Что такое ZK Rollups?

ZK rollups — это инновационное решение второго уровня для масштабирования, разработанное для преодоления ограничений масштабируемости Ethereum при сохранении высокого уровня безопасности основной цепи. На фоне высоких комиссий и перегрузки сети Ethereum, ZK rollups стали одной из самых перспективных технологий повышения пропускной способности транзакций и сокращения расходов.

Что такое Crypto Rollup?

Crypto rollup — это механизм пакетной обработки, который объединяет множество криптовалютных транзакций в один общий пакет. Сам термин «rollup» отражает процесс консолидации отдельных транзакций в единую структуру. Эти транзакции обрабатываются вне основной цепи, то есть за пределами блокчейна первого уровня, такого как Ethereum, с применением специализированного программного обеспечения для проверки и организации данных.

Rollup работает через протоколы второго уровня, которые периодически отправляют пакеты транзакций в основной блокчейн для финального подтверждения. Для поддержания децентрализации такие L2-решения используют смарт-контракты, связывающие их с блокчейном первого уровня. Эта архитектура обеспечивает два ключевых преимущества: значительно снижает нагрузку на основную сеть за счёт вынесения обработки данных за её пределы и позволяет сжимать большие объёмы данных в компактные форматы, оптимизируя использование блоков на L1. Это в итоге повышает эффективность сети за счёт ускорения подтверждения, увеличения пропускной способности и существенного снижения комиссий для пользователей. Кроме того, rollups помогают предотвратить узкие места в основной сети, перераспределяя активность.

Что такое ZK Rollup?

ZK rollups (zero-knowledge proof rollups) применяют уникальный метод верификации, отличающий их от других масштабируемых решений. «Zero-knowledge» означает криптографический подход к проверке транзакций без раскрытия их сути. В этой архитектуре специализированные процессоры ZK rollup выполняют сложные вычисления вне основной цепи и передают объединённые транзакции в блокчейн.

Ключевая инновация ZK rollups заключается в validity proofs — криптографических доказательствах, которые сопровождают каждый пакет транзакций. Эти доказательства служат сертификатом, подтверждающим, что процессор корректно сформировал и проверил историю транзакций. На блокчейне первого уровня валидаторы могут проверить подлинность всего пакета без доступа к деталям отдельных транзакций. Это похоже на королевскую печать на письме: её наличие гарантирует подлинность без изучения всего содержимого. Аналогично, валидаторы Ethereum проверяют корректность validity proof перед записью данных в распределённый реестр.

Как работает ZK Rollup?

По принципу работы ZK rollups имеют некоторое сходство с моделью консенсуса proof-of-work в Bitcoin, но имеются важные различия. В proof-of-work майнеры используют вычислительные мощности для решения сложных задач, защищая сеть. В ZK rollups процессоры тоже выполняют ресурсоёмкие вычисления для генерации validity proofs к своим пакетам транзакций.

Ключевое отличие — место обработки. Если proof-of-work работает на основной цепи, то вычисления ZK rollup осуществляются полностью вне сети. Кроме того, ZK rollups сжимают все транзакционные данные вне основной цепи и передают их в блокчейн через интерфейс смарт-контрактов. Несмотря на архитектурные различия, принцип верификации схож: обе системы используют вычисления для обеспечения валидности транзакций и безопасности сети.

Сравнение ZK Rollups и Optimistic Rollups

Optimistic rollups — это альтернативное решение второго уровня, также обрабатывающее транзакции вне основной сети и отправляющее их в блокчейн. Главное отличие между ZK и optimistic rollups — подход к валидации. Optimistic rollups не прикладывают доказательства валидности к своим данным, а исходят из презумпции честности всех представленных записей, что и отражено в названии — «optimistic».

Как валидаторы первого уровня обеспечивают безопасность без предварительной проверки? В optimistic rollups используется механизм fraud proof. По умолчанию все транзакции считаются допустимыми, при этом сеть отслеживает подозрительную активность. Если узел обнаруживает аномалию, транзакция помечается для внутреннего расследования и остаётся в ожидании до прохождения fraud proof.

Для предотвращения мошенничества в optimistic rollups применяются экономические стимулы и штрафы. Обычно узлы обязаны размещать криптовалюту в качестве залога при отправке новых транзакций или инициировании fraud proof. В случае выявления недействительной транзакции залоговая сумма переходит к участнику, выявившему нарушение.

Оптимистичные rollups предлагают компромисс между скоростью и простотой. Они обычно медленнее ZK rollups, так как каждый пакет должен пройти fraud proof до включения в основной блокчейн. Иногда пользователи ждут финализации более недели даже при легитимных транзакциях. Однако оптимистичные rollups более гибкие благодаря низким вычислительным требованиям: презумпция валидности позволяет избежать затрат ресурсов на создание доказательств для каждой транзакции.

Преимущества и недостатки ZK Rollups

ZK rollups — важный технологический шаг для блокчейнов, но, как и любое решение, требуют внимательного анализа плюсов и минусов трейдерами и разработчиками.

Преимущества ZK Rollups

ZK rollups обеспечивают высокий уровень безопасности благодаря строгой предварительной проверке всех транзакций перед их передачей в основной блокчейн. Такой подход даёт более серьёзные гарантии безопасности по сравнению с optimistic rollups, использующими игровые механизмы.

Технология позволяет сократить издержки за счёт эффективного сжатия данных. Тысячи транзакций размещаются в минимальном пространстве основной цепи, что оптимизирует использование блокчейна и приводит к снижению комиссий.

Ещё одно преимущество — рост пропускной способности. ZK rollups дают возможность быстро обрабатывать большие объёмы транзакций, разгружая основную сеть от вычислительно сложной валидации. Такая архитектура снижает риск перегрузки и повышает общую производительность системы.

Недостатки ZK Rollups

Несмотря на преимущества, у ZK rollups есть и недостатки. Их вычислительные требования выше, чем у optimistic rollup, поэтому комиссии могут быть немного выше по сравнению с некоторыми другими решениями второго уровня.

Сложность интеграции — ещё один важный аспект. Высокая техническая сложность делает ZK rollups менее гибкими: разработчикам проще переносить dApp на платформы optimistic rollup, чем полностью перестраивать под ZK rollup.

Высокие требования к оборудованию ZK-процессоров могут привести к централизации: из-за больших вычислительных затрат количество участников, способных выполнять роль процессоров, ограничено, что делает сеть более сконцентрированной по сравнению с optimistic rollups.

Примеры проектов на базе ZK Rollups

Ряд передовых проектов на базе ZK rollup развивают технологию и демонстрируют её применение в криптовалютной индустрии. Эти инновационные решения продолжают эволюционировать и расширять возможности масштабирования второго уровня.

Polygon (ранее Matic Network) — комплексное решение второго уровня для Ethereum с широким набором инструментов для разработчиков. Сначала платформа была известна сайдчейном на proof-of-stake, а затем внедрила zkEVM, который расширяет преимущества безопасности и производительности ZK rollup на всю экосистему Ethereum. Polygon является одним из лидеров среди ZK rollup-проектов.

StarkWare Industries разработала два заметных решения для разработчиков Ethereum: StarkEx и StarkNet. StarkEx — permissioned SaaS-платформа для внедрения ZK-технологий в dApp, а StarkNet — permissionless-платформа для интеграции ZK rollup любым разработчиком. Оба проекта StarkWare пользуются большой популярностью среди специалистов.

Immutable X ориентирован на блокчейн-гейминг и торговлю NFT, применяя ZK rollup для улучшения пользовательского опыта. Популярные игры, такие как «Gods Unchained» и «Illuvium», используют Immutable X для получения преимуществ децентрализованной безопасности Ethereum при высокой скорости транзакций и низких комиссиях. Такой подход демонстрирует универсальность ZK rollup в различных сферах.

В блокчейн-индустрии появляются всё новые проекты на базе ZK rollup, включая zkSync, Scroll и Loopring, каждый из которых привносит свои инновации в экосистему. Разнообразие этих решений способствует распространению технологии в разных секторах — от DeFi до NFT-маркетплейсов и других областей.

Выводы

ZK rollups — ключевая технология масштабирования блокчейнов, эффективно решающая проблемы Ethereum с высокими комиссиями и перегрузкой сети. Обработка транзакций вне основной цепи и использование криптографических validity proofs обеспечивают более высокий уровень безопасности, увеличивают пропускную способность и снижают издержки по сравнению с операциями на L1. Несмотря на более высокие вычислительные требования и сложную интеграцию, преимущества делают ZK rollups всё более привлекательными для разработчиков и пользователей. По мере развития технологии и роста числа проектов, основанных на ZK rollup, такие системы занимают всё более важное место в развитии блокчейна, становясь ведущим решением второго уровня для Web3-приложений. Расширяющаяся экосистема ZK rollup — от Polygon zkEVM до StarkWare и Immutable X, а также новых проектов вроде zkSync и Scroll — демонстрирует универсальность и перспективы технологии для будущего децентрализованных сетей. Постоянные инновации в сфере ZK rollup обеспечивают их лидирующие позиции среди масштабируемых решений блокчейна.

Часто задаваемые вопросы

Какой есть пример ZK rollup?

Примером ZK rollup является zkSync, использующий IPFS для обеспечения доступности данных. К другим примерам относятся StarkWare и ZkPorter.

Есть ли будущее у zkSync?

Да, у zkSync отличные перспективы. Недавнее обновление токеномики с введением системы выкупа и сжигания токенов усиливает долгосрочную ценность. Прогноз на 2025 год и далее остаётся позитивным, с высоким потенциалом роста.

Что такое ZK rollups?

ZK rollups — это решения второго уровня, которые обрабатывают транзакции вне основной цепи и отправляют криптографические доказательства в блокчейн, повышая масштабируемость и снижая комиссии при сохранении безопасности и конфиденциальности.

Какие блокчейн-проекты самые перспективные?

Лидируют Ethereum 2.0, Solana, Polkadot, Cardano и Avalanche благодаря масштабируемости, скорости и инновационным возможностям.