TL;DR
Niska skalowalność sieci blockchain prowadzi do spadku prędkości, zwiększenia opłat transakcyjnych i obniżenia komfortu użytkowania. Tym problemom można potencjalnie zaradzić za pomocą rozwiązań warstwy pierwszej (np. shardingu) i warstwy drugiej (np. rollupów).
Rozwiązania warstwy pierwszej mają poprawiać samą sieć blockchain, a rozwiązania warstwy drugiej tworzą konstrukcję na już istniejącej sieci.
Rollupy są popularnym rozwiązaniem warstwy drugiej. Łączą transakcje w trybie off-chain w pakiety, aby przyspieszyć obliczenia.
Zk-rollupy to jeden z rodzajów implementacji rollupów polegający na stosowaniu techniki kryptograficznej zwanej dowodami z wiedzą zerową
Dowody z wiedza zerową umożliwiają weryfikację bez ujawniania danych podstawowych, co zapewnia prywatność i bezpieczeństwo transakcji.
Wyścig do skalowalności sieci blockchain
W miarę wzrostu popularności kryptowalut pojawia się konieczność rozwiązania problemów związanych ze skalowalnością sieci blockchain. Przeciążenie sieci blockchain prowadzi do spadku prędkości i wzrostu opłat transakcyjnych. Aby temu zaradzić, mamy dwie podstawowe konstrukcje: warstwę pierwszą i warstwę drugą.
Rozwiązania warstwy pierwszej: Rozwiązania te bezpośrednio reorganizują fundamentalną konstrukcję sieci blockchain, co umożliwia zwiększenie wydajności całego systemu. Najlepszym tego przykładem jest sharding. Poprzez podział sieci blockchain na odrębne sektory zwiększa wydajność systemu i umożliwia jednoczesne przetwarzanie transakcji.
Rozwiązania warstwy 2: Rozwiązania te działają na bazowej sieci blockchain. W warstwie drugiej transakcje są przetwarzane w trybie off-chain i zapisywane zbiorczo w łańcuchu bazowym. Najważniejsze techniki to m.in. kanały stanu, sidechainy i rollupy. Zk-rollupy to forma rollupów, które działają na dowodach z wiedzą zerową.
Czym są Zk-rollupy?
Aby zrozumieć Zk-rollupy, trzeba zrozumieć rollupy i dowody z wiedzą zerową.
Czym są rollupy?
Rollupy umożliwiają sieciom blockchain łączenie danych transakcji w pakiety i przetwarzanie ich w trybie off-chain. Po przetworzeniu następuje planowy zapis wyniku końcowego w łańcuchu bazowym. Przetwarzanie tak wielu transakcji na raz wyklucza ryzyko nadmiernego rozrostu sieci blockchain, a także umożliwia szybsze i tańsze obliczenia. Rollupy dzielą się na dwie kategorie – optymistyczne i Zk-rollupy.
Rollupy optymistyczne: Rollupy optymistyczne działają na zasadzie domniemania – wszystkie transakcje, które zostały zrolowane, są legalne. Zanim dojdzie do zapisu tych transakcji w sieci blockchain, przechodzą okres oczekiwania. W trakcie tego okresu oczekiwania sieć zgłasza spory i kwestionuje wątpliwe transakcje. Przykładowe rollupy optymistyczne to Optimism, Arbitrum i opBNB.
Zk-rollupy: W odróżnieniu od swoich optymistycznych odpowiedników Zk-rollupy weryfikują dosłownie każdą transakcję za pomocą dowodów ważności w technologii wiedzy zerowej. Chociaż implementacja Zk-rollupów jest bardziej skomplikowana, mają one omijać okres rozstrzygania sporów występujący w rollupach optymistycznych i teoretycznie szybciej przetwarzać transakcje.
Przyjrzyjmy się teraz dowodom z wiedzą zerową.
Czym są dowody z wiedzą zerową?
Dowód z wiedzą zerową (zero-knowledge proof, ZKP) to narzędzie kryptograficzne, dzięki któremu jedna strona (udowadniająca) jest w stanie udowodnić drugiej stronie (sprawdzającej), że dane twierdzenie jest prawdziwe bez ujawniania jakichkolwiek złożonych informacji na temat tego twierdzenia.
Dowód z wiedzą zerową musi mieć trzy właściwości:
Kompletność: Jeżeli dane twierdzenie jest prawdziwe i obie strony są autentyczne, dowód zawsze potwierdza jego prawdziwość.
Logiczność: Strona udowadniająca nieprawdziwe twierdzenie nie powinna być w stanie przekonać uczciwej strony sprawdzającej o prawdziwości fałszywego twierdzenia, chyba że w skrajnie rzadkich okolicznościach.
Wiedza zerowa: Właściwość najbardziej charakterystyczna. Na końcu procesu strona sprawdzająca dowiaduje się wyłącznie o ważności twierdzenia, ale nie uzyskuje jakiegokolwiek wglądu w jego treść.
W takim razie jak działa dowód z wiedzą zerową? Metodologię można podzielić na trzy etapy:
Świadek: Na pierwszym etapie strona udowadniająca przekazuje stronie sprawdzającej tajną informację, czyli tzw. świadka. Chodzi o to, aby udowodnić stronie sprawdzającej, że strona udowadniająca jest w stanie uzyskać dostęp do określonych danych bez podawania ich wprost. Świadek ustala zestaw pytań dotyczących informacji, na które może odpowiedzieć tylko prawowita strona udowadniająca.
Sprawdzanie: Na tym etapie strona udowadniająca sprawdza stronę udowadniającą, wybierając z zestawu losowe pytania.
Odpowiedź: Strona udowadniająca udziela poprawnej odpowiedzi na pytania strony sprawdzającej, aby udowodnić swoją wiarygodność.
Teraz wiemy, czym są rollupy i dowody ZKP. Połączmy je w jedną kategorię i spróbujmy zrozumieć, jak działają Zk-rollupy.
Jak działają Zk-rollupy?
Zk-rollupy mają dwa podstawowe elementy:
Kontrakty w trybie on-chain: Smart kontrakty określają zasady, w ramach których działa protokół Zk-rollupów. Składa się on z kontraktu głównego i kontraktów strony sprawdzającej. Kontrakt główny trzyma zapis bloków rollupa, rejestruje wpłaty i dokonuje ważnych aktualizacji. Kontrakt strony sprawdzającej zatwierdza wygenerowane dowody ZKP.
Maszyny wirtualne w trybie off-chain: Maszyny te zajmują się wykonywaniem transakcji poza bazowym blockchain Ethereum w warstwie drugiej. Maszyny wirtualne w trybie off-chain działają niezależnie od łańcucha Ethereum.
Zk-rollupy są misternie splecione z siecią blockchain Ethereum, aczkolwiek w wyjątkowej warstwie. Nie zalewają Ethereum każdym najdrobniejszym szczegółem transakcji. Zamiast tego w inteligentny sposób przekazują w pakietach streszczenia, co gwarantuje zachowanie porządku i sprawności warstwy bazowej.
Plusy i minusy korzystania z Zk-rollupów
W takim razie jakie są zalety korzystania z Zk-rollupów? Sprawdźmy.
Zalety Zk-rollupów
Większa wydajność: Zk-rollupy odciążają warstwę bazową od wykonywania transakcji na rzecz bardziej wydajnego środowiska obliczeniowego. Ponieważ transakcje nie są przetwarzane indywidualnie w trybie on-chain, zwiększa to ogólną wydajność.
Zmniejszenie zatorów: Poprzez zmniejszenie nadmiernego rozrostu sieci blockchain Zk-rollupy wspomagają sprawne działanie warstwy pierwszej. Ponadto pełne węzły muszą trzymać tylko dowody z wiedzą zerową, a nie całość danych.
Niższe opłaty: Ze względu na mniejsze zatory Zk-rollupy sprzyjają obniżaniu opłat ogólnych.
Środki bezpieczeństwa: Zk-rollupy zawierają środki bezpieczeństwa, które umożliwiają użytkownikom wypłatę środków nawet w przypadku problemów z siecią rollupów, co stanowi wyraźną przewagę nad sidechainami, które w razie awarii sieci mogą narażać środki na szwank.
Krótszy okres weryfikacji transakcji: Dzięki Zk-rollupom zachodzi konieczność sprawdzania dowodów ważności tylko w obrębie rollupów, co przyspiesza okres sprawdzania transakcji.
Wady Zk-rollupów
Zawiłość: Największą wadą Zk-rollupów jest ich zawiłość. Ich realizacja jest znacznie bardziej skomplikowana niż realizacja rollupów optymistycznych.
Ograniczenia wynikające z warstwy bazowej: Pomimo sprawności Zk-rollupy i tak są związane ograniczeniami warstwy bazowej.
Fragmentacja płynności: Każda warstwa druga prowadzi do rozproszenia płynności w ekosystemie. Niska płynność w protokołach warstwy bazowej może prowadzić do ewentualnych problemów.
Rollupy optymistyczne a Zk-rollupy
Zobaczmy, jak wypadają rollupy optymistyczne i Zk-rollupy.
Wnioski Końcowe
Skalowalność jest często reklamowana jako „święty Graal” technologii blockchain. Nie ma sensu korzystać z systemu, jeżeli nie działa on optymalnie. Rollupy, zarówno optymistyczne, jak i zk, zapewniają eleganckie rozwiązanie tego stałego problemu. Dzięki swojemu unikalnemu podejściu Zk-rollupy niosą obietnicę wyższych prędkości, mniejszego natężenia ruchu i porządnych zabezpieczeń. Owszem, są skomplikowane, ale mają ogromny potencjał. Dla każdego, kto interesuje się przyszłością cyfrowej waluty, zrozumienie Zk-rollupów jest koniecznością. Ponieważ dążymy do zwiększenia wydajności sieci blockchain, nadszedł czas, aby zapoznać się z Zk-rollupami oraz ich obietnicami na przyszłość.
Dalsza Lektura
Wyłączenie odpowiedzialności: Niniejsza treść jest prezentowana użytkownikowi bez rękojmi, wyłącznie w celach ogólnoinformacyjnych i edukacyjnych, bez jakichkolwiek gwarancji. Nie należy jej interpretować jako porady finansowej, prawnej ani innego rodzaju porady specjalistycznej. Nie ma ona również charakteru zachęty do zakupu jakiegokolwiek konkretnego produktu ani usługi. Użytkownik powinien zasięgnąć własnej porady u odpowiednich zawodowych doradców. Jeżeli artykuł jest napisany przez osobę z zewnątrz, należy pamiętać, że wyrażone poglądy są poglądami tej osoby i nie muszą odzwierciedlać poglądów Akademii Binance. Więcej informacji można znaleźć w naszym pełnym wyłączeniu odpowiedzialności tutaj. Ceny aktywów cyfrowych bywają zmienne. Możliwe, że wartość Twojej inwestycji spadnie lub wzrośnie i nie odzyskasz zainwestowanej kwoty. Ponosisz wyłączną odpowiedzialność za swoje decyzje inwestycyjne, a Akademia Binance nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne straty. Niniejszego materiału nie należy interpretować jako porady z zakresu finansów, prawa ani innej dziedziny. Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się z naszymi Warunkami Użytkowania oraz Ostrzeżeniem o Ryzyku.