Что такое ZK Rollups?

Zero knowledge rollups — это заметное достижение в области масштабирования блокчейнов, особенно для сети Ethereum. В условиях развития экосистемы криптовалют решения второго уровня становятся важной составляющей инфраструктуры, позволяя справляться с постоянными проблемами высоких комиссий и перегрузки основной цепи Ethereum. Среди таких решений zero knowledge rollups считаются одной из наиболее перспективных технологий, сочетающих масштабируемость с сохранением безопасности и децентрализации.

Что такое Crypto Rollup?

Rollup — это совокупность криптовалютных транзакций, обрабатываемых вне основной сети блокчейна. Термин возник из представления о том, как множество крипто-трансферов «сворачиваются» в один цифровой пакет. В отличие от транзакций, совершаемых непосредственно на блокчейне первого уровня (например, Ethereum), rollups используют специализированное программное обеспечение вне цепи для проверки и организации данных о переводах перед загрузкой в основную цепь.

Работа rollups основана на том, что протоколы второго уровня отправляют пакеты таких транзакций в блокчейн первого уровня через определённые интервалы для финального подтверждения. Для сохранения децентрализации, заложенной в принципах блокчейна, решения L2 используют смарт-контракты как мост связи с соответствующим L1-блокчейном.

Rollups дают два главных преимущества для блокчейн-сетей. Во-первых, за счёт обработки транзакций вне основной цепи они значительно снижают вычислительную нагрузку и предотвращают перегрузку сети. Это позволяет основной сети оставаться стабильной даже в периоды высокой активности. Во-вторых, rollups используют современные методы сжатия, позволяющие упаковывать большие объёмы данных в компактные пакеты и максимально эффективно использовать пространство блоков L1-сетей. Всё это существенно повышает эффективность криптовалютных сетей: ускоряет подтверждение операций, увеличивает пропускную способность и заметно снижает комиссии для пользователей. Перенос активности пользователей за пределы основной цепи также уменьшает риск перегрузки сетей первого уровня.

Что такое ZK Rollup?

Zero knowledge rollups получили название от «zero-knowledge proofs» — особой методики проверки, которую эти системы используют перед отправкой пакетов транзакций в блокчейн. Архитектура zero knowledge rollup требует, чтобы компьютеры в сети проводили сложные вычисления вне цепи перед передачей истории платежей в основной блокчейн. Когда ZK-процессор отправляет rollups в основную цепь, он прикладывает validity proof — криптографический сертификат, подтверждающий, что история транзакций была корректно организована и проверена.

Термин «zero knowledge» отражает специфическую роль валидаторов сети первого уровня, например Ethereum. Эти валидаторы не имеют сведений о поступающих транзакциях, однако validity proof служит надёжным доказательством того, что ZK-процессоры действительно потратили вычислительные ресурсы на проверку этих транзакций. Аналогия — королевская печать на письме: получатели сначала проверяют печать, прежде чем принять письмо как подлинное. Таким же образом блокчейны первого уровня проверяют validity proof перед записью данных о платеже в распределённый реестр.

Как работает ZK Rollup?

Механика работы zero knowledge rollups схожа с принципом консенсуса proof-of-work, который применяют в блокчейне Bitcoin. В модели PoW майнеры решают сложные задачи с помощью мощных компьютеров, чтобы создать вычислительный барьер для злоумышленников и предотвратить фальсификацию истории транзакций Bitcoin. Zero knowledge rollups используют похожий принцип: процессоры выполняют ресурсоёмкие вычисления, чтобы создать validity proof для транзакционных пакетов.

Ключевое отличие zero knowledge rollup от PoW-блокчейнов (например, Bitcoin) заключается в среде исполнения. Zero knowledge rollups полностью работают вне основной сети блокчейна, обрабатывая транзакции на отдельном уровне. Кроме того, они сжимают все данные транзакций вне цепи и отправляют их в основную сеть через смарт-контракты. Несмотря на эти архитектурные отличия, основная философия верификации одинакова: и zero knowledge rollups, и сети PoW требуют значительных вычислений для подтверждения валидности транзакций.

Сравнение ZK Rollups и Optimistic Rollups

Optimistic rollups — это альтернативная модель масштабирования второго уровня, которая также обрабатывает криптовалютные транзакции вне основной сети и затем отправляет их в блокчейн первого уровня. Главное отличие между zero knowledge rollups и optimistic rollups — в подходе к верификации. Zero knowledge rollups предоставляют validity proof для каждого пакета транзакций, а optimistic rollups исходят из предположения корректности всех записей по умолчанию — отсюда определение «optimistic».

Это вызывает вопрос: если optimistic rollups не проводят предварительную проверку, как валидаторы первого уровня убеждаются в корректности? Хотя конкретные процедуры могут отличаться, все optimistic rollups используют fraud proof вместо validity proof. Оптимистичный подход не отменяет контроля: узлы постоянно следят за возможными проблемами. При выявлении сомнительных транзакций узел инициирует внутреннюю проверку. История транзакций в rollup не публикуется в основной блокчейн до подтверждения отсутствия мошенничества.

Протоколы optimistic rollup включают экономические стимулы и санкции для предотвращения злоупотреблений. Узлы обычно должны вносить криптовалюту в залог для отправки новых транзакций или подачи запроса на fraud proof. Если система L2 признаёт транзакцию недействительной, залоговая криптовалюта изымается у нарушителя и передаётся тому, кто выявил мошенничество.

Компромисс optimistic rollups — время финализации. Такие системы работают медленнее, чем zero knowledge rollups, потому что транзакционные пакеты можно публиковать только после завершения проверки на мошенничество. Иногда пользователю приходится ждать более недели для окончательной фиксации операции, даже если история транзакций не вызывает вопросов. Однако optimistic rollups легче адаптируются в криптоэкосистеме за счёт меньших вычислительных требований: поскольку они предполагают валидность транзакций, им не требуется тратить ресурсы на создание validity proof для каждой операции.

Плюсы и минусы ZK Rollups

Zero knowledge rollups — серьёзный технологический прорыв, но, как и любое решение для масштабирования, они имеют свои компромиссы. Трейдерам и разработчикам важно внимательно сравнить преимущества и недостатки zero knowledge rollups с другими решениями второго уровня перед внедрением.

Преимущества ZK Rollups

Zero knowledge rollups обеспечивают наивысший уровень безопасности среди решений для масштабирования. В отличие от optimistic rollups, основанных на игровых механизмах и периодах оспаривания, zero knowledge rollups не нуждаются в таких инструментах для проверки транзакций. Строгая система validity proof гарантирует, что в блокчейн первого уровня попадают только заранее проверенные и подтверждённые данные, исключая риск попадания ошибочных транзакций в основную сеть.

Эта технология также обеспечивает очень низкие сетевые комиссии. Zero knowledge rollups эффективно сжимают тысячи криптовалютных транзакций, занимая минимум места в блоках первого уровня. За счёт эффективного использования памяти в блокчейнах, например Ethereum, стоимость обработки операций существенно снижается, делая блокчейн более доступным для широкой аудитории.

Zero knowledge rollups также ускоряют обработку транзакций для сетей вроде Ethereum, позволяя обрабатывать больше операций за меньшее время. Они снимают ресурсоёмкие задачи валидации с основной цепи Ethereum, существенно уменьшая риск перегрузки сети и повышая общую производительность.

Недостатки ZK Rollups

Несмотря на преимущества, zero knowledge rollups менее экономичны, чем некоторые альтернативы. Хотя комиссии ниже, чем при прямых операциях в основной цепи, zero knowledge rollups требуют больше вычислительных ресурсов по сравнению с конкурентами вроде optimistic rollups. В итоге комиссии здесь обычно немного выше, чем в других L2-сетях.

Сложности интеграции — ещё один вызов для разработчиков. Из-за высокой точности и криптографической сложности zero knowledge rollups менее гибки, чем optimistic rollups. Перенос децентрализованных приложений Ethereum на платформы zero knowledge rollup часто требует существенной доработки кода для соответствия требованиям системы.

Кроме того, для работы в качестве ZK-процессора необходима серьёзная аппаратная инфраструктура. Это увеличивает порог входа и приводит к меньшему числу участников, чем в optimistic rollups. Более низкая концентрация ZK-процессоров может вызывать опасения по поводу централизации и потенциально угрожать базовым принципам блокчейна.

Примеры проектов ZK Rollup

Хотя технология zero knowledge rollup всё ещё развивается, уже есть проекты, занявшие лидирующие позиции в этой области. При выборе zero knowledge rollups трейдеры и разработчики часто обращают внимание на токены, связанные с такими решениями второго уровня.

Polygon (ранее Matic Network) — комплексное решение для масштабирования Ethereum второго уровня с широким набором инструментов для разработчиков. Сначала Polygon получил известность как сайдчейн на proof-of-stake, но теперь платформа предлагает решение zkEVM, обеспечивающее безопасность и скорость zero knowledge rollups в экосистеме Ethereum.

StarkWare Industries создала два решения zero knowledge rollup для разработчиков Ethereum: StarkEx и StarkNet. StarkEx — это разрешённая SaaS-платформа для создателей децентрализованных приложений, позволяющая внедрять ZK-технологии. StarkNet — разрешённый слой для любого разработчика dApp, предоставляющий возможности zero knowledge rollup и обеспечивающий гибкость и доступность.

Immutable X — решение второго уровня для масштабирования Ethereum, специализирующееся на применении zero knowledge rollup в блокчейн-играх и торговле NFT. Популярные игры, такие как «Gods Unchained» и «Illuvium», используют инфраструктуру Immutable X, чтобы обеспечивать безопасность сети Ethereum и одновременно предлагать более высокую скорость транзакций и низкие комиссии для пользователей.

Заключение

Zero knowledge rollups — это принципиальное достижение в масштабировании блокчейнов, предлагающее эффективное решение устойчивых проблем сетей первого уровня, например Ethereum. Благодаря строгой криптографической проверке и обработке транзакций вне основной цепи zero knowledge rollups обеспечивают безопасность, снижение издержек и увеличение пропускной способности. Несмотря на ограничения — высокие вычислительные требования и сложность интеграции по сравнению с альтернативами вроде optimistic rollups — архитектура zero knowledge rollups делает их одним из главных кандидатов на роль будущих решений масштабирования. Развитие проектов zero knowledge rollup, таких как Polygon, StarkWare и Immutable X, подтверждает укрепление этой технологии в криптоотрасли. Поддержка со стороны лидеров вроде Виталика Бутерина подчёркивает потенциал zero knowledge rollups стать ключевым решением второго уровня для Web3-приложений. С развитием инструментов разработки zero knowledge rollups будут играть всё более важную роль в масштабировании блокчейн-сетей, необходимом для массового внедрения, при сохранении принципов безопасности и децентрализации, лежащих в основе криптоиндустрии.

FAQ

Что такое zero-knowledge rollup?

Это решение второго уровня масштабирования, обрабатывающее транзакции вне основной цепи и использующее криптографические доказательства для безопасности и экономии. Оно наследует безопасность основной цепи и обеспечивает мгновенную финализацию.

Какой пример ZK rollup?

Один из известных примеров ZK rollup — zkSync, использующий IPFS для обеспечения доступности данных. К другим примерам относятся StarkWare и ZkPorter.

В чём разница между rollup и ZK?

Rollup — это решения второго уровня для масштабирования. ZK-rollups применяют zero-knowledge proofs для валидации транзакций, тогда как optimistic rollups предполагают их валидность. ZK-rollups обеспечивают более быструю и эффективную обработку вывода средств.

В чём разница между zero-knowledge rollups и optimistic rollups?

Zero-knowledge rollups используют криптографические доказательства для проверки транзакций до их отправки, что обеспечивает мгновенную финализацию. Optimistic rollups предполагают валидность транзакций, если их не оспаривают, и используют fraud proof для обеспечения безопасности.