За время своего развития, Ethereum стал слишком массивен. Из-за этого масштабирование блокчейна перешло в категорию трудновыполнимых задач. Поэтому разные команды разработчиков создают сети второго уровня, которые работают над основным блокчейном и взаимодействуют с ним. Они должны позволить сделать транзакции более быстрыми, а комиссии – низкими. Технология ZK-Rollups призвана решать проблему совместимости таких проектов.
Что такое ZK-Rollups
Zero Knowledge Rollups – это сеть второго уровня, созданная для блокчейна Ethereum. Данная технология позволяет снять нагрузку с основной сети Эфириума за счет 2-х функций:
- Разделение транзакций на удобные группы.
- Вынесение определенной части вычислительных процессов за пределы блокчейна Ethereum.
На данный момент решение ZK-Rollups является одним из самых перспективных механизмов масштабирования Эфириума.
Современные проекты, направленные на преодоление барьеров и ограничений цепочек блоков первого уровня, не всегда совместимым между собой. Также у них возникают проблемы с децентрализацией. Но ZK-Rollups улучшает уже созданные сети второго уровня, которые используются для масштабирования Эфириума. Благодаря этому проекты получают улучшенный уровень совместимости и повышенную безопасность системы.
Технология ZK-Rollups работает на основе zero-knowledge proof – доказательства с нулевым разглашением. Так называется криптографический протокол, позволяющий доказывающей стороне подтверждать истинность выполненного действия без дополнительной информации. Накопительные пакеты данных с нулевым разглашением (ZK-Rollups), автоматически генерируют криптографические доказательства законности и достоверности транзакции.
Основная сеть Ethereum принимает переводы, поступающие из второго уровня, только после того, как будет проверено доказательство. Такой подход позволяет сохранить высокий уровень безопасности.
Конкурирующей технологией ZK-Rollups являются оптимистичные накопительные пакеты данных с нулевым разглашением – Optimistic Rollups. Их ключевое отличие сводится к отсутствию обязательного криптографического доказательства.
Разрабатывать приложения на основе оптимистичных пакетов легче. Но здесь тоже есть сложности:
- При отправке транзакций обратно в основную сеть Эфириум не предъявляется криптографическое доказательство. По этой причине проведенную операцию можно оспорить в течение недели.
- Если будут предъявлены сомнения в законности большого количества транзакций, скорость работы системы снизится – пользователям придется ждать решения по их операциям.
Когда используется ZK-Rollups, подобные проблемы исключаются изначально.
Основное преимущество zero-knowledge proof сводится к возможности проверять наличие у пользователя необходимой для транзакции криптосуммы без раскрытия его данных другим участникам сети. Такая функция обеспечивает высокий уровень приватности в публичных блокчейнах и других сетях.
За счет того, что неудобные и малоэффективные способы верификации и аутентификации заменяются современным zero-knowledge proof, пропускная способность blockchain ощутимо возрастает.
Доказательство с нулевым разглашением является хорошим инструментом для выполнения следующих задач:
- проведение финансовых операций;
- защита персональных данных в разных сферах деятельности;
- проведение верификации пользователя и различны данных;
- формирование доверенных соединений;
- предоставление привилегированного доступа в различные проекты.
Zero-knowledge proof имеет 2 формы:
- Интерактивная (ZK-STARK). Для проверки данных пользователя верификатор сам проводит его опрос.
- Неинтерактивная (ZK-SNARK). Верификатору и доказывающему не нужно контактировать. Проверка может выполняться постфактум. Это наиболее востребованный тип накопительных пакетов данных.
Технология ZK-Rollups создает доказательства с нулевым разглашением (zk-SNARK) на постоянной основе. Эта сеть второго уровня используется для выполнения следующих задач:
- включение в цепочку блоков всех необходимых транзакций;
- согласование состояний основного блокчейна и сети второго уровня.
Zero-Knowledge Rollups позволяет хранить данные и выполнять вычислительные процессы за пределами блокчейна. Криптосредства при этом остаются в смарт-контракте.
Еще одна особенность ZK-Rollups сводится к возможности снижения уровня комиссии. Чем больше людей использует эту технологию для транзакций, тем дешевле будет стоить перевод для каждого из них.
ZK-Rollups может объединять в одном пакете данных любое количество переводов. Когда такой пакет попадает обратно в Эфириум, платить нужно за одно действие. Эта комиссия распределяется между всеми, чьи транзакции находились в пакете. В итоге, чем больше операций попало в пакет данных, тем меньше платит каждый пользователь, отправивший перевод.
По мнению основателя блокчейна Ethereum Виталия Бутерина, технология ZK-Rollups станет доминирующей парадигмой масштабирования Эфириума. Это решение уже имеет высокий уровень совместимости, но пока что уступает тем показателям, которые имеет Optimistic Rollups.
Сейчас функция криптографического доказательства хорошо работает на уровне востребованных простых задач – торговля криптовалютой и ее переводы между кошельками. Интеграция в эту технологию полноценных смарт-контрактов возможна, но пока остается проблемной целью. Разработчики Эфириума видят этот недостаток и уже занимаются его решением. По словам Бутерина, на устранение минусов, мешающих значительному повышению уровня совместимости, уйдет несколько лет.
На усовершенствование технологии ZK-Rollups тратятся ощутимые ресурсы, поскольку она может стать основной для создания общей коммуникационной структуры между Ethereum и большим количество сетей 2-го уровня. Речь идет о полноценном объединении многочисленных децентрализованных экосистем.
Loopring и ZK Rollups
Проект Loopring является сетью второго уровня, предназначенной для масштабирования Эфириума. Этот протокол обеспечивает доступ к инструментам, позволяющим создавать децентрализованные приложения и криптобиржи. На платформе уже работает собственный токен LPC, есть умный криптокошелек и своя децентрализованная биржа.
Сеть 2-го уровня Loopring работает на основе технологии ZK-Rollups, которая обеспечивает объединение большого количества транзакций вне основного блокчейна. Собранные операции отправляются в Эфириум, в виде одной транзакции. Такой подход позволяет сильно снизить нагрузку на протокол 1-го уровня. В итоге операции в Loopring обрабатываются мгновенно и совсем не требуют газа – комиссии.
Новая технология масштабирования ZK-Rollups используется другими сетями второго уровня и становится все популярнее. Плюс ее положительно оценивает Бутерин, что тоже способствует росту рейтинга этого решения.
Поскольку проект Loopring сейчас использует ZK-Rollups, пользователи проявили к нему повышенную лояльность. За год стоимость токена LRC выросла на 1318%, а за последние 30 дней на 405,8 %.
Polygon и ZK Rollups
В 2017 году была создана сеть защищенных решений 2-го уровня, целью которой является масштабирование блокчейна Ethereum. Проект выполняет функцию полноценной экосистемы, позволяющей создавать децентрализованные приложения и поддерживать их работу.
Polygon обеспечивал высокую скорость транзакций и низкие комиссии. Но у пользователей оставались вопросы относительно эффективности масштабирования Эфириума. Суть проблемы сводилась к тому, что в проекте использовался механизм консенсуса Proof-of-Stake (PoS). Управление механизмом осуществлялось собственным набором валидаторов узлов сети.
В Polygon примерно 100 пользователей управляют основными процессами. При этом ресурсы Эфириума для проверки транзакций не используются. Такой подход ограничивает процесс масштабирования возможностями пользователей. В итоге основатели Polygon вынуждены были рассмотреть подключение более современного механизма работы сети 2-го уровня.
В ноябре этого года команда проекта анонсировала внедрение нового решения для масштабирования Ethereum. Называется оно Miden Virtual Machine (Miden VM). Его работу будет обеспечивать технология ZK-Rollups. Уже выпущен центральный компонент этой сети – виртуальная машина, которая в качестве базовой системы доказательства использует протокол zk-STARKs. Исходный код нового решения 2-го уровня остается открытым (что традиционно для криптовалютного рынка).
Команда проекта Polygon назвала технологию ZK-Rollups очень перспективной. При этом был озвучен один минус данного решения – сложности с постоянной поддержкой произвольной логики и транзакций, в том числе операций EVM – виртуальной машины Эфириума.
Именно для нейтрализации таких недостатков специалисты Polygon и разработали Miden VM. Эта виртуальная машина использует протокол доказательства с нулевым разглашением. Называется он zk-STARKs и является более дешевой и быстрой версией zk-SNARK.
В итоге Miden VM закрывает потребность в поддержке произвольной логики и транзакций. Еще эта машина автоматически создает доказательство выполнения для любой используемой в сети программы. За год токен проекта MATIC подорожал на 9462,7%.
ZKSwap и ZK-Rollup
На базе технологии ZK-Rollups был создан проект ZKSwap. Полное название – ZK-Rollups based Swap protocol. Это одновременно протокол и децентрализованная криптовалютная биржа. Проект обеспечивает быструю торговлю цифровыми активами стандарта ERC-20. На бирже есть Community Mining, при помощи которого можно зарабатывать управленческие токены.
Полученные монеты дают возможность принимать участие в управлении проектом путем голосования. Влиять можно на следующие процессы:
- продвижение различных инициатив;
- предложение новых идей для улучшения протокола;
- формирование листинга биржи.
ZKSwap обеспечивает быструю торговлю токенами без посредников. Все операции выполняются при помощи смарт-контрактов. Технология ZK-Rollup в этом проекте используется для вывода потоков данных за пределы сети 1-го уровня, то есть блокчейна Ethereum. Достигается такой результат за счет полноценной синхронизации двух сетей.
В итоге пользователи получают все преимущества умных контрактов Эфириума, а также низкие комиссии и высокую пропускную способность сети 2-го уровня.
ZKSwap нуждается в поддержке ликвидности и безопасности инфраструктуры. Для закрытия именной этой потребности и был внедрен Community Mining. Те, кто принимают участие в общественной добыче, получают за свои действия награду в виде ZKS.
Такой майнинг включает несколько процессов:
- предоставление ликвидности;
- торговля на ZKSwap;
- генерация доказательств с нулевым разглашением;
- оплата комиссий в блокчейне Эфириум.
Сейчас уже идет работа над добавлением функции стейкинга ZKS.
Другие проекты, использующие технологию ZK-Rollups
Поскольку есть 2 типа технологии ZK, отдельные платформы и сети выбирали тот вариант, который им подходит больше.
zkSync
Это проект от команды разработчиков Matter Labs, запущенный в июне 2020 года. Он является решением масштабирования Эфириума и работает на основе ZK-SNARK.
Представленная платформа обеспечивает пропускную способность на уровне от 2000 операций в секунду. Основная цель, ради которой была создана zkSync – максимальное упрощение перехода с Эфириума к сетям 2-го уровня. На данный момент это самый известный проект, работающий на основе технологии ZK-SNARK.
StarkEx
Решение, созданное для масштабирования децентрализованных приложений, которыми пользуются Ethereum-проекты и различные платформы. Над его созданием трудились специалисты компании StarkWare.
Работает StarkEx на основе второго вида технологии ZK-Rollups под названием STARK. Это более безопасный тип пакета данных, объединяющего отдельные транзакции.
Разработчики StarkWare уже анонсировали выпуск нового проекта StarkNet. Это сеть, работающая на основе технологии ZK-Rollups. Ее особенность заключается в том, что она обеспечит как создание, так и запуск децентрализованных приложений на втором уровне сети.
По мере того, как на базе ZK-Rollups будут запускаться высокоскоростные сети 2-го уровня, транзакции в блокчейне Эфириум станут чаще передавать в проекты, созданные по принципу StarkEx и StarkNet. Такой подход к работе с сетями переведет масштабируемость Ethereum на новый уровень.
zkLink
Это децентрализованная кроссчейн-биржа, работающая на основе технологии ZK-Rollups. На старте проект уже успел привлечь $8,5 млн инвестиций. Сейчас биржа предлагает кроссчейн-свопы различных децентрализованных сетей 1-го уровня.
Заключение
Технология ZK-Rollups уже сейчас является эффективным инструментом масштабирования Ethereum. В ближайшее время разработчики устранят проблемы с совместимостью и с высокой вероятностью подключат функцию смарт-контрактов. С такими инструментами ZK-Rollups начнут массово использовать различные экосистемы, которым необходима технология полноценного и беспроблемного объединения сетей 2-го уровня.
Telegram: https://t.me/deeptrd
Trade: https://app.aivia.io/ranking/136?a=VA9GZqD97a