Demitizarea ZK Rollups: Ghidul începătorului pentru abordarea de scalare blockchain de generație următoare

Apariția tehnologiei Blockchain a adus tranzacții descentralizate și sigure, dar a introdus și limitări în ceea ce privește debitul tranzacțiilor și taxe ridicate. Aceste limitări au împiedicat adoptarea pe scară largă a tehnologiei Blockchain. Aici au intrat în scenă seturile de ZK. 

Ce sunt ZK Rollup-urile? 

ZK-rollup-urile, cunoscute și sub denumirea de zero-knowledge rollup-uri, reprezintă o abordare de scalare Blockchain de nivel 2 , concepută pentru a reduce costurile tranzacțiilor și a îmbunătăți scalabilitatea. Acestea combină garanțiile de securitate ale Blockchain-ului subiacent cu eficiența procesării tranzacțiilor off-chain. ZK rollup-urile funcționează prin gruparea mai multor tranzacții într-un singur lot, cunoscut sub numele de rollup, și apoi generarea unei dovezi succinte care atestă validitatea tuturor tranzacțiilor din lot.

Această demonstrație este generată folosind dovezi zero-knowledge, o tehnică criptografică ce permite unui demonstrator să demonstreze cunoașterea anumitor informații fără a dezvălui informațiile în sine. În cazul zk-rollup-urilor, demonstrația arată că tranzacțiile din rollup sunt valide conform regulilor contractelor inteligente, fără a dezvălui detaliile fiecărei tranzacții individuale.

Cum funcționează ZK Rollup-urile? 

Iată o prezentare generală pas cu pas a modului în care funcționează cumulările ZK:

1.   Agregarea tranzacțiilor: Utilizatorii își trimit tranzacțiile individuale către un operator de cumulare ZK. Aceste tranzacții sunt colectate și grupate într-un lot de cumulare. Această agregare reduce numărul de tranzacții care trebuie procesate în lanțul principal.
2. Calcul în afara lanțului: Odată ce lotul de cumulare este format, operatorul de cumulare ZK procesează tranzacțiile în afara lanțului (off-chain). Calculul implică executarea contractelor inteligente sau a logicii tranzacțiilor asociate fiecărei tranzacții din cumulare. Acest calcul are loc în afara lanțului (off-chain), ceea ce reduce semnificativ sarcina de calcul asupra lanțului principal.
3. Dovezi cu cunoștințe zero: După calculul off-chain, operatorul de cumulare ZK generează o dovadă zero-knowledge. Această dovadă este o construcție criptografică ce demonstrează validitatea tranzacțiilor din lotul de cumulare fără a dezvălui detaliile specifice fiecărei tranzacții. Dovezile zero-knowledge permit verificarea corectitudinii tranzacțiilor și a respectării regulilor contractelor inteligente fără a expune informații sensibile.
4. Trimitere lanț principal: Operatorul de cumulare ZK trimite dovada zero-knowledge împreună cu un rezumat sau o valoare hash a lotului de cumulare către lanțul principal. Lanțul principal nu trebuie să execute calculul complet al fiecărei tranzacții sau să stocheze toate detaliile tranzacției. În schimb, verifică validitatea dovezii zero-knowledge și integritatea rezumatului, asigurându-se că lotul de cumulare respectă regulile contractului inteligent.
5. Actualizare de stat: Odată ce lanțul principal verifică dovada zero-knowledge și integritatea lotului de rollup, acesta actualizează starea contractului inteligent pe lanțul principal pe baza rezultatului lotului de rollup. Tranziția de stare este de obicei reprezentată ca o versiune comprimată sau o rădăcină Merkle a modificărilor de stare din lotul de rollup, care este stocată pe lanțul principal.
6. Securitate și finalitate: Securitatea cumulărilor ZK se bazează pe proprietățile criptografice ale sistemului zero-knowledge proof și pe ipotezele mecanismului de consens al Blockchain-ului subiacent. Odată ce starea este actualizată pe lanțul principal, lotul de cumulări devine finalizat, iar rezultatele sunt considerate la fel de valide și sigure ca și Blockchain-ul subiacent în sine.

Cumulări ZK vs. Cumulări Optimiste 

Deși atât seturile optimiste, cât și cele ZK vizează îmbunătățirea scalabilității și reducerea costurilor tranzacțiilor, ele utilizează abordări diferite pentru a atinge aceste obiective. 

• Afirmație de validitate 

În cumulările optimiste, tranzacțiile sunt inițial presupuse a fi valide și procesate în afara lanțului (off-chain), fără verificare imediată pe lanțul principal.

Cumulările ZK utilizează dovezi cu cunoștințe zero, care permit demonstratorului să demonstreze validitatea tranzacțiilor fără a dezvălui detaliile acestora. 

• Securitate 

În loc să verifice fiecare tranzacție individual, seturile optimiste se bazează pe un mecanism bazat pe provocări, prin care utilizatorii pot trimite dovezi de fraudă dacă detectează tranzacții nevalide sau rău intenționate. 

Seturile ZK oferă garanții de securitate mai puternice, deoarece validitatea fiecărei tranzacții este dovedită matematic în cadrul dovezilor zero-knowledge. Acest lucru elimină necesitatea dovezilor de fraudă și provocările asociate.

• Potențiale compromisuri 

Semnalările optimiste pot avea o latență mai mare în comparație cu semnalările ZK, deoarece există o întârziere între procesarea off-chain și verificarea finală pe lanțul principal. Există, de asemenea, o mică probabilitate ca tranzacțiile frauduloase să nu fie detectate până la contestare.

Semnalările ZK pot necesita calcule criptografice mai complexe și un nivel mai ridicat de expertiză tehnică pentru implementare. De asemenea, acestea pot avea costuri de calcul ușor mai mari în comparație cu semnalările optimiste.

Principalele provocări rezolvate de ZK Rollups  

• Scalabilitate

Rețelele blockchain, cum ar fi Ethereum, se confruntă cu limitări de scalabilitate în ceea ce privește debitul tranzacțiilor. Seturile ZK permit gruparea mai multor tranzacții într-un singur lot, reducând numărul de tranzacții on-chain și crescând semnificativ scalabilitatea rețelei.

• Costuri ridicate de tranzacție

Tranzacțiile tradiționale în lanț pot fi costisitoare din cauza taxelor de gaz. Segmentele ZK reduc costurile tranzacțiilor prin agregarea mai multor tranzacții într-un singur lot, reducând la minimum cerințele de calcul și stocare din lanțul principal.

• Confidențialitate și confidențialitate

Seturile ZK utilizează dovezi zero-knowledge pentru a valida integritatea tranzacțiilor fără a dezvălui detaliile tranzacției. Acest lucru asigură confidențialitatea și intimitatea, deoarece informațiile sensibile rămân ascunse, fiind în același timp verificabile.

• Calcul în afara lanțului 

Cumulările ZK efectuează cea mai mare parte a muncii de calcul în afara lanțului, reducând sarcina asupra lanțului principal. Acest calcul în afara lanțului permite o procesare mai rapidă a tranzacțiilor și o utilizare mai eficientă a resurselor blockchain.

• Interoperabilitate

Seturile ZK pot facilita interoperabilitatea între diferite rețele Blockchain prin agregarea tranzacțiilor din mai multe lanțuri într-un singur set. Acest lucru permite tranzacții și interacțiuni între lanțuri, fără a fi nevoie de punți complexe sau intermediari.

Exemple din viața reală de implementare a ZK Rollup-urilor

• Laboratoarele de materie

Matter Labs a dezvoltat protocolul zkSync, o soluție de scalare Layer 2 bazată pe ZK rollup-uri pentru Ethereum. zkSync își propune să ofere scalabilitate ridicată și costuri de tranzacție reduse, menținând în același timp securitatea și descentralizarea.

• Starware 

StarkWare a dezvoltat platforma StarkEx, care utilizează seturi ZK pentru a scala Ethereum și alte rețele blockchain. StarkEx permite un randament ridicat, permițând mii de tranzacții pe secundă, utilizând în același timp dovezi zero-knowledge pentru confidențialitate și scalabilitate.

• Loopring 

Loopring este un protocol de schimb descentralizat (DEX) care utilizează ZK rollup-uri pentru a îmbunătăți scalabilitatea și a reduce costurile. Tehnologia ZK rollup a Loopring permite potrivirea comenzilor și decontarea de înaltă performanță pe Ethereum, oferind o experiență de tranzacționare fără probleme, minimizând în același timp taxele pentru gaz.

• X imuabil

Immutable X este o soluție de scalare Layer 2 pentru Ethereum, construită pe tehnologia ZK rollup. Se concentrează pe scalarea aplicațiilor de gaming și a token-urilor non-fungibile (NFT). Immutable X oferă tranzacții rapide și sigure, permițând experiențe de joc scalabile și reducând impactul asupra mediului al creării și tranzacționării NFT.

• Hermez 

Hermez este un proiect care utilizează seturi ZK pentru a permite transferuri scalabile și eficiente de tokenuri pe Ethereum. Acesta își propune să ofere o soluție descentralizată și fără încredere pentru plăți și transferuri, permițând un randament ridicat și comisioane mici, asigurând în același timp confidențialitatea și securitatea.

Concluzie  

În concluzie, nevoia de seturi ZK a apărut din cererea tot mai mare de rețele Blockchain pentru a gestiona un volum mai mare de tranzacții într-un mod mai eficient și mai rentabil. Prin oferirea unei soluții scalabile care menține garanțiile de securitate ale Blockchain-ului subiacent, păstrând în același timp confidențialitatea, seturile ZK au câștigat atenție și au fost adoptate pe piață ca mijloc practic de a îmbunătăți scalabilitatea și utilizabilitatea blockchain-ului. Deși ecosistemul ZK rollup este în continuă evoluție, se așteaptă ca multe companii să se alăture acestui spațiu pe măsură ce tehnologia se maturizează și câștigă o adoptare mai largă.

Antier este o companie lider în dezvoltarea de tehnologii Blockchain , care ajută companiile să implementeze seturi ZK în soluțiile lor Blockchain existente.