ZK-Rollups: Dezlegarea problemelor de scalabilitate ale Ethereum

Zk-rollup-urile au fost de mult promovate ca fiind soluția finală pentru problemele Ethereum. Pe măsură ce adoptarea blockchain-ului și a cripto-ului se bucură de o creștere exponențială la nivel mondial, sunt necesare soluții de scalare pentru a se asigura că cea mai importantă platformă de contracte inteligente din lume poate gestiona milioane de utilizatori.

Dovezile cu cunoștințe zero și tehnologia rollup-ului urmăresc să sporească debitul tranzacțiilor în ecosistemul Ethereum, dar există încă multe întrebări despre cum funcționează zk-rollup-urile.

În acest ghid rapid, vom simplifica jargonul complex din jurul soluțiilor zk-rollup și ne vom asigura că nu aveți cunoștințe zero despre zero cunoștințe.

Încă din primele zile ale Ethereum, fiecare rețea blockchain s-a luptat să depășească un singur concept: Cum să rezolvi trilema Blockchain. Inventat de Vitalik Buterin, trilema Blockchain dictează că blockchain-ul perfect echilibrează cu succes descentralizarea, securitatea și scalabilitatea.

• Descentralizare – În adevăratul spirit al blockchain-ului, rețeaua perfectă este pe deplin distribuită. Rețeaua este autosuficientă și guvernată de utilizatorii săi, minerii și validatorii deținând și operați independent în întreaga lume. Bitcoin este un exemplu perfect de descentralizare în acțiune.
• scalabilitate – Blockchain-ul perfect este rapid și accesibil, făcându-l eficient și eficient pentru toți utilizatorii, indiferent de dimensiunea portofelului lor. Taxele scăzute de gaz și tranzacțiile rapide sunt mai degrabă norma, decât o caracteristică unică.
• Securitate – Blockchain-ul perfect este sigur. Nimeni nu vă poate pătrunde în portofel cu forța, tranzacțiile sunt protejate de criptografie complexă, iar distribuirea corectă a jetoanelor împiedică hackerii să preia controlul rețelei cu un atac de 51%.

Chiar și cu zeci de blockchain-uri Layer-1 care concurează zilnic, trilema blockchain-ului rămâne nerezolvată. Ironia trilemei este că echilibrarea tuturor celor trei opțiuni este imposibilă, deoarece inginerii trebuie întotdeauna să sacrifice o opțiune pentru a le atinge pe celelalte.

Să luăm Solana, de exemplu. suntrap este adesea considerat cel mai rapid și mai accesibil blockchain disponibil. Rețeaua se mândrește cu peste 4,000 de tranzacții pe secundă (TPS), costând o singură tranzacție mai puțin de un ban. Solana este, de asemenea, sigură și la fel de sigură ca orice alt lanț lider.

Pe de altă parte, Solana suferă de punctul final al trilemei, descentralizarea. Rețeaua este adesea criticată pentru întreruperi constante din cauza punctelor centralizate de defecțiune. Puterea și resursele Solanei au venit de la capitaliștii de risc, care dețin o alocare oarecum mare de jetoane SOL.

În ciuda faptului că este principala platformă de blockchain și contract inteligent Layer-1 din industria cripto, Ethereum are dificultăți în a depăși trilema blockchain.

Dacă ați folosit vreodată rețeaua principală Ethereum la trafic de vârf, veți ști că scalabilitatea nu este punctul forte al Ethereum. De-a lungul anilor 2021 și 2022, costurile tranzacțiilor Ethereum au scăpat complet de sub control. În timp ce tranzacțiile de bază de trimitere și primire au fost în jur de 20-30 USD fiecare, schimburile mai complexe de jetoane DeFi sau monetările NFT costă adesea peste 100 USD fiecare.

Taxele de tranzacție și debitul sunt, fără îndoială, cele mai mari probleme cu care se confruntă scalarea Ethereum. În perioadele de congestie mare, dApps-urile din rețeaua Ethereum devin aproape inutilizabile. În multe cazuri, taxa de tranzacție pentru cumpărarea unui NFT costă mai mult ETH decât NFT în sine. Aceste probleme de scalabilitate fac inaccesibile tehnologia blockchain și finanțele descentralizate (DeFi).

Până când aceste probleme vor fi rezolvate, adoptarea criptomonedelor și a blockchain-ului va avea dificultăți să integreze masele. Din fericire, există o mulțime de moduri diferite prin care Ethereum poate deveni puterea globală despre care știm că are potențialul să fie.

Unele dintre cele mai revoluționare soluții de scalare Ethereum sunt acumularea optimistă și fără cunoștințe.

Rollup-urile ajută la reducerea congestionării rețelei pe lanțul principal Ethereum. Aceștia preiau datele de calcul și stochează în afara lanțului proceselor de tranzacție pe alte blockchain-uri și apoi le trimit înapoi la lanțul principal. În esență, pachetele de pachete permit rețelei să „înregistreze” un lot de tranzacții într-o singură tranzacție cu efect de cost. Acest lucru înseamnă că utilizatorii se pot bucura de securitatea stratului Ethereum, beneficiind în același timp de taxele de gaz mai ieftine și de un proces mai rapid al rețelelor Layer-2, cum ar fi Poligon sau Arbitrum.

Rollup-urile nu sunt singurele soluții de scalare Ethereum disponibile. Metodele alternative includ fragmentarea, lanțurile laterale și canalele de stare. Deși toate acestea sunt soluții viabile, Buterin însuși este cel mai optimist cu privire la roll-up și crede că acestea vor fi o parte integrantă a viitorului Ethereum.

Rollup-urile sunt de obicei împărțite în două grupuri, rollup-uri optimiste și zk-rollup-uri. Principala diferență dintre cei doi este modul în care verifică tranzacțiile. Rollup-urile optimiste se bazează pe dovezile de fraudă pentru a valida datele tranzacțiilor, în timp ce zk-rollup-urile folosesc dovezi de cunoaștere zero (ZKP-uri).

După cum sugerează și numele, rollup-urile optimiste sunt, ei bine, optimiste. Adoptând o abordare „nevinovată până la dovedit-vinovat”, pachetele optimiste presupun că fiecare tranzacție dintr-un pachet este validă. Rețeaua tuturor utilizatorilor o perioadă stabilită, de obicei în jur de o săptămână, pentru a rezolva disputele legate de tranzacțiile frauduloase.

Presupunând în mod optimist că fiecare tranzacție este validă, rețeaua nu trebuie să dedice exces de timp și calcul pentru a confirma că tranzacțiile sunt corecte. Unele dintre cele mai populare soluții Layer-2, cum ar fi Arbitrum și Optimism, folosesc această tehnologie pentru a deconta tranzacțiile în afara lanțului înainte de a le trimite înapoi la lanțul principal Ethereum.

Zk-rollup-urile folosesc o criptografie complexă numită zkproof pentru a se asigura că toate tranzacțiile cumulate sunt valide fără a partaja informații sensibile despre tranzacțiile în sine. Ei se bazează pe dovezi criptografice și trimit dovezi de valabilitate la contractele inteligente pe Ethereum, în loc să presupună că toate tranzacțiile sunt valide.

Aceasta înseamnă că toate tranzacțiile zk-rollup pot fi procesate în afara lanțului, reducând în același timp cantitatea de date despre tranzacții partajate, concentrându-le pe confidențialitate. Mai mult, pentru că nu trebuie să aștepte o săptămână pentru ca tranzacțiile frauduloase să fie contestate, zk-rollup-urile sunt considerate o tehnologie mult mai rapidă și superioară rollup-urilor Optimistic.

Cele mai comune dovezi zk pe care le vedem în criptografie sunt zk-snarks și zk-starks. Mai simplu spus, aceste sisteme permit utilizatorilor să demonstreze că cunosc informații vitale sau sensibile, cum ar fi datele despre tranzacții, fără a dezvălui în mod public datele.

Exemple de câteva proiecte zk-rollup includ Starknet și Immutable X.

Zk-rollup-urile au făcut progrese semnificative în abordarea problemelor de scalabilitate ale Ethereum. Au introdus tranzacții mai rapide și mai accesibile, securizate pe lanțul principal și au făcut DeFi mai accesibil ca niciodată. Acestea fiind spuse, sunt departe de a fi o soluție perfectă.

Dacă ați sărit vreodată între cele mai populare rețele blockchain precum Ethereum, Binance Smart Chain sau Avalanşă, probabil ați observat că multe aplicații dApp și portofele au o interfață și o experiență de utilizator similare. Acest lucru se datorează unei tehnologii convenabile numită Ethereum Virtual Machine sau EVM.

În forma sa cea mai pură, Ethereum Virtual Machine este o bază de date și o stare a mașinii pentru interacțiunea cu conturile și contractele Ethereum. Dezvoltatorii folosesc EVM pentru a construi și implementa dApp-uri în rețeaua Ethereum, precum și pentru utilizatorii care interacționează cu aceste aplicații folosind portofelele cripto.

Ceea ce este special la EVM-uri este că nu sunt exclusiv pentru Ethereum. Multe alte blockchain-uri rulează propriul lor EVM, ceea ce face posibil ca aplicațiile și instrumentele bazate pe Ethereum să fie ușor portate și implementate în alte rețele.

De exemplu, multe schimburi descentralizate precum PancakeSwap pe Binance Smart Chain sau Quickswap pe Polygon au fost create folosind contracte inteligente Ethereum. Vedeți asemănările dintre UniSwap și interfața de utilizare a PancakeSwap?

EVM-ul fiecărei rețele respective face posibilă scrierea de coduri și aplicații bazate pe Ethereum și replicarea lor pe alte rețele. Acest lucru face dezvoltarea blockchain-ului între lanțurile compatibile cu EVM mult mai interoperabilă și oferă dezvoltatorilor și utilizatorilor o mai mare flexibilitate.

După cum sugerează și numele, un zkEVM utilizează tehnologia fără cunoștințe și verificarea într-o mașină virtuală Ethereum. Cel mai important, ele sprijină dezvoltarea de contracte inteligente pe zk-rollup-uri, oferind acestor soluții puternice de scalare o utilitate mai mare. Fără un zkEVM, zk-rollup-urile ar fi limitate la tranzacții simple, cum ar fi funcțiile de bază de trimitere și primire.

În esență, un zkEVM complet funcțional va aduce experiența Ethereum completă, inclusiv DeFi și NFT, în mediul scalabil și sigur al unei rețele zk-rollup.

Un zkEVM eficient poate procesa în siguranță mii de tranzacții pe secundă. Aceasta este o îmbunătățire semnificativă față de lanțul principal Ethereum, care se luptă să elimine mai mult de 20 de TPS.

Concurența în domeniul zkEVM este tensionată, unele dintre cele mai mari nume din spațiul cripto, cum ar fi Polygon, care se grăbesc să fie printre primii care implementează un zkEVM funcțional. Echipa Polygon și-a pus ochii pe un zkEVM de ceva timp după ce a achiziționat Hermez Network pentru 250 de milioane de dolari în 2021.

De atunci, Polygon a lansat o soluție zk-rollup numită Polygon Hermez la jumătatea anului 2022. Deși aceasta a reprezentat o piatră de hotar cheie în sectorul zk-rollup, Polygon Hermez se limitează la tranzacții simple cu simboluri, cum ar fi trimiterea și primirea plăților.

Poligonul zkEVM este de așteptat să se lanseze în 2023 și va aduce o utilitate mai mare și suport pentru contractele inteligente pentru soluția lor de scalare zk-rollup.

Alte proiecte precum zkSync de la Matter Lab sunt concurenți de frunte pentru a lansa primul zkEVM din lume, alături de concurenți noti precum Starknet și Scroll.

În timp ce zk-rollup-urile sunt, fără îndoială, mai scalabile și mai sigure, pachetele Optimistic precum Arbitrum atrag mai mulți utilizatori și procesează mai multe tranzacții decât alte soluții de scalare Layer-2. Cu toate acestea, acest lucru s-ar putea schimba odată cu lansarea primului zkEVM, care va aduce o utilitate mai mare zk-rollup-urilor.

Rețeaua Ethereum este prost pregătită pentru a face față adoptării în creștere și a unui aflux de noi utilizatori. Soluțiile de scalare Zk-rollup și zkEVM-urile vor face tehnologia blockchain și criptomoneda mult mai accesibile decât înainte și vor stimula adoptarea în masă la nivel mondial.

Lumea zk-rollup-urilor este competitivă, cu o mulțime de echipe de top care lucrează la soluții de scalare fără cunoștințe, inclusiv Polygon, Starknet și zkSync.

Zk-Rollup-urile sunt fără îndoială mai bune decât pachetele optimiste, deoarece folosesc zk-proofs pentru a valida tranzacțiile, făcând rețeaua mai rapidă și mai sigură.

Polygon (MATIC) este cea mai cunoscută soluție de scalare cripto și Ethereum Layer-2 (L2). Acestea fiind spuse, rivalii L2 precum Arbitrum și Optimism câștigă teren pentru a concura cu Polygon pentru primul loc.

Deși este o soluție puternică de scalare Layer-2, rețeaua Arbitrum nu este un zk-rollup. Arbitrum folosește cadrul optimistic rollup, care presupune că toate tranzacțiile sunt valide, în loc să verifice tranzacțiile folosind un sistem zk-proof.

Rețeaua Polygon găzduiește diverse produse și servicii, inclusiv zk-rollup-uri precum Polygon Zero și Polygon Hermez.