Czym są rollupy Zero Knowledge i jak działają?

Czym jest ZK rollup?

ZK rollup (znany też jako Zero-Knowledge rollup) to rozwiązanie problemów ze skalowalnością w blockchainach takich jak Ethereum. To rozwiązanie warstwy 2, które działa na istniejącym blockchainie (warstwa 1). ZK rollupy służą do przetwarzania większej liczby transakcji na sekundę i obniżania kosztów. W zależności od implementacji ZK rollupy mogą też zwiększać prywatność, ponieważ dane nie zawsze muszą być w pełni publiczne. Wszystko to bez obniżania bezpieczeństwa sieci.

Termin ZK oznacza Zero-Knowledge i odnosi się do technologii, która pozwala udowodnić prawdziwość stwierdzenia za pomocą dowodów kryptograficznych, bez ujawniania jego treści. Innymi słowy, transakcje można weryfikować bez publicznego udostępniania wszystkich danych. ZK zwiększa więc prywatność i sprawia, że blockchain działa wydajniej.

Zamiast przetwarzać wszystkie transakcje bezpośrednio w blockchainie, wiele transakcji jest łączonych w jeden duży rollup. Następnie na blockchain trafia tylko dowód (dowód Zero-Knowledge).

Najważniejsze informacje

• ZK rollupy to rozwiązanie dla blockchainów takich jak Ethereum, które łączą wiele transakcji w jedną i pomagają blockchainom się skalować.

• ZK rollupy działają poprzez przetwarzanie transakcji off-chain, a następnie dodanie dowodu Zero-Knowledge do głównego łańcucha w celu potwierdzenia ich poprawności.

• Do znanych projektów ZK rollup należą zkSync, Starknet i Polygon zkEVM.

Jak działają ZK rollupy?

ZK rollupy sprawiają, że transakcje są przenoszone do drugiej warstwy, co zmniejsza obciążenie obliczeniowe blockchaina. ZK rollupy działają w trzech krokach:

1. Przetwarzanie wsadowe: Użytkownicy tworzą transakcje, które następnie przesyłają do rollupu warstwy 2.

2. Przetwarzanie off-chain: Wszystkie przesłane transakcje są przetwarzane poza blockchainem i łączone w jeden pakiet.

3. Dowód Zero-Knowledge: Po utworzeniu takiego pakietu generowany jest dowód kryptograficzny potwierdzający poprawność wsadu. Dowód Zero-Knowledge jest następnie weryfikowany przez smart contract na blockchainie warstwy 1.

W ten sposób tysiące transakcji można podsumować jedną transakcją na blockchainie, co przekłada się na lepszą skalowalność. Rollup nie zapisuje każdej transakcji osobno, lecz umieszcza na blockchainie warstwy 1 dane zbiorcze lub dowód ZK.

Wyobraź sobie, że 1 000 użytkowników chce jednocześnie przeprowadzić transakcję na blockchainie Ethereum. Zamiast przetwarzać 1 000 osobnych transakcji w Ethereum, ZK rollup łączy je i generuje dowód kryptograficzny, który trafia na blockchain Ethereum. To ostatecznie pozwala znacząco oszczędzić moc obliczeniową i opłaty za gaz.

Dlaczego ZK rollupy są ważne?

ZK rollupy rozwiązują jeden z największych problemów technologii blockchain: skalowalność. Gdy sieć staje się bardziej popularna (jak Ethereum), może się przeciążyć. Prowadzi to ostatecznie do wolniejszego przetwarzania i wyższych opłat transakcyjnych.

ZK rollupy pozwalają przetwarzać więcej transakcji na sekundę. Na przykład dzięki ZK rollupom Ethereum może teoretycznie obsługiwać ponad 1 000 transakcji na sekundę zamiast 15. Dodatkowo na blockchainie trzeba zapisać mniej danych, co obniża opłaty transakcyjne za gaz.

Dzięki dowodom Zero-Knowledge szczegóły pojedynczych transakcji pozostają ukryte, a jednocześnie można potwierdzić ich poprawność. Do zatwierdzania transakcji nie jest też potrzebna żadna centralna instytucja — kryptografia gwarantuje, że wsad transakcji jest poprawny, wspierając tym samym decentralizację. Choć przetwarzanie transakcji odbywa się off-chain, ZK rollupy nadal korzystają z bezpieczeństwa głównego łańcucha.

Jaka jest różnica między ZK rollupami a Optimistic rollupami?

ZK rollupy i Optimistic rollupy to rozwiązania warstwy 2 dla blockchainów, ale są to różne typy rollupów. Optimistic rollupy również łączą transakcje i wykonują je w warstwie 2, ale przyjmują z góry, że transakcje są poprawne. Wykorzystują mechanizm fraud proof, który pozwala zakwestionować błąd w rollupie.

Oto najważniejsze różnice:

Przykłady popularnych projektów ZK rollup

Obecnie powstało już kilka dużych projektów opartych na technologii ZK rollup. Wszystkie te projekty przyczyniają się do popularyzacji ZK rollupów w ekosystemie Ethereum. Oto kilka znanych przykładów:

zkSync

zkSync to jedna z najlepiej znanych platform ZK rollup, opracowana przez Matter Labs. Platforma obsługuje smart contracty i koncentruje się przede wszystkim na przyjaznych dla użytkownika funkcjach warstwy 2 do płatności, DeFi i NFT.

Starknet

Starknet koncentruje się na skalowalnych dApps i obsługuje złożone smart contracty. Wykorzystuje dowody STARK, czyli konkretną formę kryptografii Zero-Knowledge. Firma stojąca za Starknet, StarkWare, odpowiada również za StarkEx. To silnik stojący za dYdX i ImmutableX.

Polygon zkEVM

Polygon wykorzystuje zkEVM, czyli ZK rollup kompatybilny z Ethereum Virtual Machine. Dzięki temu istniejące dApps w sieci Ethereum mogą łatwo przenieść się do Polygon zkEVM, zachowując smart contracty i narzędzia.

Podsumowanie

ZK rollupy to skuteczne rozwiązanie problemów ze skalowalnością technologii blockchain. Dzięki łączeniu transakcji i przetwarzaniu ich off-chain oferują potężne połączenie wydajności, prywatności i bezpieczeństwa dla blockchainów. Chociaż technologia stojąca za ZK rollupami wciąż się rozwija, już teraz odgrywają one istotną rolę dla użytkowników i deweloperów, a w przyszłości mogą stać się jeszcze ważniejsze dla Ethereum i innych blockchainów.