakolwiek ze stron będzie mogła zakwestionować wyjście. Aby wyeliminować wydłużone czasy oczekiwania na wycofanie się do łańcucha głównego, strony zaangażowane w transakcję mogą podpisać „dowód na zawarcie”, który pozwala stronie wyjść bez czekania na okres wyzwania.

Kanały stanowe mają tę zaletę, że umożliwiają transakcje między dwoma stronami bez angażowania strony trzeciej, w przeciwieństwie do ZK-Rollups, gdzie operator agregowania musi przetwarzać wszystkie transakcje. 

Kolejną różnicą między kanałami stanowymi a ZK-Rollups jest to, że kanały stanowe mają natychmiastową finalność: Stan jest ostateczny po potwierdzeniu przez kontrahenta otrzymania aktualizacji (tj. natychmiastowe przeniesienie wartości).

Najlepsze monety ZK-Rollup do poznania

Zbiory Zero Wiedzy mają znaczny potencjał jako idealne rozwiązanie skalowalności dla Ethereum.

Dlatego też, aby skorzystać z tej szybko rozwijającej się technologii, oto lista protokołów, które wdrażają ZK-Rollups i ich monety.

Pętla (LRC)

Sieć Loopring to projekt oparty na ZK-Rollup, który umożliwia programistom tworzenie giełd lub DEX z szybkim rozliczaniem dla inwestorów w sieci Ethereum. Pętlowe DEX oferują niedrogie transakcje i płatności w blockchain Ethereum, wykorzystując przewagę wysokiej przepustowości dowodów ZK.

ZK-Rollups umożliwiają Loopring DEXs wycofywanie obliczeń rozliczeniowych z łańcucha, zamiast bezpośrednio osadzać się na blockchain Ethereum, jak w przypadku innych giełd. Zmniejsza to liczbę transakcji przesyłanych do sieci Ethereum, zmniejszając korki, zwiększając szybkość i zmniejszając koszty handlowe.

LRC jest natywnym tokenem użytkowym sieci Loopring. Traderzy płacą w LRC podczas przetwarzania każdej transakcji. W przypadku Loopring 80% funduszy jest wysyłanych do dostawców płynności, a saldo jest współdzielone między ubezpieczycielami a DAO Loopring.

Na cenę LRC może mieć wpływ wydajność sieci Ethereum. Wraz ze wzrostem transakcji na Ethereum, spowalnianiem sieci i zwiększaniem opłat za prowadzenie, coraz więcej użytkowników będzie preferować rozwiązania skalowalności, takie jak Loopring.

Immutable X (IMX)

Immutable X to rozwiązanie do skalowania warstwy 2 dla tokenów niefungowalnych (NFT ) w Ethereum. Wykorzystuje ZK-Rollups do skalowania transakcji natychmiastowych i wyeliminowania opłat gazowych za wydobycie i obrót NFT bez poświęcania bezpieczeństwa użytkowników i aktywów.

IMX jest natywnym tokenem użytkowym protokołu Immutable X. Użytkownicy mogą zarabiać IMX, handlując i wykonując inne działania w sieci. IMX może być używany do płacenia opłat, stawania się za protokół lub jako token zarządzania.

Immutable X stoi na skrzyżowaniu trzech popularnych narracji w przestrzeni kryptowalutowej —

NFT, ZK-Rollups i Gaming – co czyni z tego atutu obiecujący atut, który warto rozważyć. Co więcej, ponieważ zero opłat za obrót NFT przyciąga do platformy więcej deweloperów, Immutable X jest przygotowany na znaczny wzrost.

Wielokąt (MATIC)

Sieć wielokątna to protokół oparty na ZK-Rollup służący do tworzenia i łączenia sieci blockchain zgodnych z Ethereum. Umożliwia programistom tworzenieDApps, które łączą funkcje wysokiego bezpieczeństwa Ethereum z niskimi opłatami gazowymi i skalowalnością sieci Polygon.

MATIC to natywny token zasilający sieć wielokąta. Jest wykorzystywany do uiszczania opłat transakcyjnych i może być również wykorzystywany w konsensusie PoS, aby uzyskać dochód pasywny. Użytkownicy mogą zarobić MATIC, zapewniając zasoby do walidacji transakcji i zawierania inteligentnych umów w sieci.

Głównym powodem, dla którego warto zwrócić uwagę na MATIC, jest szybki rozwój sieci wielokąta, z uruchamianiem bardziej interoperacyjnych projektów. Ponadto firma Polygon niedawno nabyła start-up skalowania EthereumMir Protocol za 400 mln USD. Protokół Mir wykorzystuje najszybszą i najbardziej zaawansowaną technologię ZK o nazwiePlonky2, która została zaprojektowana w celu szybszego generowania dowodów i weryfikacji większej liczby transakcji w jednym dowodzie.

Jest to drugie duże przejęcie Polygon, które wcześniej kupiło ZK-Rollup Hermez Network (obecniePolygon Hermez ) za 250 mln USD.

Syscoin (SYS)

Syscoin to blockchain PoW, który łączy elementy warstwy 1 i 2 w celu stworzenia platformy do tworzenia DApps Web 3.0. Łączy on wysoki poziom bezpieczeństwaBitcoin i możliwości DApp Ethereum (korzystając z rozwiązania skalowania ZK-Rollup), aby tworzyć szybkie i bezpieczne produktyDeFi. Projekt Syscoin ma na celu stworzenie platformy dla organizacji do wykorzystania technologii rozproszonych ksiąg przy wysokim poziomie bezpieczeństwa, niskich kosztach i wysokiej skalowalności.

Token natywny Syscoin, SYS, jest wykorzystywany do płacenia opłat sieciowych, zabezpieczenia węzła głównego w celu uzyskania nagród i uczestniczenia w zarządzaniu. Użytkownicy mogą również utworzyć niestandardowy token aktywów, Token platformy Syscoin (SPT), który wykorzystuje platformę Tokenów Syscoin. Zarówno Bitcoin, jak i SYS mogą być wydobywane jednocześnie w procesie znanym jako scalanie.

W 2022 r. nie ma żadnego powodu, aby być dymem o Syscoinach. Sieć Syscoin oferuje różne aplikacje wWeb 3.0, NFT ithemetaverse, a na platformie uruchamia się coraz więcej projektów. Dzięki rozwiązaniu skalowania ZK-Rollups, które zapewnia przepustowość 210 000 TPS, sieć Syscoin będzie coraz częściej obsługiwać więcej transakcji przy bardzo niskich opłatach.

ZKSwap (ZKS)

ZKSwap to protokół zdecentralizowanej wymiany (DEX ) zbudowany na modelu automatycznego tworzenia rynku (AMM). To pierwszy system DEX, który wdrożył rozwiązanie do skalowania warstwy 2 oparte na technologii ZK-Rollup, która zapewnia bezpieczeństwo i wysoką skalowalność. Dzięki technologii ZK-Rollup ZKSwap zmniejsza obciążenie głównej sieci Ethereum i oferuje inwestorom większe bezpieczeństwo, niższe koszty, wyższy TPS i większą prywatność.

Sieć ZKSwap jest obsługiwana przez ZKS, natywny token ERC20. ZKS służy do nagradzania użytkowników za górnictwo społeczne, weryfikowanie transakcji i inne zadania pro-sieciowe. Posiadacze ZKS mogą głosować na listy tokenów, a także zarządzać siecią.

Przed ZKSwap czekają świetne plany: Proponowane usługi wypożyczania i stabilnej wymiany walut warstwy 2 są w dziełach. ZKSwap opracowuje również ogólny model EVM oparty na ZK-Rollups.

ZKSwap współpracuje z popularnymi DEX, takimi jak MXC, Huobi,DODO iDeFiBox i pracuje nad integracją większej liczby protokołów w najbliższej przyszłości.

Konkluzja

Wraz z rosnącą popularnością sieć Ethereum wciąż stoi przed wyzwaniami związanymi ze skalowalnością, w miarę jak rozpoczyna się coraz więcej projektów. Oczekiwano, że rozwiązania warstwy 2 staną się bardziej istotne. W tej przestrzeni ZK-Rollups z przełomową technologią bez wiedzy oferuje znaczące korzyści w zakresie TPS, opłat gazowych, bezpieczeństwa, prywatności i skalowalności. Co więcej, ZK-Rollups i technologia odporna na ZK są stosunkowo nowe, a w tej dziedzinie można spodziewać się więcej postępu technologicznego.