С увеличением принятия блокчейна, масштабируемость стала одной из наиболее актуальных проблем в отрасли. Когда сети становятся перегруженными, пользователи сталкиваются с медленными подтверждениями, растущими комиссиями за транзакции и общим ухудшением качества обслуживания. Чтобы преодолеть эти ограничения, разработчики обычно используют две стратегии: обновление блокчейнов непосредственно на базовом уровне или создание дополнительных систем на основе существующих сетей.
zk-Rollups принадлежат ко второй категории. Они являются решением для масштабируемости уровня 2, разработанным для сохранения безопасности базового блокчейна, одновременно значительно улучшая скорость, эффективность затрат и конфиденциальность.
Проблема масштабируемости в блокчейне
Блокчейны работают с ограниченным пространством блоков. Когда спрос увеличивается, каждая транзакция должна конкурировать за включение, повышая сборы и задерживая финализацию.
Существует два основных подхода к решению этой проблемы:
Масштабирование уровня 1
Решения уровня 1 модифицируют сам блокчейн для увеличения пропускной способности. Шардинг – это известный пример, когда сеть делится на параллельные сегменты, которые могут одновременно обрабатывать транзакции.
Масштабирование второго уровня
Решения второго уровня оставляют основную блокчейн неизменной и перемещают большую часть обработки транзакций в другое место. Основная цепь становится безопасным слоем расчетов, в то время как выполнение происходит вне цепи. Ролнаты попадают в эту категорию.
Понимание ролнатов на высоком уровне
Ролнат объединяет множество транзакций и обрабатывает их вне цепи. Вместо того чтобы отправлять каждую транзакцию по отдельности на уровень 1, ролнат отправляет сжатое резюме изменений состояния обратно в основную цепь.
Этот подход:
Снижает перегрузку
Снижает комиссии за транзакции
Сохраняет гарантии безопасности основной блокчейн
Сейчас существует два основных дизайна ролнатов:
Оптимистичные ролнаты
Нулевое знание (zk) ролнаты
Хотя они преследуют одну и ту же цель, их модели проверки принципиально различаются.
Что делает zk-ролнаты особенными
zk-ролнаты (ролнаты с нулевым знанием) полагаются на криптографические доказательства действительности, а не на предположения. Каждая партия внецепочных транзакций сопровождается математическим доказательством, подтверждающим, что все изменения состояния были выполнены правильно.
Поскольку правильность доказана заранее:
Не требуется период спора или вызова
Финализация достигается, как только доказательство проверено на цепи
Это контрастирует с оптимистичными ролнатами, которые предполагают, что транзакции действительны, если не оспорены в течение окна ожидания.
Роль доказательств с нулевым знанием
Доказательство с нулевым знанием позволяет одной стороне доказать, что утверждение истинно, не раскрывая никакой дополнительной информации.
В zk-ролнатах:
Доказующий генерирует доказательство, показывающее правильное выполнение транзакции
Проверяющий проверяет это доказательство эффективно на цепи
Правильное доказательство с нулевым знанием удовлетворяет трем основным свойствам:
Полнота – Действительные утверждения всегда проверяются
Звуковость – Неправильные утверждения не могут убедительно проверяться
Нулевое знание – Не раскрывается дополнительная информация
Эти свойства делают доказательства с нулевым знанием уникально подходящими для блокчейнов, где прозрачность, конфиденциальность и безопасность должны сосуществовать.
Как zk-ролнаты работают на практике
Система zk-ролната состоит из двух основных компонентов:
Умные контракты на цепи
Развернуты на основной блокчейн (чаще всего Ethereum), эти контракты:
Обработка депозитов и выводов
Поддерживать состояние ролната
Проверить доказательства с нулевым знанием
Выполнение вне цепи
Транзакции обрабатываются в среде второго уровня, где вычисления быстры и недороги. Как только партия завершена:
Генерируется доказательство действительности
Доказательство отправляется на проверяющего на цепи
Основная цепь проверяет доказательство и обновляет состояние ролната
Ethereum не выполняет каждую транзакцию – он только проверяет сжатые криптографические доказательства.
Преимущества zk-ролнатов
Высокая пропускная способность
Перемещение выполнения вне цепи позволяет обрабатывать гораздо больше транзакций за то же время.
Низкие сборы
Сниженная перегрузка и компактные представления данных приводят к значительно более низким затратам на транзакции для пользователей.
Сильная безопасность
zk-ролнаты наследуют безопасность базовой цепи и включают механизмы, которые позволяют пользователям выводить средства, даже если оператор ролната становится недоступным.
Быстрая финализация
Без периодов вызовов транзакции финализируются, как только доказательство действительности проверено.
Улучшенная конфиденциальность
Доказательства с нулевым знанием минимизируют раскрытие данных на цепи, снижая утечку информации по сравнению с традиционным выполнением.
Компромиссы и ограничения
Несмотря на свои сильные стороны, zk-ролнаты сталкиваются с несколькими проблемами:
Техническая сложность – Криптография с нулевым знанием сложна для проектирования, реализации и аудита
Затраты на генерацию доказательств – Создание доказательств действительности требует значительных вычислений
Зависимость от уровня 1 – zk-ролнаты все еще полагаются на базовую цепь для доступности данных и расчетов
Фрагментация ликвидности – Активы, распределенные по экосистемам второго уровня, могут снизить эффективность рынка
zk-ролнаты против оптимистичных ролнатов
Особенность
zk-ролнаты
Оптимистичные ролнаты
Проверка
Доказательства действительности
Доказательства мошенничества
Финализация
Быстрый
Задержанный
Модель безопасности
Криптографическая уверенность
Предположение + вызов
Выводы
Практически мгновенно
Медленный
Сложность
Высокий
Низкий
Оптимистичные ролнаты, такие как Optimism, Arbitrum и opBNB, придают приоритет простоте и совместимости с EVM.
zk-ролнаты, такие как zkSync и Starknet, сосредотачиваются на криптографической эффективности, конфиденциальности и долгосрочной масштабируемости.
Почему zk-ролнаты важны для будущего
Масштабируемость часто упоминается как последний барьер для массового принятия блокчейна. zk-ролнаты предлагают одно из самых убедительных решений, сочетая:
Сильные гарантии безопасности
Высокая производительность
Низкие затраты
Сохраненная децентрализация
С улучшением инструментов с нулевым знанием и развитием фреймворков для разработчиков, zk-ролнаты, вероятно, станут основным компонентом инфраструктуры блокчейна.
Заключительные мысли
zk-ролнаты – это не просто техника масштабирования – они представляют собой фундаментальный сдвиг в том, как блокчейны могут эффективно обрабатывать транзакции без ущерба для безопасности или конфиденциальности.
Путем разгрузки выполнения, сохраняя расчет на цепи, zk-ролнаты позволяют сетям масштабироваться устойчиво. С увеличением принятия и развитием технологий они могут определить стандарт производительности для децентрализованных приложений в ближайшие годы.
Понимание zk-ролнатов сегодня предлагает ясное представление о том, куда движется технология блокчейна завтра.
#Ethereum #ETH #Bitcoin #zkRollups #BlockchainScaling $BTC $ETH $BNB