Нажмите "Enter" для перехода к содержанию

Что такое zk-Rollup и зачем это нужно?

Последнее обновление на 21.05.2023

EVM zk-Rollup – это технология масштабирования блокчейна, которая использует Ethereum Virtual Machine (EVM) и Zero-Knowledge Proof (ZKP) для увеличения производительности и эффективности сети.

Краткое описание технологии EVM zk-Rollup

Технические аспекты работы EVM zk-Rollup заключаются в создании Rollup-контрактов, которые хранят только сжатые данные о транзакциях и доказательства их выполнения. Пользователи отправляют транзакции на Rollup-контракт, который выполняет их код на EVM и создает доказательства выполнения транзакций с использованием ZKP. Затем эти доказательства отправляются на Ethereum блокчейн, где они хранятся в виде небольших хешей.

В результате этого процесса, сжатые данные транзакций хранятся на Rollup-контракте, который обрабатывает их на EVM, а доказательства выполнения хранятся на Ethereum блокчейн, обеспечивая высокий уровень безопасности и децентрализации.

Примеры использования EVM zk-Rollup для улучшения масштабируемости блокчейна включают создание децентрализованных бирж, которые могут обрабатывать большое количество транзакций без перегрузки сети. Также, EVM zk-Rollup может использоваться для ускорения обработки транзакций в игровых приложениях, где необходимо выполнить множество вычислительных задач в режиме реального времени.

Таким образом, EVM zk-Rollup представляет собой мощную технологию масштабирования блокчейна, которая позволяет увеличить производительность и эффективность сети, обеспечивая при этом высокую безопасность и децентрализацию.

Проблема масштабирования, которую решает zk-Rollup в Ethereum, является общей проблемой многих блокчейнов, особенно тех, которые используют Proof-of-Work (PoW) консенсусный алгоритм. Некоторые блокчейны решают эту проблему с помощью различных решений, например, с помощью Lightning Network в Bitcoin и других блокчейнах, Plasma в Ethereum, Optimistic Rollups, Validium, и других решений.

Оптимистические Rollup решения, такие как Arbitrum и Optimism, используют аналогичный подход, как и EVM zk-Rollup, который использует батчинг транзакций и гарантирует безопасность блокчейна с помощью zk-SNARKs или zk-STARKs. Однако, эти решения имеют свои собственные технические особенности и ограничения.

Также существуют другие подходы к масштабированию блокчейнов, такие как sharding, которое представляет собой горизонтальное масштабирование, при котором блокчейн разбивается на фрагменты (шарды) и каждый шард обрабатывается независимо от других.

Несмотря на то, что существуют различные решения для масштабирования блокчейнов, каждое из них имеет свои уникальные особенности и ограничения, и выбор наилучшего решения зависит от конкретных потребностей и целей проекта.

Что такое Ethereum Virtual Machine и zk-Rollup?

Ethereum Virtual Machine (EVM) – это программная среда, которая работает на блокчейне Ethereum и позволяет запускать смарт-контракты, которые программируются на языке Solidity. EVM выполняет код смарт-контрактов в блокчейне Ethereum и управляет выполнением транзакций.

Zk-Rollup (Zero-Knowledge Rollup) – это технология масштабирования блокчейн, которая позволяет увеличить производительность и эффективность сети, перенося часть вычислительных задач с блокчейна на более быстрое и дешевое решение, называемое Rollup-контракт. Zk-Rollup использует криптографические протоколы, такие как Zero-Knowledge Proof (ZKP), для обеспечения безопасности и конфиденциальности транзакций.

Вместе, EVM zk-Rollup представляет собой реализацию Rollup-технологии на основе Ethereum Virtual Machine. То есть, EVM zk-Rollup позволяет создавать Rollup-контракты, которые могут выполнять код смарт-контрактов на Ethereum Virtual Machine, используя ZKP для обеспечения безопасности и эффективности сети. Это позволяет увеличить производительность и снизить стоимость транзакций в блокчейне Ethereum, не жертвуя его безопасностью и конфиденциальностью.

Что такое Zero-Knowledge Proof?

Zero-Knowledge Proof (ZKP) – это криптографический протокол, который позволяет доказать факт или утверждение, не раскрывая информацию, связанную с этим фактом или утверждением. Другими словами, ZKP позволяет доказать, что у вас есть информация, не раскрывая эту информацию саму по себе.

ZKP используется для обеспечения конфиденциальности и безопасности в блокчейне и других приложениях, где важно сохранить конфиденциальность информации. Например, ZKP может использоваться для подтверждения того, что у вас есть достаточно средств для выполнения транзакции, без раскрытия суммы ваших средств.

ZKP работает путем создания математического доказательства, которое подтверждает утверждение, не раскрывая информацию, связанную с этим утверждением. Это достигается путем использования различных криптографических алгоритмов и протоколов, которые позволяют создать доказательство без раскрытия самих данных.

ZKP является важной технологией в блокчейне, поскольку позволяет создавать безопасные и конфиденциальные приложения, где пользователи могут подтверждать факты и утверждения, не раскрывая личной информации.

Преимущества использования EVM zk-Rollup

Использование EVM zk-Rollup имеет несколько преимуществ, включая:

  • Снижение стоимости транзакций блокчейна: благодаря сжатию данных транзакций и использованию ZKP для создания доказательств выполнения транзакций, стоимость обработки транзакций снижается в сравнении с другими технологиями масштабирования блокчейна. Это делает использование EVM zk-Rollup более доступным для пользователей, что приводит к увеличению масштабируемости сети.
  • Увеличение скорости обработки транзакций: благодаря обработке транзакций на Rollup-контрактах, которые хранят только сжатые данные транзакций, EVM zk-Rollup позволяет обрабатывать большое количество транзакций без перегрузки сети. Это увеличивает скорость обработки транзакций и снижает время ожидания подтверждения транзакций.
  • Улучшение приватности: использование ZKP позволяет создавать доказательства выполнения транзакций, не раскрывая конфиденциальных данных пользователей. Это улучшает приватность пользователей и защищает их данные от несанкционированного доступа.

Таким образом, использование EVM zk-Rollup имеет значительные преимущества, которые делают его одним из наиболее эффективных и безопасных способов масштабирования блокчейна.

Возможные риски и ограничения технологии EVM zk-Rollup

Как и любая новая технология, EVM zk-Rollup имеет свои потенциальные риски и ограничения:

  • Необходимость существования Rollup-операторов: в EVM zk-Rollup операторы Rollup обрабатывают транзакции, что может вызвать проблемы в случае, если у оператора возникнут проблемы или если он начнет вести себя нечестно. Это может привести к возможной угрозе безопасности сети.
  • Необходимость доверия к операторам Rollup: в EVM zk-Rollup пользователи должны доверять операторам Rollup, что может вызвать проблемы в случае, если оператор начнет вести себя нечестно. Пользователи также могут столкнуться с риском потери средств, если оператор Rollup станет жертвой взлома или кражи.
  • Ограниченные возможности контрактов Rollup: контракты Rollup могут быть ограничены в функциональности и сложности, что может привести к ограничениям в развитии и использовании децентрализованных приложений.
  • Возможные проблемы масштабируемости: хотя EVM zk-Rollup может значительно улучшить масштабируемость блокчейна, возможны проблемы, если количество пользователей и объем транзакций начнет расти очень быстро. Это может привести к повышенной нагрузке на сеть и ухудшению производительности.
  • Невозможность выполнения нестандартных операций: из-за ограничений в функциональности контрактов Rollup, некоторые нестандартные операции, которые могут быть выполнены на базовом уровне Ethereum, могут оказаться недоступными в EVM zk-Rollup.

Эти риски и ограничения необходимо учитывать при рассмотрении использования zk-Rollup и разработке децентрализованных приложений. Однако, с правильным подходом к реализации технологии, многие из этих проблем могут быть решены, что сделает EVM zk-Rollup более безопасным и эффективным в использовании.

Какие проекты разрабатывают решения для zk-Rollup Ethereum?

На данный момент существует несколько проектов, которые работают над развитием и реализацией технологии zk-Rollup на платформе Ethereum. Некоторые из них:

  • Loopring: это проект, который разрабатывает протокол для децентрализованного обмена криптовалютами с использованием технологии zk-Rollup. Он позволяет пользователям торговать криптовалютами без необходимости хранения их на централизованной бирже.
  • Matter Labs: это команда разработчиков, которая работает над развитием технологии zkSync, которая является решением для масштабирования Ethereum с использованием технологии zk-Rollup.
  • StarkWare: это компания, которая разрабатывает технологию zk-STARK, которая позволяет создавать приватные контракты и масштабировать блокчейн на основе технологии zk-Rollup.
  • Optimism: это проект, который разрабатывает протокол оптимизации, который представляет собой решение для масштабирования Ethereum с использованием технологии zk-Rollup. Он позволяет ускорить обработку транзакций и снизить стоимость газа.
  • Arbitrum – еще одна платформа масштабирования Ethereum, основанная на zk-Rollup, которая позволяет увеличивать пропускную способность блокчейн и снижать стоимость транзакций.
  • Scroll.io – проект, который разрабатывает технологию масштабирования блокчейн с использованием технологии zk-Rollup. Он позволяет увеличить пропускную способность Ethereum и снизить стоимость транзакций благодаря сжатию большого количества транзакций в единую транзакцию, что снижает нагрузку на сеть и увеличивает приватность блокчейн.
Сравнение преимуществ и недостатков проектов работающих над zk-Rollup.
Сравнение преимуществ и недостатков проектов работающих над zk-Rollup.
Примечание: знак “+” означает высокое качество решения, “-” – низкое, “++” и “–” – соответственно среднее качество, “+/-” – среднее качество с некоторыми ограничениями.

Это лишь несколько примеров проектов, которые работают над развитием технологии zk-Rollup на платформе Ethereum. Благодаря такому большому количеству команд, работающих над решениями на основе zk-Rollup, можно ожидать значительного прогресса в этой области в ближайшие годы.

Проблемы и недостатки проектов на основе zk-Rollup

При большом перечне достоинств проектов на основе zk-Rollup у них есть и недостатки, например, не все токены, которые существуют на Ethereum, могут быть поддержаны технологией zk-Rollup. Некоторые токены могут использовать особенности Ethereum, которые не совместимы с технологией zk-Rollup. Например, некоторые токены могут использовать нестандартные функции, которые не могут быть выполнены в EVM в контексте zk-Rollup, поэтому для них могут быть необходимы другие решения масштабирования блокчейна.

Это могут быть любые токены на базе Ethereum, которые используют стандарт ERC-20, ERC-721 или другие стандарты. Некоторые примеры популярных токенов на базе Ethereum: ETH, USDT, DAI, UNI, LINK, AAVE и т.д. Если какой-либо токен не поддерживается на определенной платформе (решение на основе zk-Rollup, конкретный проект должен поддерживать конкретный токен), то пользователи не смогут использовать его в технологии zk-Rollup.

В случаях, когда не все токены могут быть поддержаны технологией zk-Rollup, может быть необходимо использовать другие решения масштабирования блокчейна, например:

  • Plasma: это решение масштабирования, которое использует дерево Merkle для хранения данных на втором уровне, что позволяет уменьшить нагрузку на блокчейн Ethereum. Plasma также использует контракты на уровне Ethereum, чтобы управлять многими аспектами своей работы.
  • Sidechain: это решение масштабирования, которое использует отдельную блокчейн-сеть, работающую параллельно с основной сетью Ethereum. Sidechain может использовать свои собственные правила консенсуса и протоколы безопасности, что может увеличить скорость и производительность транзакций.
  • Optimistic Rollup: это другой тип Rollup, который также использует агрегацию транзакций и доказательства валидности, но вместо использования zk-SNARKs для создания нулевых доказательств, использует механизмы уверенности (или оптимизма) для проверки транзакций и обеспечения их безопасности. Однако, оптимистический подход может быть менее приватным и требовать большего объема вычислительных ресурсов для проверки транзакций.

Использование zk-Rollup в других блокчейнах

Технология zk-Rollup также используется в других блокчейнах помимо Ethereum, и она становится все более популярной в криптовалютном сообществе.

Например, Binance Smart Chain, которая является альтернативой Ethereum, также использует технологию zk-Rollup для увеличения масштабируемости и снижения стоимости транзакций. Binance Smart Chain также предоставляет возможность разработчикам создавать свои собственные dApps, которые могут использовать технологию zk-Rollup.

Polygon (ранее Matic Network) также использует технологию zk-Rollup для обеспечения масштабируемости блокчейна и повышения производительности. Это позволяет разработчикам создавать быстрые и эффективные децентрализованные приложения, использующие Polygon.

Arbitrum и Optimism являются оптимизированными для Ethereum блокчейнами, которые также используют технологию zk-Rollup для увеличения масштабируемости и ускорения обработки транзакций. Эти блокчейны используют разные подходы к реализации технологии zk-Rollup, что может влиять на их производительность и надежность.

Использование технологии zk-Rollup в других блокчейнах помогает решить проблему масштабируемости и улучшить производительность блокчейна, что делает децентрализованные приложения более доступными и удобными для пользователей.

Author