Zero-Knowledge Rollups (ZK Rollups): Przełom w prywatności blockchain

Technologia blockchain zrewolucjonizowała sposób, w jaki myślimy o cyfrowych transakcjach i zdecentralizowanych aplikacjach. Jednak wraz z rosnącą adopcją platform blockchain, takich jak Ethereum, pojawił się znaczący problem: skalowalność. Zdolność sieci blockchain do obsługi rosnącej liczby transakcji bez kompromisów w zakresie szybkości czy kosztów stała się krytyczną kwestią w tej branży.

---

Tu wkraczają rozwiązania “warstwy drugiej”, mające na celu odciążenie głównego łańcucha (“warstwy pierwszej”). Jednym z przykładów są Zero-Knowledge Rollups lub w skrócie ZK Rollups.

ZK Rollups znacznie zwiększają liczbę transakcji, które mogą być przetwarzane w ciągu jednej sekundy, jednocześnie znacząco obniżając koszt pojedynczej transakcji.

W tym rozbudowanym poradniku przedstawimy Ci krok po kroku wszystkie najważniejsze informacje na temat ZK Rollups, wytłumaczymy jak działają i zaprezentujemy przykłady najciekawszych wdrożeń.

Spis treści:

• Zero-Knowledge Proofs, czyli podwaliny ZK Rollups
• Czym są Zero-Knowledge Rollups?
• Architektura techniczna stojąca za ZK Rollups
  • Obliczenia poza łańcuchem
  • Dostępność danych w łańcuchu
  • Integracja z inteligentnymi kontraktami
• Korzyści płynące z ZK Rollups
  • Poprawa skalowalności
  • Niższe koszty transakcji
  • Szybsza finalizacja
  • Zwiększona prywatność
  • Bezpieczeństwo dziedziczone z głównego łańcucha
• Praktyczne zastosowanie ZK Rollup
  • Loopring
  • Polygon zkEVM
  • zkSync Era
  • StarkNet
  • Linea
• Czym się różnią ZK Rollups od Optimistic Rollups?
• Co powinieneś zapamiętać o ZK Rollups. Podsumowanie

---

Zero-Knowledge Proofs, czyli podwaliny ZK Rollups

Zanim przejdziemy jednak do zagadnienia ZK Rollups, pochylmy się na chwilę nad podwalinami tej technologii, czyli Zero-Knowledge Proofs (ZKP).

Po polsku moglibyśmy określić je mianem “dowodów o wiedzy zerowej” reprezentujących przełomową koncepcję w kryptografii, która pozwala jednej stronie udowodnić drugiej, że stwierdzenie jest prawdziwe, bez ujawniania żadnych informacji poza samą prawdziwością tego stwierdzenia. Ta pozornie paradoksalna idea ma głębokie implikacje dla prywatności i bezpieczeństwa, także w sieciach kryptowalutowych

Koncepcja ta została po raz pierwszy wprowadzona w 1985 roku przez badaczy Shafi Goldwassera, Silvio Micaliego i Charlesa Rackoffa w ich przełomowej pracy “The Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems”.

Siła kryptografii o wiedzy zerowej leży w jej zdolności do spełnienia trzech kluczowych właściwości:

• Kompletność: Jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, uczciwy weryfikator zostanie przekonany przez uczciwego udowadniającego.
• Solidność: Jeśli stwierdzenie jest fałszywe, żaden nieuczciwy udowadniający nie może przekonać weryfikatora, że jest ono prawdziwe, z wyjątkiem bardzo małego prawdopodobieństwa.
• Wiedza zerowa: Jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, weryfikator nie dowiaduje się niczego poza faktem, że stwierdzenie jest prawdziwe.

Mechanikę dowodów o wiedzy zerowej można zilustrować prostą analogią. Wyobraź sobie daltonistę (Sanchita), który ma dwie piłki różnych kolorów, ale nie może ich rozróżnić. Ty jednak (Sanchin) widzisz kolory. Aby udowodnić przyjacielowi, że piłki rzeczywiście mają różne kolory, bez ujawniania, która piłka ma jaki kolor, mógłbyś zastosować podejście dowodu o wiedzy zerowej:

• Twój przyjaciel chowa piłki za plecami i może, ale nie musi, je zamienić miejscami.
• Wyciąga piłki do przodu, a ty mówisz mu, czy zamienił piłki, czy nie.
• Ten proces jest powtarzany wielokrotnie.

Jeśli konsekwentnie odpowiadasz poprawnie, twój przyjaciel staje się coraz bardziej przekonany, że rzeczywiście potrafisz rozróżnić piłki, nigdy nie dowiadując się, która piłka ma jaki kolor.

 

W praktyce dowody o wiedzy zerowej obejmują bardziej złożone operacje matematyczne. Udowadniający zazwyczaj wykonuje serię obliczeń opartych na swoich tajnych informacjach i wysyła wyniki do weryfikatora. Weryfikator następnie stawia udowadniającemu konkretne pytania dotyczące tych obliczeń. Zdolność udowadniającego do poprawnego odpowiadania na te pytania, bez ujawniania leżącego u podstaw sekretu, służy jako dowód jego wiedzy.

W miarę rozwoju dziedziny kryptografii o wiedzy zerowej pojawiło się kilka konkretnych typów dowodów o wiedzy zerowej, każdy z własnymi charakterystykami i przypadkami użycia:

• zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge): to rodzaj nieinteraktywnych dowodów o wiedzy zerowej, które są szczególnie zwięzłe i szybkie do weryfikacji. Umożliwiają one efektywną weryfikację obliczeń bez ujawniania jakichkolwiek informacji o danych wejściowych lub samym obliczeniu. zk-SNARKs zyskały popularność w aplikacjach blockchain, zwłaszcza w kryptowalutach skupionych na prywatności, takich jak Zcash.
• zk-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Arguments of Knowledge): zk-STARKs to nowsze rozwiązanie w technologii dowodów o wiedzy zerowej. Oferują podobne korzyści jak zk-SNARKs, ale z kilkoma kluczowymi ulepszeniami: Nie wymagają zaufanej konfiguracji, zwiększając bezpieczeństwo. Mogą efektywniej obsługiwać większe ilości danych. Uważa się, że są zabezpieczone przed atakami z komputerów kwantowych.

Zero-Knowledge Rollups to natomiast rodzaj rozwiązania skalującego blockchain, które wykorzystuje dowody zerowej wiedzy (ZKP) w celu zwiększenia wydajności transakcji i prywatności. 

Czym są Zero-Knowledge Rollups?

ZK Rollups reprezentują nowatorskie podejście do skalowania blockchaina, łączące bezpieczeństwo głównego łańcucha (warstwy 1) z efektywnością obliczeń poza łańcuchem. 

Żeby zobrazować czym są rollupy o wiedzy zerowej posłużmy się bardziej „życiowym” przykładem:

Wyobraź sobie, że blockchain to duża, zatłoczona autostrada, na której każdy samochód reprezentuje transakcję. W miarę wzrostu ruchu, autostrada staje się coraz bardziej zakorkowana, spowalniając wszystkich.

Zero-Knowledge Rollups działają jak system carpoolingu dla tej autostrady. Zamiast każdego samochodu jadącego osobno, wiele osób (transakcji) grupuje się w jednym pojeździe (rollup). Ten pojazd zajmuje tylko jedno miejsce na autostradzie, ale przewozi wiele osób.

Co ciekawe, gdy ten pojazd dojeżdża do punktu kontrolnego (głównego blockchaina), nie musi pokazywać szczegółów dotyczących każdego pasażera. Zamiast tego, przedstawia specjalny bilet (dowód o wiedzy zerowej), który potwierdza, że wszyscy pasażerowie są uprawnieni do podróży, bez ujawniania ich tożsamości.

Dzięki temu systemowi autostrada może obsłużyć znacznie więcej “podróżnych” (transakcji) przy mniejszym zatłoczeniu. Jest to szybsze, tańsze i zapewnia większą prywatność, jednocześnie zachowując bezpieczeństwo i wiarygodność całego systemu.

Wracając natomiast do technikaliów: Zero-Knowledge Rollups (które na polski moglibyśmy przetłumaczyć jako zwoje wiedzy zerowej lub rolki z wiedzą zerową), to rozwiązania skalujące warstwy 2, znacząco zwiększające przepustowość i efektywność sieci blockchain poprzez przeniesienie obliczeń i przechowywania poza łańcuch, zachowując jednocześnie gwarancje bezpieczeństwa bazowego blockchain. U podstaw ZK Rollups leży kilka fundamentalnych zasad:

• Obliczenia poza łańcuchem: Transakcje są przetwarzane i agregowane poza głównym łańcuchem, zmniejszając obciążenie obliczeniowe sieci.
• Dostępność danych w łańcuchu: Mimo że obliczenia odbywają się poza łańcuchem, dane transakcji są nadal publikowane w głównym łańcuchu, zapewniając przejrzystość i dostępność danych.
• Dowody poprawności: ZK Rollups wykorzystują dowody o wiedzy zerowej do weryfikacji poprawności obliczeń poza łańcuchem bez ujawniania bazowych danych.
• Integracja z inteligentnymi kontraktami: Stan ZK Rollup jest utrzymywany przez inteligentny kontrakt wdrożony w głównym łańcuchu, który weryfikuje dowody i odpowiednio aktualizuje stan.

Co wyróżnia je od innych rozwiązań warstwy drugiej? Jest to przede wszystkim większa prywatność, przyspieszona finalizacja transakcji i zredukowana ilość danych przetrzymywanych w łańcuchu.

Cecha	ZK Rollups	Inne rozwiązania warstwy 2
Finalizacja transakcji	Natychmiastowa	Często opóźniona
Prywatność	Zwiększona dzięki dowodom o wiedzy zerowej	Zazwyczaj ograniczona
Ilość danych w łańcuchu	Zredukowana (tylko dowody poprawności)	Często większa (np. pełne dane transakcji)
Model bezpieczeństwa	Oparty na dowodach kryptograficznych	Często oparty na zachętach ekonomicznych lub dowodach oszustwa
Złożoność obliczeniowa	Wyższa (generowanie dowodów)	Zazwyczaj niższa
Skalowalność	Wysoka	Zróżnicowana
Kompatybilność z istniejącymi smart kontraktami	Ograniczona	Często lepsza
Koszty operacyjne	Potencjalnie wyższe ze względu na złożoność dowodów	Zazwyczaj niższe
Czas wdrożenia	Dłuższy ze względu na złożoność	Często krótszy

Architektura techniczna stojąca za ZK Rollups

Architektura techniczna ZK Rollups oferuje znaczący postęp w technologii skalowania blockchain. Poprzez sprytne rozłożenie obliczeń i przechowywania danych między komponenty poza łańcuchem i w łańcuchu, ZK Rollups osiągają widoczne usprawnienia w przepustowości transakcji i efektywności kosztowej, zachowując jednocześnie gwarancje bezpieczeństwa bazowego blockchain.

ZK Rollups składają się z kilku istotnych komponentów, które współpracują ze sobą, aby zapewnić skalowalne i bezpieczne rozwiązanie:

• Prover (Dowodzący): Ten komponent generuje dowody o wiedzy zerowej, które poświadczają ważność transakcji poza łańcuchem. Prover grupuje tysiące transakcji i tworzy zwięzły dowód ich poprawności.
• Verifier (Weryfikator): Zazwyczaj zaimplementowany jako inteligentny kontrakt w głównym łańcuchu, weryfikator sprawdza dowody poprawności przedłożone przez provera.
• State contract (Kontrakt stanu): Ten inteligentny kontrakt w łańcuchu utrzymuje aktualny stan ZK Rollup, w tym salda kont i inne istotne dane.
• Przechowywanie poza łańcuchem: Mimo że dane transakcji są publikowane w łańcuchu, pełny stan jest przechowywany poza łańcuchem, aby zmniejszyć wymagania dotyczące przechowywania w łańcuchu.
• Operator: Często zaimplementowany jako scentralizowany podmiot lub zdecentralizowana sieć walidatorów, operator wykonuje transakcje, grupuje je w partie i przesyła dowody do głównego łańcucha.

Obliczenia poza łańcuchem

U podstaw ZK Rollups leży koncepcja obliczeń poza łańcuchem, która jest kluczowa dla osiągnięcia wysokiej przepustowości i efektywności.

Wszystkie transakcje w ramach ZK Rollup są przetwarzane poza łańcuchem przez wyspecjalizowane węzły zwane operatorami lub proverami. Węzły te wykonują transakcje, aktualizują stan i generują dowody poprawności.

Pełny stan rollupu, w tym salda kont i dane inteligentnych kontraktów, jest utrzymywany poza łańcuchem. Znacząco zmniejsza to obciążenie obliczeniowe głównej sieci Ethereum.

Transakcje są grupowane w partie, zazwyczaj zawierające setki lub tysiące pojedynczych operacji. Ten proces grupowania jest kluczowy dla poprawy skalowalności oferowanej przez ZK Rollups.

Po przetworzeniu partii transakcji, prover generuje kryptograficzny dowód (zwykle zk-SNARK lub zk-STARK), który potwierdza poprawność nowego stanu.

Dostępność danych w łańcuchu

Podczas gdy obliczenia odbywają się poza łańcuchem, ZK Rollups zapewniają dostępność danych w głównym łańcuchu, zachowując równowagę między skalowalnością a przejrzystością:

Skompresowane dane transakcji dla każdej partii są publikowane w łańcuchu jako calldata. Zapewnia to, że dane są zawsze dostępne i pozwala każdemu niezależnie odtworzyć stan rollupu.

Nowy „state root” (kryptograficzna reprezentacja całego stanu) jest zapisywany w łańcuchu po każdej partii. Umożliwia to efektywną weryfikację stanu rollupu bez przechowywania wszystkich danych w łańcuchu.

Aby zminimalizować koszty przechowywania w łańcuchu, ZK Rollups stosują różne techniki kompresji. Na przykład, adresy mogą być reprezentowane przez krótsze indeksy, znacznie zmniejszając ilość danych.

Integracja z inteligentnymi kontraktami

ZK Rollups opierają się na zestawie inteligentnych kontraktów wdrożonych w głównej sieci Ethereum, aby połączyć światy poza łańcuchem i w łańcuchu:

• Kontrakt rollupa: To główny kontrakt zarządzający ZK Rollupem. Przechowuje on aktualny „state root”, weryfikuje dowody i obsługuje wpłaty i wypłaty.
• Kontrakt weryfikatora: Ten specjalistyczny kontrakt jest odpowiedzialny za weryfikację dowodów poprawności przedłożonych przez provera. Jest to krytyczny komponent zapewniający bezpieczeństwo rollupu.
• Kontrakty mostowe: Ułatwiają one przepływ aktywów między głównym łańcuchem a rollupem, zapewniając interoperacyjność z szerszym ekosystemem Ethereum.

Korzyści płynące z ZK Rollups

Zero-Knowledge Rollups oferują spory zestaw zalet, które odpowiadają na wyzwania stojące przed dzisiejszymi sieciami blockchain. Przyjrzyjmy się kluczowym korzyściom, które czynią ZK Rollups obiecującym rozwiązaniem dla przyszłości łańcuchów blokowych.

Poprawa skalowalności

Jedną z najważniejszych zalet ZK Rollups jest ich zdolność do zwiększenia przepustowości transakcji:

• Zwiększona liczba TPS: ZK Rollups mogą przetwarzać tysiące transakcji na sekundę (TPS), co stanowi znaczną poprawę w porównaniu z podstawową warstwą sieci takich jak Ethereum, która zazwyczaj obsługuje około 15-30 TPS.
• Przetwarzanie wsadowe: Grupując setki lub tysiące transakcji w jeden dowód, ZK Rollups efektywnie zwielokrotniają przepustowość sieci bez zwiększania obciążenia obliczeniowego głównego łańcucha.
• Skalowalność bez kompromisów: W przeciwieństwie do niektórych innych rozwiązań skalujących, ZK Rollups osiągają tę poprawioną przepustowość bez poświęcania bezpieczeństwa czy decentralizacji, odpowiadając na tak zwany “trylemat blockchain”.

Niższe koszty transakcji

ZK Rollups znacząco obniżają koszt pojedynczej transakcji, czyniąc technologię blockchain bardziej dostępną i praktyczną dla szerszego zakresu zastosowań:

• Amortyzowane koszty: Koszt przesłania dowodu do głównego łańcucha jest rozłożony na wszystkie transakcje w partii, co skutkuje znacznie niższymi opłatami za pojedynczą transakcję.
• Zmniejszona ilość danych w łańcuchu: Poprzez kompresję danych transakcji i przesyłanie tylko dowodów ważności, ZK Rollups minimalizują ilość danych przechowywanych w głównym łańcuchu, dodatkowo obniżając koszty.
• Przewaga konkurencyjna: Niższe koszty transakcji otwierają nowe przypadki użycia i sprawiają, że istniejące aplikacje stają się bardziej opłacalne ekonomicznie, szczególnie w przypadku mikrotransakcji lub scenariuszy handlu o wysokiej częstotliwości.

Szybsza finalizacja

ZK Rollups oferują niemal natychmiastową finalizację transakcji, co jest kluczową cechą dla wielu aplikacji:

• Natychmiastowe potwierdzenie: Gdy dowód ważności zostanie zweryfikowany w głównym łańcuchu, wszystkie transakcje w odpowiedniej partii są uznawane za ostateczne. Proces ten zazwyczaj trwa tylko kilka minut.
• Brak opóźnień w wypłatach: W przeciwieństwie do Optimistic Rollups, które wymagają okresu wyzwania dla wypłat, ZK Rollups umożliwiają natychmiastowe wypłaty po zweryfikowaniu dowodu.
• Ulepszone doświadczenie użytkownika: Szybsza finalizacja przekłada się na bardziej responsywne i przyjazne dla użytkownika doświadczenie, co jest szczególnie ważne dla aplikacji wrażliwych na czas, takich jak zdecentralizowane giełdy czy platformy do gier.

Zwiększona prywatność

Chociaż nie jest to ich główny cel, ZK Rollups oferują pewne korzyści w zakresie prywatności:

• Zaciemnianie danych: Wykorzystanie dowodów o wiedzy zerowej oznacza, że szczegóły transakcji nie są bezpośrednio widoczne w głównym łańcuchu, zapewniając pewien stopień prywatności.
• Selektywne ujawnianie: ZK Rollups można zaprojektować tak, aby ujawniały tylko określone informacje o transakcjach, umożliwiając zgodność z przepisami przy jednoczesnym zachowaniu prywatności użytkowników.
• Potencjał na przyszłość: W miarę rozwoju technologii istnieje potencjał do wdrożenia bardziej zaawansowanych funkcji prywatności w systemach ZK Rollup.

Bezpieczeństwo dziedziczone z głównego łańcucha

ZK Rollups utrzymują wysoki poziom bezpieczeństwa, wykorzystując model bezpieczeństwa bazowego blockchain:

• Gwarancje kryptograficzne: Wykorzystanie dowodów o wiedzy zerowej zapewnia, że akceptowane są tylko prawidłowe przejścia stanu, co czyni kryptograficznie niemożliwym popełnienie oszustwa.
• Bezpieczeństwo głównego łańcucha: Poprzez zakotwiczenie stanu rollupu w głównym łańcuchu, ZK Rollups dziedziczą właściwości bezpieczeństwa bazowego blockchain, korzystając z jego zdecentralizowanego mechanizmu konsensusu.
• Działanie bez zaufania: Użytkownicy nie muszą ufać operatorom rollupu, ponieważ ważność wszystkich operacji jest kryptograficznie udowodniona i zweryfikowana w łańcuchu.
• Odporność na ataki: Kombinacja dowodów kryptograficznych i zakotwiczenia w głównym łańcuchu sprawia, że ZK Rollups są wysoce odporne na różne rodzaje ataków, w tym ataki 51% na sam rollup.

ZK Rollups to jednak również kilka istotnych wyzwań oraz słabszych stron.

Wyzwania i ograniczenia stojące za rollupami ZK

Jednym z najważniejszych wyzwań stojących przed ZK Rollups jest wysoka złożoność obliczeniowa związana z generowaniem dowodów o wiedzy zerowej:

Ograniczenia	Opis
Złożoność obliczeniowa	Generowanie dowodów zero-knowledge wymaga znacznej mocy obliczeniowej, co może prowadzić do opóźnień w przetwarzaniu transakcji i wyższych kosztów operacyjnych.
Specjalistyczny sprzęt	Potrzeba użycia specjalistycznego sprzętu do efektywnego generowania dowodów może ograniczać liczbę operatorów zdolnych do prowadzenia węzłów ZK Rollup.
Potencjalna centralizacja	Wysokie wymagania techniczne mogą prowadzić do centralizacji operatorów rollupów, co stoi w sprzeczności z ideą decentralizacji.
Kompatybilność z EVM	Trudności w osiągnięciu pełnej kompatybilności z Ethereum Virtual Machine (EVM) mogą ograniczać możliwości przenoszenia istniejących smart kontraktów.
Koszty początkowe	Implementacja ZK Rollups może wymagać znacznych inwestycji początkowych w infrastrukturę i rozwój.
Złożoność dla deweloperów	Deweloperzy mogą potrzebować nauki nowych języków programowania lub narzędzi, co może spowolnić adopcję technologii.
Skalowalność generowania dowodów	Wraz ze wzrostem liczby transakcji, generowanie dowodów może stać się wąskim gardłem skalowalności.
Koszty publikacji danych on-chain	Mimo kompresji, publikacja danych transakcji na głównym łańcuchu wciąż generuje koszty, które mogą być znaczące przy dużej liczbie transakcji.

Praktyczne zastosowanie ZK Rollup

Aby lepiej zrozumieć rzeczywisty wpływ i skuteczność ZK Rollups, przyjrzyjmy się niektórym udanym wdrożeniom. Wśród tych najpopularniejszych znajdują się zkSync Era, Polygon zkEVM, StarkNet, Linea oraz Loopring.

 

Loopring

Loopring wyróżnia się jako jeden z pionierów w przestrzeni ZK Rollup, ze szczególnym naciskiem na zdecentralizowane giełdy (DEX) i systemy płatności. Uruchomiony przed wieloma konkurentami, Loopring miał czas na dopracowanie swojego podejścia i zbudowanie lojalnej bazy użytkowników. 

Protokół wykorzystuje niestandardowy obwód zk-SNARK zoptymalizowany pod kątem operacji handlowych i transferowych, zapewniając wysoką przepustowość i niskie koszty transakcji. Ta specjalizacja pozwoliła Loopring osiągnąć wskaźniki wydajności, z którymi często mają trudności rollupy ogólnego przeznaczenia. 

W miarę ewolucji ekosystemu DeFi, Loopring kontynuował innowacje, wprowadzając funkcje takie jak zautomatyzowani market makerzy (AMM) i programy wydobywania płynności. Choć Loopring może nie oferować tak szerokiej funkcjonalności inteligentnych kontraktów jak niektóre nowsze rollupy, jego skoncentrowane podejście i sprawdzona historia czynią go znaczącym graczem w ekosystemach warstwy 2, szczególnie w przypadku zdecentralizowanych aplikacji handlowych.

Polygon zkEVM

Polygon zkEVM, dziecko zespołu Polygon (dawniej Matic Network), wkroczyło do świata blockchain w marcu 2023 roku. Jako zkEVM typu 2, ta implementacja dąży do pełnej równoważności z Maszyną Wirtualną Ethereum.

To, co wyróżnia Polygon zkEVM, to innowacyjne wykorzystanie zarówno dowodów SNARK, jak i STARK, hybrydowe podejście optymalizujące zarówno wydajność, jak i bezpieczeństwo. Ten podwójny system dowodów pozwala na szybszą finalizację transakcji przy jednoczesnym zachowaniu solidnych gwarancji bezpieczeństwa, które są kluczowe dla aplikacji zdecentralizowanych finansów. 

Warto zauważyć, że Polygon zkEVM nie jest izolowanym projektem, ale częścią szerszego ekosystemu zero-knowledge Polygon, który obejmuje inne innowacyjne rozwiązania, takie jak Polygon Miden i Polygon Zero. 

zkSync Era

zkSync Era, opracowany przez Matter Labs również został uruchomiony w marcu 2023 roku. Jako zkEVM typu 4, zkSync Era ma na celu wypełnienie luki między skalowalnością a kompatybilnością z Ethereum, oferując programistom znajome środowisko przy jednoczesnym znacznym zwiększeniu przepustowości transakcji. Niestandardowa maszyna wirtualna platformy jest zaprojektowana do szybkiego generowania dowodów, co jest kluczowym czynnikiem w utrzymaniu wydajności. 

W przyszłości Matter Labs planuje zintegrować technologię zkPorter, która obiecuje dalsze obniżenie kosztów transakcji, potencjalnie zapewniając nowe przypadki użycia dla mikrotransakcji i aplikacji handlu wysokiej częstotliwości.

StarkNet

StarkNet, opracowany przez zespół StarkWare, wykorzystuje dowody STARK, które oferują korzyści w zakresie skalowalności i bezpieczeństwa. Choć początkowo wymagał od programistów nauki Cairo, unikalnego języka programowania zoptymalizowanego pod kątem STARK-ów, StarkNet ewoluuje w kierunku większej kompatybilności z Ethereum. 

Projekt Warp zespołu Nethermind, który kompiluje Solidity do Cairo, przekształca StarkNet w de facto zkEVM typu 4, poszerzając jego atrakcyjność dla rozległej społeczności programistów Ethereum. Ta ewolucja jest kluczowa, ponieważ pozwala StarkNet wykorzystać imponującą skalowalność przy jednoczesnym korzystaniu z bogatego ekosystemu istniejących aplikacji Ethereum. 

Linea

Linea, opracowana przez ConsenSys, reprezentuje jednego z młodszych uczestników na arenie ZK Rollup. Dążąc do pełnej równoważności EVM, Linea pozycjonuje się jako przyjazne dla programistów rozwiązanie skalujące, które wymaga minimalnych zmian w istniejących inteligentnych kontraktach Ethereum. To podejście ma na celu przyspieszenie adopcji poprzez obniżenie barier wejścia dla projektów poszukujących możliwości skalowania. 

To, co wyróżnia Lineę, to jej głęboka integracja z rozległym ekosystemem ConsenSys, w tym narzędziami takimi jak MetaMask i Infura. Choć wciąż znajduje się we wczesnych etapach rozwoju, koncentracja Linei na kompatybilności z Ethereum i doświadczeniu użytkownika może uczynić ją silnym konkurentem w wyścigu o skalowanie Ethereum.

Porównanie różnych ZK Rollups

	zkSync Era	Polygon zkEVM	StarkNet	Linea	Loopring
Deweloper	Matter Labs	Polygon	StarkWare	ConsenSys	Zespół Loopring
Uruchomienie sieci głównej	Marzec 2023	Marzec 2023	Listopad 2021	Lipiec 2023	Grudzień 2019
Typ zkEVM	Typ 4	Typ 2	Typ 4 (z Warp)	Typ 2	Niestandardowa VM
Kompatybilność z EVM	Wysoka (Solidity 0.8.x)	Pełna równoważność	Poprawiająca się (przez Warp)	Pełna równoważność	Ograniczona
System dowodów	zkSNARK	SNARK & STARK	STARK	SNARK	zkSNARK
Główny cel	Ogólnego przeznaczenia	Ogólnego przeznaczenia	Skalowalność i bezpieczeństwo	Doświadczenie deweloperów	DEX i płatności
TVL (stan na lipiec 2024)	100 milionów dolarów	13 milionów dolarów	286 milionów dolarów	709 milionów dolarów	63 miliony dolarów
Natywny token	Nie	MATIC	STRK	Nie	LRC
Zastosowanie	DeFi i NFT	DeFi i sektor gamingu	DeFi i markety NFT	Skupia się na deweloperach	Zdecentrliazowane giełdy
Projekty	Uniswap, Aave i SushiSwap wdrożyły zkSync Era	QuickSwap, Aave i Balancer mają wersje na Polygon zkEVM	Zdecentralizowana giełda dYdX	Integracja z MetaMask i Infura	Własny DEX Loopring

 

Czym się różnią ZK Rollups od Optimistic Rollups?

Wraz z rosnącym znaczeniem rozwiązań warstwy 2 w ekosystemie blockchain, ZK Rollups i Optimistic Rollups stali się dwoma czołowymi konkurentami. Chociaż oba mają na celu poprawę skalowalności i obniżenie kosztów transakcji, stosują fundamentalnie różne podejścia. Przyjrzyjmy się kompleksowemu porównaniu tych dwóch technologii.

Główna różnica techniczna między ZK Rollups a Optimistic Rollups leży w ich podejściu do walidacji transakcji:

• ZK Rollups: Wykorzystują dowody o wiedzy zerowej do walidacji transakcji. Każdej partii transakcji towarzyszy kryptograficzny dowód, który weryfikuje poprawność wszystkich przejść stanu bez ujawniania bazowych danych.
• Optimistic Rollups: Zakładają, że transakcje są domyślnie ważne i weryfikują je tylko w szczególnych przypadkach (challengach). Polegają na dowodach oszustwa do wykrywania i rozwiązywania nieprawidłowych przejść stanów transakcji.

Kolejna kluczowa różnica dotyczy dostępności danych. ZK Rollups zazwyczaj wymagają mniej danych w łańcuchu, ponieważ muszą publikować tylko dowód ważności i skompresowane dane transakcji. Z kolei Optimistic Rollups publikują więcej danych w łańcuchu, w tym pełne szczegóły transakcji, aby zbierać potencjalne dowody oszustwa.

Jeśli chodzi o wydajność, oba rozwiązania oferują znaczące ulepszenia w porównaniu z warstwą bazową, ale o różnych charakterystykach:

• Finalność transakcji: ZK Rollups zapewniają niemal natychmiastową finalizację po zweryfikowaniu dowodu w łańcuchu. Optimistic Rollups mają jednak okres challengu (zazwyczaj 7 dni) zanim transakcje zostaną uznane za ostateczne.
• Przepustowość: Oba rozwiązania mogą znacznie zwiększyć przepustowość transakcji. ZK Rollups często osiągają wyższe współczynniki kompresji, potencjalnie prowadząc do większej skalowalności.
• Czasy wypłat: ZK Rollups umożliwiają natychmiastowe wypłaty, podczas gdy Optimistic Rollups wymagają od użytkowników oczekiwania przez okres wyzwania przed wypłatą środków do głównego łańcucha.

Rozwiązania te stosują również różne modele bezpieczeństwa. ZK Rollups oferują silne gwarancje bezpieczeństwa poprzez dowody kryptograficzne. Ważność transakcji jest matematycznie udowodniona, co sprawia, że jest niezwykle trudno dla złośliwych aktorów przesłać nieprawidłowe przejścia stanu.

Z kolei Optimistic Rollups polegają na zachętach ekonomicznych i założeniu, że zawsze znajdzie się co najmniej jeden uczciwy uczestnik, który zakwestionuje oszukańcze transakcje. Chociaż ogólnie bezpieczny, ten model wprowadza potencjalne ryzyko ataku podczas okresu challengu.

Cecha	ZK Rollups	Optimistic Rollups
Walidacja transakcji	Dowody o wiedzy zerowej	Domyślnie ważne, weryfikacja przy wyzwaniu
Finalność transakcji	Niemal natychmiastowa	Okres wyzwania (zazwyczaj 7 dni)
Dane w łańcuchu	Mniej (tylko dowody i skompresowane dane)	Więcej (pełne dane transakcji)
Wypłaty	Natychmiastowe	Po okresie wyzwania
Bezpieczeństwo	Gwarancje kryptograficzne	Zachęty ekonomiczne i dowody oszustwa
Prywatność	Wyższa	Niższa
Złożoność implementacji	Wyższa	Niższa
Kompatybilność z EVM	Ograniczona (rozwijana)	Wysoka
Obciążenie obliczeniowe	Wyższe	Niższe
Idealne zastosowania	Aplikacje wymagające wysokiego bezpieczeństwa i szybkiej finalności	Aplikacje tolerujące dłuższe okresy wypłat

A co ze zdecentralizowanymi finansami? W przestrzeni DeFi, ZK Rollups mogą być faworyzowane dla platform handlu o wysokiej częstotliwości ze względu na ich szybką finalność, podczas gdy Optimistic Rollups mogą być bardziej odpowiednie dla protokołów pożyczkowych, które nie wymagają natychmiastowych wypłat.

Dla rynków NFT wybór może zależeć od wolumenu handlu i znaczenia natychmiastowych wypłat. Rynki o wysokim wolumenie mogą skorzystać ze skalowalności ZK Rollups, podczas gdy mniejsze rynki mogą uznać Optimistic Rollups za wystarczające i łatwiejsze do wdrożenia.

Co powinieneś zapamiętać o ZK Rollups. Podsumowanie

W tym artykule chcieliśmy pokazać, że Zero-Knowledge Rollups stanowią przełomowy krok w technologii blockchain, oferując rozwiązanie długotrwałych wyzwań związanych ze skalowalnością, kosztami i efektywnością sieci bloków.

Przyszłość ZK Rollups w ekosystemie blockchain wygląda obiecująco, stając się integralną częścią strategii skalowania, napędzając innowacje, umożliwiając powszechną adopcję oraz przyspieszając ewolucję ekosystemu kryptowalutowego.

Droga rollupów zerowej wiedzy dopiero się zaczęła, a jej ostateczny kształt będzie zależeć od zbiorowych wysiłków deweloperów, użytkowników, analityków i szerszej społeczności kryptowalutowej. Jedno jest jednak pewne: ZK Rollup pozwolą tworzyć bardziej zdecentralizowaną, efektywną i inkluzywną cyfrową przyszłość.