Na czoło technologii skalowania warstwy 2 wyłoniły się dwa interesujące rozwiązania, gdy sieć Ethereum zmaga się z problemem skalowalności: Optymistyczne Rollupy i Rollupy Zero-Knowledge (ZK). Te rozwinięcia, przetwarzając transakcje poza łańcuchem, dążą do obniżenia opłat i zwiększenia przepustowości, co łagodzi zatłoczenie w głównej sieci Ethereum. Ich wpływ na przestrzeń warstwy 2 jest znaczący, ponieważ oferują kilka rozwiązań tego samego problemu i wywołują dyskusje między inwestorami a deweloperami.
Przepustowość sieci Ethereum była pod niespotykaną dotąd presją w miarę pojawiania się zdecentralizowanych finansów (DeFi) i tokenów niezbywalnych (NFT). Dane z Etherscan pokazują, że średnie ceny gazu wzrastały w okresach dużego popytu, czasami osiągając poziomy, które dla regularnych użytkowników byłyby nieakceptowalne. Podkreśla to, jak pilne jest znalezienie rozsądnych rozwiązań skalowania.
"Rollupy są obecnie postrzegane jako jedyne rozwiązanie skalowania bez zaufania dla Ethereum w perspektywie krótko- do średnioterminowej, a być może nawet w długoterminowej," podkreślił współzałożyciel Ethereum, Vitalik Buterin, w poście na blogu o rozwiązaniach warstwy 2.
Ten wybór wywołał nacisk na rollupy i teraz stają się one fundamentalne na mapie drogowej Ethereum.
Zarówno Optymistyczne Rollupy, jak i ZK-Rollupy łączą kilka transakcji w jedną paczkę wysyłaną do głównej sieci Ethereum. Jednak osiągają bezpieczeństwo i walidację w dość różne sposoby. Interesariusze budujący lub inwestujący w ekosystem Ethereum muszą najpierw zrozumieć te różnice.
Niniejszy artykuł bada mechanikę rollupów, przygląda się szczególnym cechom Optymistycznych Rollupów i ZK-Rollupów, porównuje ich zalety i wady oraz bada ich obecne i przyszłe zastosowania. Czytelnicy powinni mieć zatem dogłębną świadomość tych technologii i tego, jak wpłyną one na przyszłość Ethereum.
Czym są Rollupy?
Rollupy to rozwiązania skalujące warstwy 2, które zasadniczo przetwarzają transakcje poza łańcuchem, a następnie dostarczają skompresowaną wersję danych z powrotem do głównej sieci, co zwiększa przepustowość systemów blockchain, takich jak Ethereum. Głównym celem jest zmniejszenie obciążenia obliczeniowego i magazynowego na głównym blockchainie; w ten sposób skalowalność jest zwiększana bez kompromisów w zakresie bezpieczeństwa.
Rollupy łączą kilka transakcji w jedną paczkę, agregując — lub "zwijając" — wiele wartości. Następnie ten zestaw jest uruchamiany poza łańcuchem, a wynikowy stan jest przesyłany z powrotem do głównej sieci. W związku z tym rollupy mogą teoretycznie osiągnąć przepustowość transakcji rzędu wielokrotności tego, co jest wykonalne tylko na głównej sieci Ethereum.
Po przyjęciu propozycji poprawy Ethereum (EIP) 4844, znanego również jako Proto-Danksharding, pomysł ten przyciągnął wiele uwagi, ponieważ dąży do obniżenia kosztów danych, a tym samym uczynienia rollupów bardziej efektywnymi. Ta propozycja, razem z innymi, utwierdziła rollupy jako kluczowy element strategii skalowania Ethereum.
Rollupy korzystają z bezpieczeństwa sieci Ethereum. Publikowanie danych transakcyjnych lub dowodów z powrotem do głównej sieci gwarantuje, że użytkownicy mogą polegać na wbudowanych gwarancjach bezpieczeństwa Ethereum, nawet jeśli rozwiązanie warstwy 2 zostanie zhakowane. Jest to istotna cecha, która odróżnia rollupy od sidechainów lub innych rozwiązań warstwy 2, które mogą mieć mniejsze mechanizmy bezpieczeństwa.
Analiza ConsenSys wskazuje, że rollupy mogą zwiększyć przepustowość transakcji Ethereum z około 15 transakcji na sekundę (TPS) do wielu tysięcy TPS. To sprawia, że są interesującym rozwiązaniem dla zastosowań wymagających dużej skalowalności, takich jak zdecentralizowane giełdy (DEX-y), platformy gamingowe i systemy handlu wysokiej częstotliwości.
Dodatkowo, rollupy są płynnie zintegrowane z funkcjami smart contractów Ethereum. Kontrakty, które współpracują z rozwiązaniami warstwy 2, umożliwiają deweloperom tworzenie zaawansowanych funkcji bez obciążania głównej sieci. Zastosowanie rollupów w różnych aplikacjach zależy od tej zgodności.
Rollupy nie przedstawiają jednak braku wyzwań. Mogą wiązać się ze skomplikowanymi kwestiami dotyczącymi dostępności danych i interoperacyjności z istniejącymi narzędziami Ethereum oraz wymagają przyjęcia nowych technologii przez użytkowników i deweloperów. Gwarancja decentralizacji i unikanie centralnych punktów awarii w systemach rollupów to kolejne trwające problemy.
Czym są Optymistyczne Rollupy?
Optymistyczne Rollupy to rodzaj rollupa, który zakłada domyślną ważność transakcji, stąd ich nazwa „optymistyczne”. Przeprowadzają one tylko obliczenia — bardziej dokładnie, weryfikację — jeśli dowód oszustwa zostanie przedstawiony w określonym okresie wyzwań. Ponieważ transakcje nie muszą być indywidualnie weryfikowane, chyba że mamy podejrzenie oszustwa, to optymistyczne założenie umożliwia większą skalowalność.
Podstawowy proces zależy od okresu wyzwań, podczas którego każdy może zakwestionować ważność transakcji, przedstawiając dowód oszustwa. Jeśli zostanie odkryta fałszywa transakcja, system cofa ją, a złośliwy podmiot może ponieść kary. Ten system utrzymuje bezpieczeństwo dzięki oparciu się na ideach gier strategicznych i zachęcaniu do integralności.
Optymistyczne rollupy są zgodne z maszyną wirtualną Ethereum (EVM), co pozwala na uruchamianie inteligentnych kontraktów Ethereum z niewielkimi zmianami. Dla deweloperów chcących wprowadzić istniejące aplikacje na rozwiązania warstwy 2 bez dużych przeróbek, ta zgodność upraszcza tę transformację.
Jednym z wiodących wdrożeń Optymistycznych Rollupów jest Optimism. Zespół Optimism twierdzi, że ich rozwiązanie może obniżyć koszty gazu do 10-100 razy w porównaniu z główną siecią Ethereum.
Opracowany przez Offchain Labs, Arbitrum to kolejna dobrze znana inicjatywa z dużym zainteresowaniem i akceptacją dzięki swoim silnym cechom i przyjaznemu dla deweloperów środowisku.
Optymistyczne rollupy mają jednak pewne wady. Podczas przenoszenia środków z powrotem do głównej sieci Ethereum okres wyzwań — który może trwać od kilku godzin do tygodnia — wprowadza opóźnienie. Dla tych, którzy potrzebują natychmiastowej płynności, to opóźnienie może być problematyczne. Rozwiązania obejmujące systemy szybkich wypłat lub dostawców płynności są w fazie opracowywania, ale dodają poziomy złożoności.
Ponadto, bezpieczeństwo Optymistycznych Rollupów opiera się na założeniu, że jeśli zajdzie potrzeba, przynajmniej jeden uczciwy uczestnik przedstawi dowód oszustwa. Choć ten model jest mocny, nie jest doskonały w każdym przypadku. W warunkach zmowy lub braku uczciwych uczestników system może być podatny na ataki.
Pomimo tych wyzwań, optymistyczne rollupy znalazły dość szerokie zastosowanie. Na przykład jedna z największych zdecentralizowanych giełd, Uniswap, wdrożyła się na Optimism, uznając niższe opłaty i większą przepustowość za główne zalety. Ten krok pozwolił użytkownikom Uniswap handlować z mniejszymi tarciami, co zwiększa dostępność platformy.
Czym są Zero-Knowledge Rollupy?
Zero-Knowledge Rollupy, lub ZK-Rollupy, stosują inne podejście, używając dowodów kryptograficznych do weryfikacji transakcji. Tworzą one specyficznie krótkie, nieinteraktywne dowody zero-wiedzy (SNARKi lub STARKi), które potwierdzają poprawność transakcji bez ujawniania dodatkowych informacji. Ten system gwarantuje, że każda transakcja jest legitna i niweluje potrzebę istnienia okresu wyzwań.
Transakcje w ZK-rollhrough są obsługiwane poza łańcuchem i wysłane do głównej sieci Ethereum wraz z dowodem ważności. Główny kontrakt inteligentny weryfikuje te dowody, gwarantując prawidłowe przekształcenia stanu. Podczas wypłaty pieniędzy, to podejście pozwala na prawie natychmiastową ostateczność — co stanowi dużą przewagę nad rollupami optymistycznymi.
Jedną z głównych zalet ZK-Rollupów są ich wysokie zapewnienia bezpieczeństwa. Każda paczka transakcji jest dostarczana z dowodem ważności, dlatego nie są konieczne zachęty oparte na grach strategicznych czy uczciwych uczestnikach do wykrycia oszustwa. Ta kryptograficzna gwarancja zapewnia wysokie bezpieczeństwo ZK-Rollerów.
Wiodącymi wdrożeniami ZK-Rollupów są projekty takie jak ZKSync stworzony przez Matter Labs oraz StarkWare's StarkEx. Skalowalność i efektywność tych projektów wykazały znaczący postęp. Na przykład, zkSync obiecuje utrzymać wysokie standardy bezpieczeństwa, jednocześnie obniżając koszty gazu nawet do 100 razy.
ZK-Rollupy muszą jednak zmierzyć się ze złożonością obliczeniową. Dowody zero-wiedzy wymagają zasobów, zatem poparcie dowolnej logiki smart kontraktów może okazać się trudne. Chociaż ZK-Rollupy są bardziej wydajne dla prostych operacji, takich jak handel i transfery teraz, stają się one coraz bardziej efektywne wspierając bardziej skomplikowane operacje.
Innym ograniczeniem jest brak pełnej kompatybilności z EVM. Kontrakty smart Ethereum nie są rodzinnie zaprojektowane do interakcji z dowodami zero-wiedzy, dlatego deweloperzy mogą być zmuszeni do przepisywania kontraktów lub używania specjalistycznych języków programowania. Projekty takie jak zkEVM pracują nad rozwiązaniem tego problemu, próbując stworzyć ZK-Rollup kompatybilny z EVM.
Pomimo tych trudności, natychmiastowa ostateczność i kryptograficzna siła ZK-Rollupów czynią je atrakcyjnymi do zastosowań, w których szybkość i bezpieczeństwo są kluczowe. Dojrzałość technologii powinna pozwolić na szerszy wachlarz funkcji.
Porównanie Optymistycznych Rollupów i ZK-Rollupów
Chociaż zarówno Optymistyczne Rollupy, jak i ZK-Rollupy dążą do skalowania Ethereum poprzez przetwarzanie transakcji poza łańcuchem, ich podstawowe mechanizmy prowadzą do różnych kompromisów.
Walidacja i bezpieczeństwo
Optymistyczne Rollupy polegają na dowodach oszustwa i okresie wyzwań, aby zapewnić ważność transakcji. Oznacza to, że błędne transakcje mogą zostać cofnięte, ale tylko wtedy, gdy ktoś je wykryje i zgłosi. W przeciwieństwie do tego, ZK-Rollupy używają dowodów ważności, które kryptograficznie gwarantują poprawność każdej partii transakcji przesyłanej do głównej sieci.
Według raportu Electric Capital: “ZK-Rollupy oferują silniejsze gwarancje bezpieczeństwa, ponieważ nie polegają na założeniach opartych na teorii gier.”
Latencja wypłat
Optymistyczne Rollupy mają znaczące opóźnienie przy wypłacie z powodu okresu wyzwań, który może trwać do tygodnia. Można to złagodzić za pomocą dostawców płynności, ale wprowadza to złożoność. ZK-Rollupy pozwalają na natychmiastową ... Sure, here is the translated content with markdown links not translated:
Zgodność z EVM
Optimistic Rollups są zazwyczaj bardziej kompatybilne z EVM, co pozwala deweloperom wdrażać istniejące inteligentne kontrakty Ethereum z minimalnymi zmianami. ZK-Rollups historycznie miały trudności z kompatybilnością z EVM ze względu na intensywność obliczeniową generowania dowodów dla skomplikowanych operacji. Jednak dzięki postępom, takim jak zkEVM, dąży się do zamknięcia tej luki.
Wydajność i Skalowalność
ZK-Rollups mogą oferować większą przepustowość i niższe opłaty, zwłaszcza dla prostych transakcji, ponieważ dowody poprawności bardziej efektywnie kompresują dane transakcyjne. Optimistic Rollups mogą mieć większe koszty, z uwagi na potrzebę dowodów oszustwa.
Złożoność i Wysiłek Deweloperski
Implementacja ZK-Rollups jest bardziej złożona ze względu na zaawansowaną kryptografię w to zaangażowaną. Może to spowolnić rozwój i zwiększyć potencjalne błędy. Optimistic Rollups są stosunkowo prostsze do wdrożenia, co prowadzi do szybszego wdrażania aplikacji.
Przyjęcie w Ekosystemie
Oba typy rollupów zyskały znaczące uznanie. Optimistic Rollups obecnie mają więcej aplikacji DeFi dzięki ich kompatybilności z EVM. ZK-Rollups nadrabiają zaległości, na skutek dojrzewania rozwiązań dotyczących kompatybilności z EVM. Według Dune Analytics, wartość całkowita zablokowana (TVL) w obu rozwiązaniach rośnie, co odzwierciedla rosnące zaufanie i adaptację.
Rozważania Regulacyjne
Kryptograficzna natura ZK-Rollups może oferować lepsze funkcje prywatności, co może być mieczem obosiecznym pod względem zgodności z regulacjami. Optimistic Rollups są bardziej przejrzyste, co może lepiej odpowiadać oczekiwaniom regulacyjnym.
Zastosowania dla Optimistic Rollups i ZK-Rollups
Zgodność z EVM, jaką oferują Optimistic Rollups, czyni je idealnymi do wykorzystania w skomplikowanych aplikacjach inteligentnych kontraktów. To sprawia, że są idealne dla platform DeFi, rynków NFT i innych aplikacji wymagających skomplikowanej logiki. Na przykład, Synthetix, system płynności dla instrumentów pochodnych, współpracuje z Optimism, aby obniżyć opłaty i zwiększyć skalowalność. Użytkownicy tej integracji mogą handlować aktywami syntetycznymi szybciej i z mniejszymi trudnościami.
Gdy prędkość transakcji i bezpieczeństwo są kluczowe, ZK-Rollups wyróżniają się. Natychmiastowa ostateczność i duża przepustowość ZK-Rollups są przydatne dla aplikacji płatniczych, zdecentralizowanych giełd dla handlu spot oraz platform gamingowych. Korzystając z ZK-Rollups, Loopring, protokół warstwy 2, stworzył zdecentralizowaną giełdę oferującą szybkie i tanie transakcje. Dane z Loopring wskazują, że użytkownicy mogą handlować z opłatami nawet o 0,1% niższymi niż koszty na głównej sieci, co czyni to rozwiązanie dość dostępnym.
Ponadto ZK-rollups stają się coraz bardziej popularne w aplikacjach dbających o prywatność i weryfikację tożsamości. Zero-knowledge proofs umożliwiają użytkownikom dowodzenie cech bez ujawniania prywatnych informacji — funkcja, która jest wysoko ceniona w kontekście zgodności i prywatności użytkowników.
Projekty takie jak zkSync mają na celu umożliwienie inteligentnych kontraktów na ZK-Rollups, otwierając tym samym dotychczas ograniczone zastosowania oparte na Optimistic Rollups. W miarę rozwoju tych technologii ich linie możliwości mogą się zacierać, zapewniając większą swobodę dla deweloperów.
Ostateczne Przemyślenia
Konkurencja między Optimistic Rollups a ZK-Rollups stanowi zdrowy postęp w dążeniu Ethereum do skalowalności. Obie technologie mają szczególne zalety i są niezbędne dla sieci, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu.
Dzięki ich dopasowaniu do EVM i łatwiejszej implementacji, Optimistic Rollups stały się dość popularne na scenie DeFi. Mocniejsze gwarancje bezpieczeństwa i natychmiastowa ostateczność oferowane przez ZK-Rollups poszerzają granice kryptograficznego wynalazku.
Oba rozwiązania prawdopodobnie będą współistnieć w miarę rozwoju ekosystemu Ethereum, zaspokajając różne potrzeby i cele. Ponieważ ich rozwój będzie miał ogromny wpływ na kierunek rozwoju aplikacji rozproszonych, deweloperzy, inwestorzy i konsumenci powinni pozostawać dobrze poinformowani o tych technologiach.
"W krótkim okresie czasu, rollupy są jedynym rozwiązaniem skalowania bez zaufania, a w długim okresie są ważną częścią ekosystemu Ethereum," powiedział Vitalik Buterin, doskonale podsumowując sytuację.
Postępy w Optimistic i ZK-Rollups podkreślają tę wizję: obiecywana jest bardziej skalowalna i wydajna sieć Ethereum.