ما هي ZK Rollups؟

تُعد ZK rollups من أحدث حلول التوسع من الطبقة الثانية، حيث صُممت لمعالجة تحديات قابلية التوسع في Ethereum مع الحفاظ على ضمانات الأمان الخاصة بسلسلة الكتل الرئيسية. ومع استمرار ارتفاع رسوم الغاز والازدحام على شبكة Ethereum، برزت ZK rollups كإحدى أكثر التقنيات الواعدة في تعزيز سرعة معالجة المعاملات وخفض التكاليف للمستخدمين.

ما هو Crypto Rollup؟

في الأساس، يُعد crypto rollup آلية معالجة مجمعة تدمج العديد من معاملات العملات الرقمية في حزمة واحدة. وتصف تسمية "rollup" بدقة كيف يتم دمج معاملات متعددة ضمن حزمة واحدة متماسكة. تُعالج هذه المعاملات خارج السلسلة (off-chain)، أي خارج البلوكشين الرئيسي من الطبقة الأولى مثل Ethereum، وذلك باستخدام برامج متخصصة للتحقق وتنظيم بيانات المعاملات.

تتم عملية rollup عبر بروتوكولات الطبقة الثانية، حيث تُرسل مجموعات المعاملات بشكل دوري إلى سلسلة الكتل الرئيسية للتأكيد النهائي. وللحفاظ على اللامركزية، تعتمد حلول الطبقة الثانية هذه على العقود الذكية كجسور تواصل مع شبكة الطبقة الأولى المرتبطة بها. وتوفر هذه البنية ميزتين أساسيتين: الأولى تخفيف العبء الحسابي والازدحام عن السلسلة الرئيسية من خلال إجراء المعالجة خارج السلسلة، والثانية ضغط كميات ضخمة من البيانات في صيغ مضغوطة، مما يحسّن الاستفادة من مساحة الكتل المتاحة في شبكات الطبقة الأولى. وتسهم هذه الخصائص في تعزيز كفاءة الشبكة عبر تأكيد أسرع للمعاملات، وزيادة سعة المعالجة، وتخفيض كبير في الرسوم للمستخدمين. كما أن توجيه النشاط بعيدًا عن السلسلة الرئيسية يساعد في تجنب الاختناقات الحادة على الشبكة الأساسية.

ما هي ZK Rollup؟

تستخدم ZK rollups، وهي اختصار لــ Zero-Knowledge Proof Rollups، منهجية تحقق متفردة تميزها عن حلول التوسع الأخرى. يشير مصطلح "zero-knowledge" إلى التقنية التشفيرية التي تتيح التحقق من صحة المعاملات دون كشف تفاصيلها الدقيقة. في هذه المنظومة، ينفذ معالجات متخصصة في شبكة ZK rollup عمليات حسابية معقدة خارج السلسلة قبل إرسال حزم المعاملات إلى سلسلة الكتل الرئيسية.

يكمن الابتكار الرئيسي في ZK rollups في إثباتات الصلاحية المرافقة لكل حزمة معاملات. تمثل هذه الإثباتات شهادات تشفيرية تؤكد أن المعالج نظم وتحقق من سجل المعاملات بشكل صحيح. وعند وصول هذه الإثباتات إلى بلوكشين الطبقة الأولى، يمكن للعقد التحقق من صحة الحزمة بالكامل دون الحاجة لمعرفة تفاصيل كل معاملة على حدة. يشبه ذلك الختم الملكي على الوثائق الرسمية—حيث يثبت الختم الأصالة دون الحاجة لفحص المحتوى الكامل. وبالمثل، تتحقق عقد شبكة Ethereum الرئيسية من صحة إثبات الصلاحية قبل تسجيل بيانات المعاملة في دفتر السجلات الموزع.

كيف تعمل ZK Rollup؟

تتشابه آلية عمل ZK rollups مع نموذج إثبات العمل (Proof-of-Work) في Bitcoin من حيث المبدأ، مع وجود اختلافات جوهرية. ففي أنظمة إثبات العمل، يستخدم المعدنون أجهزة قوية لحل ألغاز خوارزمية معقدة، مما يشكل حاجزًا أمنيًا أمام محاولات التلاعب. وتوظف ZK rollups نهجًا مشابهًا عبر إلزام المعالجات بإجراء عمليات حسابية مكثفة لإنتاج إثباتات صلاحية لحزم معاملاتهم.

لكن الفارق الأساسي يكمن في مكان إجراء هذه العمليات؛ إذ تتم العمليات الحسابية في ZK rollup بالكامل خارج السلسلة، في حين أن إثبات العمل في Bitcoin يجري مباشرة على السلسلة الرئيسية. كذلك، تضغط ZK rollups بيانات جميع المعاملات خارج السلسلة قبل نقلها إلى الشبكة الرئيسية عبر العقود الذكية. ورغم هذه الفروق البنيوية، إلا أن مبدأ التحقق في كلا النظامين يعتمد على الجهد الحسابي لضمان صحة المعاملات وأمان الشبكة.

ZK Rollups مقابل Optimistic Rollups

تُعد Optimistic rollups خيارًا بديلاً للتوسع من الطبقة الثانية، حيث تُعالج المعاملات خارج السلسلة وتُرسل إلى سلسلة الكتل الرئيسية. يكمن الفارق الجوهري بين ZK وOptimistic rollups في فلسفة التحقق؛ فبينما ترفق ZK rollups إثباتات صلاحية مع بيانات المعاملات، تعتمد Optimistic rollups على افتراض البراءة وتفترض صحة كل سجل معاملات مقدم—ومن هنا جاء وصف "optimistic".

ويطرح ذلك تساؤلاً عن كيفية ضمان الأمان في الطبقة الأولى دون تحقق مسبق. إذ تعتمد Optimistic rollups على نظام "إثبات الاحتيال"، حيث تراقب الشبكة باستمرار لاكتشاف أي نشاط غير نظامي. إذا كشف أحد العقد عن نشاط مريب في معاملة rollup، فإنه يبلغ عنها للتحقيق الداخلي. وتظل المعاملة قيد الانتظار حتى تثبت خلوها من الاحتيال خلال مرحلة إثبات الاحتيال.

ولتقليل السلوكيات الضارة، تتبع بروتوكولات Optimistic rollup نظام حوافز وعقوبات اقتصادية. إذ تلتزم العقد عادةً برهن عملات رقمية كضمان عند إرسال المعاملات أو المطالبة بإثباتات احتيال. وإذا اكتشف النظام معاملات غير صالحة، يتم تحويل العملات الرقمية المرهونة من العقدة المخالفة إلى الجهة التي أبلغت عن المشكلة.

المقايضة هنا بين السرعة والبساطة؛ إذ غالبًا ما تستغرق Optimistic rollups وقتًا أطول من ZK rollups، لأن كل حزمة معاملات يجب أن تجتاز مرحلة إثبات الاحتيال قبل اعتمادها على الشبكة الرئيسية. وفي بعض الحالات، قد ينتظر المستخدمون أكثر من أسبوع حتى يتم إنهاء Optimistic rollup حتى لو كانت معاملاتهم سليمة. ورغم ذلك، توفر هذه الحلول مرونة أكبر ضمن منظومة العملات الرقمية بفضل انخفاض متطلباتها الحسابية، إذ تتجنب إنتاج إثباتات صلاحية لكل معاملة.

مزايا وعيوب ZK Rollups

تشكل ZK rollups نقلة نوعية في تكنولوجيا البلوكشين، غير أنها تتضمن بعض التنازلات التي يجب على المتداولين والمطورين دراستها بدقة.

مزايا ZK Rollups

توفر ZK rollups أقصى درجات الأمان بفضل منهجية التحقق الدقيق. فعلى عكس Optimistic rollups التي تعتمد على آليات نظرية الألعاب، تضمن ZK rollups مراجعة كل مجموعة معاملات بدقة قبل وصولها إلى بلوكشين الطبقة الأولى، ما يعزز ضمانات الأمان.

وتوفر التقنية وفورات كبيرة في التكاليف من خلال ضغط البيانات بكفاءة، إذ تتيح استيعاب آلاف المعاملات في مساحة محدودة على السلسلة الرئيسية، مما يحسّن استغلال سعة التخزين في شبكات مثل Ethereum ويقلل رسوم المعالجة للمستخدمين.

كما أن تحسين سرعة معالجة المعاملات يعد ميزة أساسية؛ إذ تتيح ZK rollups للبلوكشين التعامل مع أحجام معاملات ضخمة بسرعة، مع تقليل عبء التحقق الحسابي على السلسلة الرئيسية. وتساهم هذه البنية في خفض خطر الازدحام وتحسين أداء النظام.

عيوب ZK Rollups

على الرغم من مزاياها، تواجه ZK rollups بعض التحديات. فهي تتطلب قدرة حسابية أعلى من بدائل مثل Optimistic rollups، ما يؤدي إلى رسوم أعلى نسبيًا مقارنة ببعض حلول الطبقة الثانية المنافسة.

وتعد صعوبة التكامل عائقًا آخر؛ إذ تتطلب ZK rollups دقة تقنية مرتفعة، ما يجعلها أقل مرونة من البدائل، وغالبًا ما يجد المطورون سهولة أكبر في نقل تطبيقاتهم إلى منصات Optimistic rollup بدلاً من إعادة هندستها لـ ZK rollup.

كما تثير متطلبات العتاد المكثفة لمعالجات ZK مخاوف تتعلق بالتمركز، إذ تحدد القدرات الحسابية العالية عدد المشاركين القادرين على أن يصبحوا معالجات ZK، ما قد يؤدي إلى شبكات معالجات أصغر وأكثر تركيزًا من Optimistic rollups.

أمثلة على مشاريع ZK Rollup

توجد مشاريع ZK rollup رائدة تدفع هذه التكنولوجيا قدمًا وتبرز تطبيقاتها العملية ضمن منظومة العملات الرقمية. وتواصل هذه المشاريع المبتكرة توسيع آفاق حلول التوسع من الطبقة الثانية.

تقدم Polygon، المعروفة سابقًا باسم Matic Network، حلاً متكاملاً للتوسع من الطبقة الثانية على Ethereum مع مجموعة أدوات تطوير واسعة. وبينما اشتهرت Polygon بسلسلة جانبية تعتمد إثبات الحصة، طورت أيضًا zkEVM الذي يوفر أمان وأداء تقنيات ZK rollups ضمن منظومة Ethereum، مما جعلها من أبرز مشاريع ZK rollup.

وأطلقت StarkWare Industries حلين بارزين من ZK rollup لمطوري Ethereum: StarkEx وStarkNet. يعمل StarkEx كمنصة خدمية بإذن تسهل على مطوري التطبيقات اللامركزية تطبيق تقنية ZK، بينما يُعد StarkNet منصة مفتوحة لأي مطور لدمج ZK rollups في تطبيقاته. وقد انتشرت مشاريع StarkWare بشكل واسع بين المطورين.

تركز Immutable X على ألعاب البلوكشين وتداول الرموز غير القابلة للاستبدال (NFT)، حيث تعتمد تقنية ZK rollup لتعزيز تجربة المستخدم. وتستخدم ألعاب مثل "Gods Unchained" و"Illuvium" نظام Immutable X لتوفير أمان Ethereum مع سرعات معاملات أعلى ورسوم أقل. وتوضح هذه المقاربة تنوع استخدامات مشاريع ZK rollup.

وتستمر مشاريع ZK rollup الأخرى في الظهور مثل zkSync وScroll وLoopring، حيث تقدم كل منها ابتكارات خاصة بها في النظام البيئي. وتوسّع هذه المشاريع نطاق التكنولوجيا في قطاعات مثل التمويل اللامركزي وأسواق NFT وغيرها.

الخلاصة

تشكل ZK rollups تقنية ثورية في توسيع نطاق البلوكشين، وتقدم حلاً فعّالاً لتحديات Ethereum المزمنة المتمثلة في الرسوم المرتفعة والازدحام. من خلال معالجة المعاملات خارج السلسلة واستخدام إثباتات صلاحية تشفيرية، تحقق ZK rollups أمانًا أعلى وسرعة أكبر وتقليلًا في التكاليف مقارنةً بعمليات الطبقة الأولى. ورغم التحديات المتعلقة بالمتطلبات الحسابية وصعوبة التكامل مقارنةً ببعض البدائل، إلا أن مزاياها المتعددة تجعلها خيارًا جاذبًا للمطورين والمستخدمين. ومع تطور التقنية وتوسّع مشاريع ZK rollup، ستلعب هذه الحلول دورًا أساسيًا في مستقبل البلوكشين، وقد تصبح الطريقة المعيارية للتوسع من الطبقة الثانية في تطبيقات Web3. ويعكس اتساع منظومة مشاريع ZK rollup، من zkEVM في Polygon إلى حلول StarkWare ومنصة Immutable X الموجهة للألعاب، إضافة إلى مشاريع مثل zkSync وScroll، مرونة التكنولوجيا وآفاقها الواعدة للشبكات اللامركزية. وتؤكد الابتكارات المستمرة في مشاريع ZK rollup أن هذه التقنية ستبقى في طليعة حلول التوسع في البلوكشين.

الأسئلة الشائعة

ما هو مثال على ZK rollup؟

أحد أمثلة ZK rollup هو zkSync الذي يستخدم IPFS لتوافر البيانات. وتشمل أمثلة أخرى StarkWare وZkPorter.

هل لدى zkSync مستقبل؟

نعم، يتمتع zkSync بمستقبل مشرق. فقد عزز النموذج الاقتصادي الجديد الذي يتضمن عمليات إعادة الشراء والحرق من القيمة طويلة الأمد. وتبقى الآفاق إيجابية لعام 2025 وما بعده بفضل إمكانيات نمو قوية.

ما هي zk rollups؟

ZK rollups هي حلول طبقة ثانية تعالج المعاملات خارج السلسلة وتقدم إثباتات تشفيرية إلى سلسلة الكتل الرئيسية، مما يعزز قابلية التوسع ويخفض الرسوم مع الحفاظ على الأمان والخصوصية.

ما هي أبرز مشاريع البلوكشين الواعدة؟

تتصدر Ethereum 2.0 وSolana وPolkadot وCardano وAvalanche مشهد الابتكار بفضل قابليتها للتوسع وسرعتها وميزاتها المتقدمة.