Блокчейны часто сталкиваются с вызовами поддержания высокого уровня доверия при сохранении скорости и экономичности. Для расширения преимуществ этой технологии на миллиарды людей критически важно обрабатывать значительно больше транзакций, чем это делается в настоящее время, при этом сохраняя низкие затраты для участия обычных пользователей в экономике Web3.
Улучшение масштабируемости - главная цель исследований и разработок. Цель состоит в том, чтобы сделать технологию достаточно надежной, чтобы поддерживать критические секторы, такие как финансы, страхование, логистика, игровые приложения и так далее.
Один из методов масштабирования включает использование zk-rollups, которые обрабатывают вычисления и состояние вне цепочки, оставляя данные транзакций на цепочке. Эта статья объясняет определенный тип rollup, известный как zk-rollup, как он повышает масштабируемость и снижает затраты, а также сравнивает его с другими методами увеличения масштабируемости.
Понимание Zk-Rollup
Zero-knowledge rollups (zk-rollups) - это решения масштабирования уровня 2, которые перемещают вычисления и состояние за пределы основной цепочки во внешние сети, но сохраняют данные транзакций на главной цепочке, или сети уровня 1, такой как Ethereum. Изменения состояния обрабатываются вне цепочки и проверяются на цепочке с использованием доказательств нулевого знания.
Как работают Zero-Knowledge Rollups?
Zero-knowledge rollups (ZK rollups) работают, объединяя два основных компонента: базовую инфраструктуру и процесс исполнения. Эти элементы позволяют эффективно масштабировать Ethereum.
1. Базовая инфраструктура
- Смарт-контракты on-chain: Эти смарт-контракты работают на Ethereum, управляют блоками rollup, отслеживают депозиты и отслеживают обновления состояния от ZK rollup. Контракт верификатора проверяет представленные блок-производителями доказательства нулевого знания.
- Виртуальная машина вне цепочки: Этот компонент обрабатывает вычисление транзакций и хранение за пределами основной цепочки. Доказательства нулевого знания (ZKPs) позволяют контрактам-верификаторам, основанным на Ethereum, подтверждать правильность этих внешних вычислений.
2. Процесс исполнения
- Последовательность: Секвенсоры, аналогично узловым операторам на Ethereum, выполняют транзакции, упаковывают их в пакеты и отправляют их в контракт ZK rollup. Этот этап известен как последовательность.
- Генерация доказательств: Операторы создают доказательства достоверности для проверки правильности пакетированных транзакций.
- Проверка доказательства: С использованием zk-SNARKs или zk-STARKs проверяется неприкосновенность доказательств нулевого знания на цепочке. Доказательство должно продемонстрировать последовательность действительных транзакций от корневого состояния слоя 1 к пост-состоянию ZK rollup. После проверки пост-состояние принимается и публикуется на Ethereum.
Сравнение ZK-Rollups и Optimistic Rollups
Оптимистичные rollups представляют альтернативное решение масштабирования уровня 2 с существенными различиями от zk-rollups. Вместо использования доказательств достоверности оптимистичные rollups используют механизм обнаружения мошенничества, позволяя пользователям оспаривать результаты выполнения rollup в отведенный срок.
Преимущества и Недостатки ZK-Rollups
Давайте изучим плюсы и минусы использования zk-rollups.
Преимущества ZK-Rollups
1. Повышенная производительность: ZK-rollups улучшают обработку транзакций, перекладывая выполнение с основной цепочки в более эффективную среду, значительно увеличивая производительность, поскольку транзакции не обрабатываются индивидуально на цепочке. 2. Снижение перегрузки: Благодаря минимизации загромождения блокчейна ZK-rollups облегчают более эффективные операции уровня 1. Полным узлам нужно хранить только доказательства нулевого знания, а не все данные транзакций. 3. Снижение сборов: Благодаря уменьшению перегрузки ZK-rollups помогают снизить общие комиссии за транзакции. 4. Безопасность: ZK-rollups включают механизмы, которые позволяют пользователям выводить средства даже в случае проблем с сетью роллапа, предлагая уровень безопасности, который недоступен для сайдчейнов, которые могут подвергнуть опасности средства в случае сбоев сети. 5. Более быстрый период оспаривания: Требуется верификация только доказательств достоверности в роллапах, что приводит к более быстрому периоду оспаривания транзакций.
Недостатки ZK-Rollups
1. Комплексность: Основным недостатком ZK-rollups является их сложность. Они гораздо сложнее в реализации по сравнению с оптимистичными роллапами. 2. Зависимость от базового слоя: Несмотря на их эффективность, ZK-rollups все равно подвержены ограничениям основного базового уровня. 3. Фрагментация ликвидности: Решения уровня 2 могут привести к фрагментации ликвидности в экосистеме. Недостаточная ликвидность в протоколах базового уровня может вызвать потенциальные проблемы.
Заключение
Масштабируемость часто воспринимается как "святой грааль" блокчейн-технологии. Система, которая не работает оптимально, имеет мало смысла. Seline rollups и zk-rollups предлагают элегантные решения этой постоянной проблемы. ZK-rollups со своим особым подходом обещают более быстрые скорости, снижение перегрузки и улучшенную безопасность. Несмотря на их сложность, их потенциал огромен. Для тех, кто интересуется будущим цифровых валют, понимание zk-rollups существенно.
