Hai giải pháp thú vị đang nổi bật ở tuyến đầu của các công nghệ mở rộng Cấp độ 2 khi mạng lưới Ethereum đối mặt với vấn đề mở rộng: Lạc quan Rollups và Zero-Knowledge (ZK) Rollups. Bằng cách xử lý giao dịch ngoài chuỗi, những phát triển này tìm cách giảm phí và tăng thông lượng, do đó giảm tắc nghẽn trên mainnet của Ethereum. Tác động của chúng trong không gian Layer 2 đáng chú ý vì chúng cung cấp nhiều giải pháp cho cùng một vấn đề và bắt đầu các cuộc thảo luận giữa các nhà đầu tư và nhà phát triển như nhau.
Sức chứa của mạng Ethereum đã bị áp lực chưa từng có khi tài chính phân phối (DeFi) và token không thể thay thế (NFT) xuất hiện. Dữ liệu từ Etherscan cho thấy giá gas trung bình tăng đột biến trong thời gian nhu cầu cao, thỉnh thoảng đạt đến mức mà người dùng thông thường không thể chấp nhận. Điều này càng nhấn mạnh tầm quan trọng cấp thiết của các giải pháp mở rộng khả năng mở rộng hợp lý.
"Rollups hiện đang được đặt ở vị trí như giải pháp mở rộng không cần lòng tin duy nhất cho Ethereum trong ngắn hạn đến trung hạn, và có thể thậm chí trong dài hạn," đồng sáng lập của Ethereum Vitalik Buterin đã nhấn mạnh trong một bài viết trên blog về các giải pháp Layer 2.
Sự ủng hộ này đã thúc đẩy các rollups lên tuyến đầu và giờ đây là nền tảng trên lộ trình của Ethereum.
Cả Lạc quan Rollups và ZK-Rollups đưa vô số giao dịch vào một gói để gửi lên mainnet của Ethereum. Tuy nhiên, chúng đạt được bảo mật và xác nhận một cách khá khác nhau. Những người xây dựng hoặc đầu tư vào hệ sinh thái Ethereum phải đầu tiên hiểu rõ những khác biệt này.
Bài viết này nghiên cứu các cơ chế của rollups, xem xét các đặc điểm cụ thể của Lạc quan Rollups và ZK-Rollups, đối chiếu lợi ích và hạn chế của chúng, và điều tra những ứng dụng hiện tại và tương lai của chúng. Do đó, độc giả nên có sự nhận thức sâu sắc về những công nghệ này và ảnh hưởng của chúng đến tương lai của Ethereum.
Rollups là gì?
Cơ bản, rollups là các giải pháp mở rộng Cấp độ 2 nhằm xử lý giao dịch ngoài chuỗi và sau đó cung cấp một phiên bản nén của dữ liệu về mainnet, do đó tăng thông lượng cho các hệ thống blockchain như Ethereum. Giảm tải tính toán và lưu trữ trên blockchain chính là mục tiêu chính; do đó, khả năng mở rộng được tăng lên mà không làm giảm bớt độ an toàn.
Rollups kết hợp nhiều giao dịch vào một gói, do đó tổng hợp - hoặc "cuốn lên" - nhiều giá trị. Sau đó, gói này chạy ngoài chuỗi và trạng thái kết quả được tải lên kembali mainnet. Do đó, về lý thuyết, rollups có thể đạt được thông lượng giao dịch lệnh lớn hơn so với những gì có thể thực hiện trên Ethereum mainnet một mình.
Đề xuất Cải tiến Ethereum (EIP) 4844, đôi khi được gọi là Proto-Danksharding, đã thu hút nhiều sự quan tâm vì nó tìm cách giảm chi phí dữ liệu và do đó làm cho các roll-overs hiệu quả hơn. Đề xuất này, cùng với những đề xuất khác, đã củng cố rollups như một phần chính của chiến lược mở rộng của Ethereum.
Roll-ups sử dụng sự bảo mật có sẵn của mạng Ethereum. Việc đăng dữ liệu giao dịch hoặc bằng chứng quay lại mainnet bảo đảm rằng người dùng có thể dựa vào các đảm bảo bảo mật vốn có của Ethereum ngay cả khi giải pháp Layer 2 bị tấn công. Đây là một đặc điểm quan trọng đặt rollups ngoài khác với sidechains hoặc các giải pháp Layer 2 khác có thể có ít cơ chế bảo mật hơn.
Một phân tích từ ConsenSys chỉ ra rằng roll-ups có thể tăng thông lượng giao dịch của Ethereum từ khoảng 15 giao dịch mỗi giây (TPS) lên nhiều nghìn TPS. Đối với các ứng dụng bao gồm các sàn giao dịch phân tán (DEXs), nền tảng trò chơi và các hệ thống giao dịch tần suất cao - tức là, cho các ứng dụng cần khả năng mở rộng lớn - điều này làm cho chúng trở thành một giải pháp thú vị.
Các roll-ups cũng hoạt động mượt mà với các tính năng hợp đồng thông minh của Ethereum. Các hợp đồng tương tác với các giải pháp Layer 2 cho phép nhà phát triển tạo ra các tính năng phức tạp mà không ảnh hưởng đến mainnet. Khả năng áp dụng roll-ups qua nhiều ứng dụng phụ thuộc vào tính tương thích này.
Tuy nhiên, roll-overs không phải không gặp khó khăn. Chúng có thể bao gồm các vấn đề về tính sẵn sàng của dữ liệu và khả năng tương thích với các công cụ Ethereum hiện tại và đòi hỏi người dùng và nhà phát triển phải chấp nhận công nghệ mới. Đảm bảo phi tập trung và tránh các điểm yếu tập trung trong các hệ thống roll-up cũng là một vấn đề đang tiếp tục.
Roll-ups Lạc quan là gì?
Rollups Lạc quan là một loại rollup mà mặc định cho rằng các giao dịch là hợp lệ, do đó mang tên "lạc quan." Chúng chỉ thực hiện tính toán - đặc biệt là xác minh - nếu một bằng chứng gian lận được gửi trong thời gian thách thức được chỉ định. Vì giao dịch không cần phải được xác minh từng cái một trừ khi có nghi ngờ gian lận, giả định lạc quan này cho phép khả năng mở rộng cao hơn.
Quá trình cơ bản phụ thuộc vào một thời gian thách thức trong đó bất kỳ ai cũng có thể thách thức tính hợp lệ của một giao dịch bằng cách cung cấp bằng chứng gian lận. Nếu một giao dịch gian lận được phát hiện, hệ thống sẽ hoàn nguyên và kẻ hành động gian ác có thể phải chịu phạt. Hệ thống này duy trì an toàn bằng cách dựa trên các ý tưởng lý thuyết trò chơi và khuyến khích tính liêm chính.
Được xây dựng để tương thích với Máy ảo Ethereum (EVM), roll-ups lạc quan có thể chạy hợp đồng thông minh Ethereum mà không cần thay đổi nhiều. Đối với các nhà phát triển muốn triển khai các ứng dụng hiện tại lên các giải pháp Layer 2 mà không phải viết lại nhiều, khả năng tương thích này đơn giản hóa quá trình chuyển đổi.
Một trong những triển khai hàng đầu của Optimistic Rollups là Optimism. Đội ngũ Optimism tuyên bố giải pháp của họ có thể giảm chi phí gas từ 10-100 lần so với mainnet của Ethereum.
Được phát triển bởi Offchain Labs, Arbitrum là một dự án nổi tiếng khác với sự quan tâm và chấp nhận mạnh mẽ nhờ vào các đặc trưng mạnh mẽ và môi trường thân thiện với nhà phát triển.
Tuy nhiên, Rollups Lạc quan có một số nhược điểm. Khi rút tiền trở lại mainnet của Ethereum, thời gian thách thức - có thể kéo dài từ vài giờ đến một tuần - gây ra độ trễ. Đối với những người cần thanh khoản ngay lập tức, sự chậm trễ này có thể gây phiền toái. Để giải quyết vấn đề này, các giải pháp như hệ thống thoát nhanh hoặc cung cấp thanh khoản đang được phát triển nhưng thêm vào đó là sự phức tạp.
Hơn nữa, độ an toàn của Rollups Lạc quan phụ thuộc vào giả định rằng, nếu cần, ít nhất một người tham gia trung thực sẽ cung cấp bằng chứng gian lận. Mặc dù mô hình này mạnh mẽ, không phải là hoàn hảo. Trong điều kiện thông đồng hoặc không có người tham gia trung thực, hệ thống có thể bị tổn thương.
Rollups Lạc quan đã thấy sự chấp nhận khá rộng rãi mặc dù có những trở ngại này. Một trong những sàn giao dịch phân tán lớn nhất, Uniswap, chẳng hạn, đã triển khai trên Optimism với lý do giảm phí và thông lượng cao hơn là những lợi thế chính. Hành động này đã giúp người dùng của Uniswap giao dịch với ít ma sát hơn, do đó cải thiện khả năng tiếp cận của nền tảng.
ZK-Rollups là gì?
Zero-Knowledge Rollups, hay ZK-Rollups, tiếp cận khác bằng cách sử dụng các bằng chứng mật mã để xác nhận giao dịch. Chúng tạo ra các bằng chứng ngắn, không tương tác không tiết lộ bí mật (SNARKs hoặc STARKs) xác nhận tính đúng đắn của giao dịch mà không tiết lộ thêm bất kỳ thông tin nào. Hệ thống này đảm bảo rằng mỗi giao dịch là hợp lệ và loại bỏ yêu cầu về thời gian thách thức.
Các giao dịch trong ZK-roll-through được xử lý ngoài chuỗi và được gửi đến mainnet của Ethereum cùng với bằng chứng tính hợp lệ. Hợp đồng thông minh chính của mạng bảo đảm các chuyển tiếp trạng thái hợp lệ bằng cách xác minh bằng chứng này. Khi rút tiền, phương pháp này cho phép có sự chắc chắn cuối cùng ngay lập tức - một lợi thế lớn so với roll-ups lạc quan.
Một trong những lợi thế chính của ZK-Rollups là cam kết bảo mật mạnh mẽ của chúng. Mỗi gói giao dịch đi kèm với một bằng chứng xác thực, do đó không cần các khuyến khích lý thuyết trò chơi hoặc người tham gia trung thực để tìm thấy gian lận. ZK-Rollers cực kỳ an toàn nhờ vào cam kết mật mã này.
Các triển khai hàng đầu của ZK-Rollups là các dự án như ZKSync được tạo bởi Matter Labs và StarkWare's StarkEx. Khả năng mở rộng và hiệu suất của các dự án này đã có sự tiến bộ đáng chú ý. Ví dụ, zkSync hứa hẹn sẽ duy trì các tiêu chuẩn bảo mật cao trong khi giảm chi phí gas lên đến 100 lần.
ZK-Rollups phải đối mặt với sự phức tạp tính toán, mặc dù. Các bằng chứng không tiết lộ cần nhiều tài nguyên, do đó hỗ trợ logic hợp đồng thông minh tùy ý có thể gây thách thức. ZK-Rollups trở nên hiệu quả hơn để hỗ trợ các hoạt động phức tạp dù hiện tại chúng có hiệu quả hơn với các giao dịch đơn giản như trao đổi và chuyển khoản.
Một hạn chế khác là sự thiếu tương thích hoàn toàn với EVM. Các hợp đồng thông minh của Ethereum không tự nhiên tương tác với các bằng chứng không tiết lộ, do đó các lập trình viên có thể cần viết lại các hợp đồng hoặc sử dụng các ngôn ngữ lập trình chuyên biệt. Các dự án như zkEVM, nỗ lực sản xuất một ZK-Rollup tương thích với EVM, đang làm việc để giải quyết vấn đề này. Content: rút tiền bởi vì chứng minh tính hợp lệ đảm bảo rằng trạng thái là chính xác.
EVM Compatibility
Optimistic Rollups thường tương thích với EVM hơn, cho phép các nhà phát triển triển khai các hợp đồng thông minh Ethereum hiện có với những thay đổi ít nhất. ZK-Rollups từ lâu đã gặp khó khăn với khả năng tương thích EVM do cường độ tính toán của việc tạo ra chứng minh cho các hoạt động phức tạp. Tuy nhiên, những tiến bộ như zkEVM đang hướng đến việc thu hẹp khoảng cách này.
Performance and Scalability
ZK-Rollups có thể cung cấp thông lượng cao hơn và phí thấp hơn, đặc biệt đối với các giao dịch đơn giản, vì các chứng minh tính hợp lệ nén dữ liệu giao dịch hiệu quả hơn. Optimistic Rollups có thể có chi phí cao hơn do cần chứng minh gian lận.
Complexity and Development Effort
Việc triển khai ZK-Rollups phức tạp hơn do mã hóa nâng cao liên quan. Điều này có thể làm chậm phát triển và tăng khả năng phát sinh lỗi. Optimistic Rollups tương đối dễ thực hiện hơn, dẫn đến việc triển khai ứng dụng nhanh hơn.
Ecosystem Adoption
Cả hai loại rollups đều đã thấy sự chấp nhận đáng kể. Optimistic Rollups hiện có nhiều ứng dụng DeFi hơn nhờ vào khả năng tương thích EVM của chúng. ZK-Rollups đang dần đạt đến mức đó khi các giải pháp khả năng tương thích EVM trưởng thành. Theo Dune Analytics, tổng giá trị khóa (TVL) trong cả hai giải pháp đang gia tăng, phản ánh sự tin tưởng và chấp nhận ngày càng tăng.
Regulatory Considerations
Bản chất mã hóa của ZK-Rollups có thể cung cấp các tính năng bảo mật tốt hơn, điều này có thể là một con dao hai lưỡi về tuân thủ pháp lý. Optimistic Rollups minh bạch hơn, điều mà có thể phù hợp hơn với kỳ vọng pháp lý.
Use Cases for Optimistic Rollups and ZK-Rollups
Khả năng tương thích EVM của Optimistic Rollups khiến chúng lý tưởng cho việc sử dụng trong các ứng dụng hợp đồng thông minh phức tạp. Điều này làm cho chúng lý tưởng cho các nền tảng DeFi, thị trường NFT và các ứng dụng khác yêu cầu logic phức tạp. Ví dụ, Synthetix, một hệ thống thanh khoản sản phẩm phái sinh, đã hợp tác với Optimism để giảm phí và tăng khả năng mở rộng. Người dùng của sự tích hợp này đã có thể giao dịch tài sản tổng hợp nhanh hơn và ít bị cản trở hơn.
Khi tốc độ giao dịch và bảo mật là vô cùng quan trọng, ZK-Rollups nổi bật. Tính cuối tức thì và thông lượng tuyệt vời của ZK-Rollups sẽ hỗ trợ các ứng dụng thanh toán, sàn giao dịch phân tán cho giao dịch spot, và các nền tảng game. Sử dụng ZK-Rollups, Loopring, một giao thức Layer 2, đã tạo ra một sàn giao dịch phân tán cho phép giao dịch nhanh và rẻ. Dữ liệu từ Loopring cho thấy rằng người dùng có thể giao dịch với phí chỉ 0,1% chi phí mainnet, làm cho nó khá dễ tiếp cận.
Hơn nữa, ZK-Rollups đang trở nên phổ biến trong các ứng dụng chú trọng bảo mật và xác minh danh tính. Đối với tuân thủ và bảo mật người dùng, các chứng minh zero-knowledge cho phép người dùng chứng minh các đặc tính mà không tiết lộ thông tin cá nhân—một khả năng rất được đánh giá cao.
Các dự án như zkSync đang hướng tới việc kích hoạt các hợp đồng thông minh trên ZK-Rollups, mở ra các trường hợp sử dụng vốn trước đây bị giới hạn dựa trên Optimistic Rollups. Khi các công nghệ này phát triển, ranh giới khả năng của chúng có thể bị làm mờ và cung cấp nhiều sự tự do hơn cho các nhà phát triển.
Final Thoughts
Cạnh tranh giữa Optimistic Rollups và ZK-Rollups đại diện cho một sự tiến bộ lành mạnh trong hành trình của Ethereum để mở rộng quy mô. Cả hai công nghệ đều có những lợi ích đặc biệt và là cần thiết để mạng có thể xử lý nhu cầu ngày càng tăng.
Với độ vừa vặn EVM và triển khai dễ dàng hơn, các roll-up lạc quan đã trở nên phổ biến trong lĩnh vực DeFi. Các đảm bảo bảo mật mạnh mẽ hơn và tính cuối cùng tức thì mà ZK-Rollups cung cấp đang mở rộng giới hạn của phát minh mật mã.
Hai lựa chọn này có thể sẽ cùng tồn tại khi hệ sinh thái Ethereum phát triển, phục vụ các nhu cầu và mục đích khác nhau. Vì sự phát triển của chúng sẽ ảnh hưởng đáng kể đến hướng đi của các ứng dụng phân tán, các nhà phát triển, nhà đầu tư và người tiêu dùng nên được cập nhật thông tin về các công nghệ này.
Trong ngắn hạn, rollups là giải pháp mở rộng không tin tưởng duy nhất, và trong dài hạn, chúng là một phần quan trọng của hệ sinh thái Ethereum," Vitalik Buterin đã nói, tóm tắt một cách công bằng tình hình.
Các tiến bộ trong Optimistic và ZK-Rollups làm sáng tỏ tầm nhìn này: một mạng Ethereum có khả năng mở rộng và hiệu quả hơn được hứa hẹn.