ZK-koontimien mysteerin paljastaminen: Aloittelijan opas seuraavan sukupolven lohkoketjun skaalausmenetelmään

Lohkoketjuteknologian esiinmarssi toi mukanaan hajautettuja ja turvallisia transaktioita, mutta se toi mukanaan myös rajoituksia transaktioiden läpimenon ja korkeiden maksujen suhteen. Nämä rajoitukset estivät lohkoketjuteknologian laajamittaista käyttöönottoa. Tässä kohtaa ZK-rollupit astuivat kuvaan. 

Mitä ovat ZK-rollupit? 

Zk-rollupit, jotka tunnetaan myös nimellä nollatietorollupit, ovat toisen tason lohkoketjun skaalausmenetelmä , jonka tarkoituksena on vähentää transaktiokustannuksia ja parantaa skaalautuvuutta. Ne yhdistävät pohjana olevan lohkoketjun turvallisuustakuut ketjun ulkopuolisen transaktiokäsittelyn tehokkuuteen. ZK-rollupit toimivat niputtamalla useita tapahtumia yhdeksi eräksi, joka tunnetaan nimellä rollup, ja luomalla sitten tiiviin todisteen, joka vahvistaa kaikkien erän tapahtumien pätevyyden.

Tämä todistus luodaan käyttämällä nollatietotodisteita, jotka ovat kryptografinen tekniikka, jonka avulla todistaja voi osoittaa tietävänsä tiettyjä tietoja paljastamatta itse tietoja. Zk-rollupien tapauksessa todistus osoittaa, että rollupin tapahtumat ovat päteviä älysopimussääntöjen mukaisesti paljastamatta kunkin yksittäisen tapahtuman yksityiskohtia.

Miten ZK-kollektiivit toimivat? 

Tässä on vaiheittainen yleiskatsaus ZK-koontien toiminnasta:

1.   Transaktioiden yhdistäminen: Käyttäjät lähettävät yksittäiset tapahtumansa ZK-koontioperaattorille. Nämä tapahtumat kerätään ja niputetaan yhteen koontieräksi. Tämä yhdistäminen vähentää pääketjussa käsiteltävien tapahtumien määrää.
2. Ketjun ulkopuolinen laskenta: Kun rollup-erä on muodostettu, ZK-rollup-operaattori käsittelee tapahtumat ketjun ulkopuolella. Laskenta sisältää kuhunkin rollupin tapahtumaan liittyvien älysopimusten tai tapahtumalogiikan suorittamisen. Tämä laskenta tapahtuu ketjun ulkopuolella, mikä vähentää merkittävästi pääketjun laskentakuormaa.
3. Todisteet ilman tietoa: Ketjun ulkopuolisen laskennan jälkeen ZK-koontioperaattori luo nollatietotodistuksen. Tämä todiste on kryptografinen rakenne, joka osoittaa koontierän tapahtumien oikeellisuuden paljastamatta kunkin tapahtuman yksityiskohtia. Nollatietotodistukset mahdollistavat tapahtumien oikeellisuuden ja älysopimussääntöjen noudattamisen varmentamisen paljastamatta arkaluonteisia tietoja.
4. Pääketjun lähetys: ZK-koontioperaattori lähettää nollatietotodistuksen (zero-knowledge proof) sekä koontierän tiivistelmän tai hajautuksen (hash) pääketjulle. Pääketjun ei tarvitse suorittaa jokaisen tapahtuman täyttä laskentaa tai tallentaa kaikkia tapahtumatietoja. Sen sijaan se varmistaa nollatietotodistuksen pätevyyden ja tiivistelmän eheyden varmistaen, että koontierä noudattaa älykkään sopimuksen sääntöjä.
5. Osavaltiopäivitys: Kun pääketju on varmistanut nollatiedon todisteen ja koontierän eheyden, se päivittää älykkään sopimuksen tilan pääketjussa koontierän tuloksen perusteella. Tilasiirtymä esitetään tyypillisesti pakattuna versiona tai Merkle-juurena koontierän tilamuutoksista, joka tallennetaan pääketjuun.
6. Turvallisuus ja lopullisuus: ZK-rollupien turvallisuus perustuu nollatietoturvajärjestelmän kryptografisiin ominaisuuksiin ja pohjana olevan lohkoketjun konsensusmekanismin oletuksiin. Kun tila on päivitetty pääketjussa, rollup-erä viimeistellään ja tuloksia pidetään yhtä pätevinä ja turvallisina kuin pohjana olevaa lohkoketjua itseään.

ZK-koontit vs. optimistiset koontit 

Vaikka sekä optimistiset että ZK-koontiratkaisut pyrkivät parantamaan skaalautuvuutta ja vähentämään transaktiokustannuksia, ne käyttävät erilaisia ​​lähestymistapoja näiden tavoitteiden saavuttamiseksi. 

• Pätevyysväite 

Optimistisissa koonneissa tapahtumien oletetaan aluksi olevan kelvollisia ja ne käsitellään ketjun ulkopuolella ilman välitöntä vahvistusta pääketjussa.

ZK-koontiversioissa käytetään nollatietotodisteita, joiden avulla todistaja voi osoittaa tapahtumien pätevyyden paljastamatta niiden yksityiskohtia. 

• Turvallisuus 

Sen sijaan, että jokainen tapahtuma tarkistettaisiin erikseen, optimistiset yhteenvedot perustuvat haastepohjaiseen mekanismiin, jossa käyttäjät voivat lähettää petostodisteita, jos he havaitsevat virheellisiä tai haitallisia tapahtumia. 

ZK-koontiratkaisut tarjoavat vahvemmat turvallisuustakuut, koska jokaisen tapahtuman pätevyys todistetaan matemaattisesti nollatietotodistuksissa. Tämä poistaa petostodisteiden ja niihin liittyvien haasteiden tarpeen.

• Mahdolliset kompromissit 

Optimistisilla yhteenvedoilla voi olla suurempi latenssi verrattuna ZK-yhteenvetoihin, koska ketjun ulkopuolisen käsittelyn ja pääketjun lopullisen vahvistuksen välillä on viive. On myös pieni mahdollisuus, että vilpilliset tapahtumat jäävät huomaamatta, kunnes niitä haastetaan.

ZK-rollupit saattavat vaatia monimutkaisempia kryptografisia laskelmia ja korkeampaa teknistä asiantuntemusta toteuttaakseen. Niillä voi myös olla hieman korkeammat laskentakustannukset verrattuna optimistisiin rollupeihin.

ZK Rollupsien ratkaisemat ensisijaiset haasteet  

• skaalautuvuus

Lohkoketjuverkot, kuten Ethereum, kohtaavat skaalautuvuusrajoituksia tapahtumien läpimenon suhteen. ZK-koontitoiminnot mahdollistavat useiden tapahtumien niputtamisen yhdeksi eräksi, mikä vähentää ketjussa olevien tapahtumien määrää ja lisää merkittävästi verkon skaalautuvuutta.

• Korkeat transaktiokustannukset

Perinteiset ketjutapahtumat voivat olla kalliita kaasumaksujen vuoksi. ZK-koontitoiminnot vähentävät tapahtumakustannuksia yhdistämällä useita tapahtumia yhdeksi eräksi, mikä minimoi pääketjun laskenta- ja tallennusvaatimukset.

• Yksityisyys ja luottamuksellisuus

ZK-rollupit käyttävät nollatietotodisteita tapahtumien eheyden validointiin paljastamatta tapahtumatietoja. Tämä varmistaa yksityisyyden ja luottamuksellisuuden, sillä arkaluontoiset tiedot pysyvät piilossa, mutta ovat silti todennettavissa.

• Ketjun ulkopuolinen laskenta 

ZK-koontiversiot suorittavat suurimman osan laskennallisesta työstä ketjun ulkopuolella, mikä vähentää pääketjun kuormitusta. Tämä ketjun ulkopuolinen laskenta mahdollistaa nopeamman tapahtumien käsittelyn ja lohkoketjuresurssien tehokkaamman käytön.

• Interoperability

ZK-koontiratkaisut voivat helpottaa eri lohkoketjuverkkojen välistä yhteentoimivuutta yhdistämällä useiden ketjujen tapahtumat yhdeksi koosteeksi. Tämä mahdollistaa ketjujen väliset tapahtumat ja vuorovaikutukset ilman monimutkaisia ​​siltoja tai välikäsiä.

Tosielämän esimerkkejä ZK-rollupien toteutuksesta

• Matter Labs

Matter Labs on kehittänyt zkSync-protokollan, joka on ZK-rollupeihin perustuva Layer 2 -skaalausratkaisu Ethereumille. zkSyncin tavoitteena on tarjota korkea skaalautuvuus ja alhaiset transaktiokustannukset samalla kun se säilyttää turvallisuuden ja hajauttamisen.

• StarkWare 

StarkWare on kehittänyt StarkEx-alustan, joka hyödyntää ZK-rolluppeja Ethereumin ja muiden lohkoketjuverkkojen skaalaamiseen. StarkEx mahdollistaa suuren läpimenon, sallien tuhansia tapahtumia sekunnissa, samalla hyödyntäen nollatietotodisteita yksityisyyden ja skaalautuvuuden takaamiseksi.

• Loopring 

Loopring on hajautettu pörssi (DEX) -protokolla, joka käyttää ZK-rolluppeja skaalautuvuuden parantamiseksi ja kustannusten vähentämiseksi. Loopringin ZK-rollup-teknologia mahdollistaa tehokkaan toimeksiantojen täsmäytyksen ja selvityksen Ethereumissa, tarjoten saumattoman kaupankäyntikokemuksen ja minimoiden samalla kaasukulut.

• Muuttamaton X

Immutable X on ZK-rollup-teknologiaan perustuva Layer 2 -skaalausratkaisu Ethereumille. Se keskittyy pelien ja NFT-sovellusten (non-fugible token) skaalaamiseen. Immutable X tarjoaa nopeita ja turvallisia tapahtumia, mahdollistaen skaalautuvat pelikokemukset ja vähentäen NFT-luotauksen ja -kaupankäynnin ympäristövaikutuksia.

• Hermez 

Hermez on projekti, joka hyödyntää ZK-rolluppeja skaalautuvien ja tehokkaiden token-siirtojen mahdollistamiseksi Ethereumissa. Sen tavoitteena on tarjota hajautettu ja luottamaton ratkaisu maksuille ja siirroille, mikä mahdollistaa suuren läpimenon ja alhaiset maksut samalla varmistaen yksityisyyden ja turvallisuuden.

Yhteenveto 

Yhteenvetona voidaan todeta, että ZK-rollupien tarve syntyi lohkoketjuverkkojen kasvavasta kysynnästä käsitellä suurempia tapahtumamääriä tehokkaammin ja kustannustehokkaammin. Tarjoamalla skaalautuvan ratkaisun, joka ylläpitää taustalla olevan lohkoketjun turvallisuustakuut ja säilyttää samalla yksityisyyden, ZK-rollupit ovat saaneet huomiota ja ottaneet käyttöön markkinoilla käytännöllisenä keinona parantaa lohkoketjun skaalautuvuutta ja käytettävyyttä. Vaikka ZK-rollup-ekosysteemi kehittyy jatkuvasti, monien yritysten odotetaan liittyvän mukaan teknologian kypsyessä ja laajemman käyttöönoton myötä.

Antier on johtava lohkoketjujen kehitysyritys , joka auttaa yrityksiä toteuttamaan ZK-koontiratkaisuja olemassa olevissa lohkoketjuratkaisuissaan.