Блокчейн Ethereum, несмотря на свою революционность, столкнулся со значительными проблемами масштабируемости из-за растущей популярности. Однако инновационные решения, такие как ZK-Rollups, позволяют Ethereum обрабатывать больше транзакций в секунду, снижать комиссию за газ и улучшать общую масштабируемость.
В этой статье рассматриваются некоторые из наиболее интересных проектов, использующих ZK-Rollups в сети Ethereum . Каждый из этих проектов обладает уникальными характеристиками, демонстрируя универсальность и потенциал ZK-Rollups как решения для масштабирования на втором уровне.
Что такое ZK-роллапы?
ZK-Rollups — это решение для масштабирования Ethereum Layer-2, использующее доказательства с нулевым разглашением для объединения нескольких транзакций в одно доказательство, которое затем публикуется в основной сети Ethereum . Каждая транзакция в ZK-Rollup полностью действительна, и основная сеть Ethereum может доверять этому, не проверяя каждую транзакцию по отдельности, что снижает объем необходимых вычислительных ресурсов. Это значительно увеличивает пропускную способность Ethereum, уменьшает перегрузки и снижает комиссию за транзакции.
По сути, ZK-Rollups переносят вычисления за пределы блокчейна, оставляя в сети только необходимые данные, что приводит к значительному снижению комиссий за газ. Важно отметить, что технология помогает поддерживать высокий уровень безопасности, обеспечивая доступность данных в блокчейне. Это гарантирует, что даже если слой ZK-Rollups выйдет из строя, пользователи все равно смогут вывести свои средства.
Одним из главных преимуществ ZK-Rollups по сравнению с другими решениями второго уровня является полная совместимость Ethereum , что позволяет разработчикам использовать свои существующие знания и инструменты. Кроме того, они обеспечивают окончательность транзакций: после включения транзакции в ZK-Rollup она считается окончательной и не может быть отменена.
В целом, ZK-Rollups рассматриваются как одно из наиболее перспективных решений проблем масштабируемости Ethereum, предлагающее более быстрые и дешевые транзакции при сохранении высокого уровня безопасности и децентрализации.
Лучшие проекты ZK Rollup в 2023 году
Некоторые протоколы, такие как протоколы заимствования и кредитования, а также децентрализованные биржи (DEX), стали мультичейн-протоколами. Это означает, что они поддерживают несколько уровней Layer-2 на основе ZK-Rollup, предоставляя пользователям различные варианты для снижения комиссий за транзакции и достижения более быстрого времени обработки и окончательности операций.
Мы перечислили некоторые из ведущих проектов на рынке, использующих технологию ZK-Rollup для масштабирования.
Многоугольник
Платформа Polygon, первоначально запущенная в 2017 году под названием Matic Network, является детищем разработчиков Ethereum Сандипа Найлвала, Анурага Арджуна, Джейнти Канани и Михайло Бьелича.
Polygon использует ZK-Rollups для повышения масштабируемости, несмотря на то, что традиционные ZK-Rollups имеют определенные ограничения, такие как значительные временные затраты. Оригинальное применение рекурсивных доказательств в Polygon решает эту проблему. В отличие от обычных блокчейнов на основе ZK-Rollups, которые генерируют доказательства только для одной транзакции за раз, Polygon имеет возможность создавать доказательства для каждой транзакции в пакете, прежде чем отправлять этот пакет в основную сеть Ethereum .
Уникальная структура ZK-Rollups от Polygon делает сеть быстрее и экономичнее, чем большинство других решений для масштабирования на основе ZK-Rollups, устраняя необходимость в специализированном оборудовании для валидаторов. Действительно, некоторые доказательства в разрабатываемой сети Polygon Zero занимают всего 45 КБ, что значительно снижает нагрузку на производительность блокчейна по сравнению с альтернативными решениями для масштабирования.
ZK-Rollups от Polygon отличаются от большинства аналогов второго уровня тем, что они полностью совместимы Ethereum , поэтому разработчикам не требуется осваивать новые языки программирования для написания скриптов смарт-tracPolygon, в отличие от альтернатив второго уровня, таких как StarkNet.
Polygon работает за счет создания множества «цепочек подтверждения», в некоторой степени аналогичных сайдчейнам, но с другой функцией, поскольку большая часть их безопасности обеспечивается основной сетью Ethereum .
StarkNet/StarkEx
StarkNet и StarkEx — это разработки компании Starkware, основанной в 2017 году Алессандро Кьеза и Эли Бен-Сассоном.
StarkNet — это ещё один децентрализованный блокчейн второго уровня на основе ZK-Rollup. Однако, в отличие от Polygon, разработчикам, желающим работать с StarkNet, необходимо освоить язык программирования Cairo, а не Solidity, что может потенциально осложнить адаптацию новых разработчиков. Тем не менее, для преодоления этого препятствия разрабатываются транспайлеры с Solidity на Cairo и другие популярные языки программирования.
StarkNet, подобно другим блокчейнам на основе ZK-Rollup, объединяет несколько транзакций второго уровня в одну транзакцию Ethereum , повышая скорость транзакций и снижая комиссию за газ.
Та же команда, которая разработала StarkNet, также создала StarkEx, еще один отдельный блокчейн. StarkNet облегчает разработку публичных децентрализованных приложений (dApp), в то время как StarkEx служит масштабируемым решением SaaS (программное обеспечение как услуга), специально разработанным для децентрализованных криптовалютных бирж (DEX), позволяя биржам сокращать расходы, одновременно повышая скорость и ликвидность.
StarkEx расширяет поддержку ETH, токенов ERC-20 и токенов на других EVM-совместимых цепочках, а также популярных во всем мире NFT ERC-721. Компания также работает над обеспечением поддержки внецепочечного майнинга для полувзаимозаменяемых динамических NFT ERC-1155. StarkEx, запущенный на Ethereum в середине 2020 года, является одним из крупнейших решений второго уровня по показателю TVL (общая заблокированная стоимость). В настоящее время он используется в широком спектре децентрализованных приложений и протоколов.
ZKSync
За разработку ZKSync отвечают Александр Власов и Алекс Глуховский из Matter Labs, компании, запустившей это решение в 2020 году.
ZKSync, разработанный для обеспечения высокоскоростных транзакций (более 2000 транзакций в секунду) при сохранении низких комиссий за газ и высокого уровня безопасности, представляет собой решение для масштабирования Ethereum Layer-2. В отличие от многих протоколов Layer-2, ZKSync предлагает практически мгновенный вывод средств в основную сеть Ethereum Layer-1. Стоит отметить, что ZKSync — единственный на сегодняшний день протокол zk-rollup с полной совместимостью с EVM, что позволяет разработчикам легко повторно развертывать работающие смарт-tracиз Ethereum без необходимости их переписывания или настройки под ZKSync. Это значительно повышает совместимость и сокращает время разработки.
ZKSync в некоторых аспектах имеет сходство со StarkNet и StarkEx, а ключевое различие заключается в типе используемых протоколов проверки. ZKSync использует SNARKs (Succinct Non-Interactive ARgument of Knowledge), в то время как StarkEx использует STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge).
ZK-SNARKs требуют разовой настройки, в рамках которой необходимо доверять нескольким разработчикам в создании корректного и безопасного кода, что приводит к усилению централизации и снижению уровня доверия. В отличие от них, ZK-STARKs используют общедоступную проверяемую случайность для создания проверяемых систем, не требующих доверия. STARKs также считаются устойчивыми к квантовым атакам, в отличие от SNARKs. Кроме того, STARKs обещают улучшенную масштабируемость. Таким образом, ZKSync имеет некоторые недостатки по сравнению со StarkNet.
Среди известных проектов, развернутых на блокчейне ZKSync, можно отметить Argent, Gitcoin, Yearn Finance, Gnosis Safe, Snapshot, Tally и 1inch Network.
Неизменяемый X
Immutable — это платформа, предлагающая решения второго уровня, построенные на Ethereum. Она предоставляет разработчикам API и инструменты для упрощения разработки приложений на втором уровне.
Разработчики могут использовать Immutable X для создания быстрых, масштабируемых и безопасных приложений для невзаимозаменяемых токенов (NFT) и блокчейн-игр. Например, разработчики игр могут использовать Immutable X для реализации сложных внутриигровых экономик, обеспечивающих истинное право собственности на внутриигровые активы. Они также могут воспользоваться такими функциями, как бесплатный выпуск игровых активов, быстрые и доступные внутриигровые транзакции, самокастодиальные кошельки, предоставляющие пользователям право собственности на их внутриигровые предметы, и глобальная книга ордеров для торговли внутриигровыми предметами на открытом рынке.
Кроме того, Immutable X ориентирован на платформы для торговли токенами и активами, обеспечивая быстрые, безопасные и экономически эффективные сделки между пользователями. Он предоставляет глобальную книгу ордеров, гарантирующую максимальную ликвидность. Также инструменты анализа транзакций в блокчейне могут получать доступ к API Immutable X для получения легкодоступных данных о прошлых транзакциях, сделках и поведении пользователей.
Компания Immutable выбрала Ethereum в качестве платформы для своих решений благодаря его репутации наиболее децентрализованного, безопасного и широко используемого блокчейна, что приводит к значительным сетевым эффектам. Ethereum позволяет создавать и исполнять смарт-tracи децентрализованные приложения без простоев, мошенничества, контроля или вмешательства со стороны третьих лиц.
Immutable X предлагает два уровня выполнения, оба используют механизм пакетной обработки ZK-роллов. ZK-роллы состоят из двух основных компонентов: механизма пакетной обработки вне блокчейна (виртуальная машина), который генерирует сжатое криптографическое доказательство из пакетаtrac, предыдущего корневого состояния и нового корневого состояния, и внутрисетевого контракта, который хранит текущий корневой состояние и проверяет согласованность пакета.
Вот как работают ZK-роллапы в Immutable X: набор транзакций уровня 2 отправляется в механизм пакетной обработки, который генерирует криптографическое доказательство на основе транзакций, предыдущего корневого состояния и нового корневого состояния. Затем это доказательство отправляется в смарт-tracуровня 1 для проверки. Смарт-tracпроверяет, совпадает ли предыдущий корневой состояние в доказательстве с его текущим корневым состоянием. Если они совпадают, смарт-tracобновляет свой текущий корневой состояние до нового корневого состояния пакета.
В настоящее время Immutable предлагает два решения уровня 2: StarkEx, предоставляющий сервис для пакетной обработки определенных типов транзакций, создаваемых и поддерживаемых Starkware, и Immutable zkEVM, платформу для смарт-trac, которая позволяет любому разработчику писать и развертывать смарт-tracв zkEVM. Разработчики могут получить доступ к этим решениям, зарегистрировавшись или используя API-интерфейсы, предоставляемые Immutable X. Immutable zkEVM, специально разработанный для игр, предоставляет недорогие, высокопроизводительные, совместимые с Ethereumсмарт-tracв рамках EVM zk-rollup.
Loopring
Loopring — это протокол масштабирования второго уровня, построенный на блокчейне Ethereum и специально разработанный для децентрализованных бирж (DEX). Он позволяет обрабатывать тысячи сделок в секунду, предлагая при этом различные функциональные возможности. Помимо выполнения функций протокольного уровня для DEX, Loopring предоставляет Loopring Exchange — некастодиальную торговую платформу, которая обеспечивает безопасные и высокоскоростные сделки без комиссий за газ.
Ключевой технологией Loopring являются доказательства с нулевым разглашением (Zero-Knowledge Proofs, ZKP), которые представляют собой инновации в блокчейне, объединяющие транзакции для повышения эффективности. Используя ZKP, Loopring позволяет разрабатывать высокопроизводительные децентрализованные биржи (DEX) без хранения средств. Протокол также представляет свой собственный токен LCR, который используется для вознаграждения операторов Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup) и поставщиков ликвидности.
Подход Loopringвключает в себя внедрение Zero-Knowledge Rollups (zk-Rollups) — решения второго уровня, повышающего масштабируемость за счет работы совместно с сетью Ethereum . zk-Rollups может объединять множество транзакций в единое, легковесное доказательство с нулевым разглашением (Zero-Knowledge Proof), которое затем подтверждается пакетом в сети Ethereum . Это существенно увеличивает пропускную способность транзакций по сравнению с возможностями автономной работы Ethereum. Процесс вычислений zk-Rollup происходит вне блокчейна, в то время как базовые данные и транзакции остаются в блокчейне Ethereum . Интегрируя zk-Rollups с протоколами DEX, Loopring обеспечивает сложные вычисления, что приводит к снижению комиссий за транзакции и значительному улучшению ликвидности.
По сравнению с традиционными централизованными биржами (CEX), основанными на книге ордеров, децентрализованные биржи (DEX) обычно предлагают более низкие комиссии за транзакции и поддержку более широкого спектра цифровых активов. Однако централизованные биржи по-прежнему превосходят DEX по ликвидности и скорости транзакций. Loopring стремится преодолеть этот разрыв, интегрируя zk-Rollups, тем самым перенося преимущества централизованных бирж в децентрализованную экосистему.
В сети Ethereum zk-Rollups предлагают более быструю и экономичную проверку блоков транзакций. Они требуют меньшего объема данных и лишь смарт-tracдля проверки окончательного криптографического доказательства, что приводит к повышению эффективности. Транзакции, обрабатываемые через zk-Rollups, хранятся в блокчейне Ethereum в виде ссылочных данных вызова, что требует меньших вычислительных затрат по сравнению с извлечением данных из сети. Объединяя эти функции в единый открытый протокол, Loopring ускоряет внедрение технологии блокчейн, повышая эффективность всей экосистемы Ethereum .
Заключение
Проблемы масштабируемости блокчейна Ethereumрешаются с помощью инновационных технологий, таких как ZK-Rollups. Как мы уже рассмотрели, несколько известных проектов уже используют эту технологию для повышения скорости транзакций, снижения затрат и обеспечения безопасности в сети Ethereum .
По мере развития и совершенствования этих решений, они обещают раскрыть весь потенциал Ethereum, сделав его более доступным и эффективным как для пользователей, так и для разработчиков. Будущее Ethereum, похоже, неразрывно связано с развитием и применением ZK-Rollups.
