Что такое ZK Rollups?

ZK rollups — это новейшее решение второго уровня для масштабирования блокчейн-сетей, прежде всего Ethereum. По мере развития криптовалютного рынка такие технологии становятся ключевыми для решения трилеммы блокчейна: масштабируемость, безопасность и децентрализация. В этой статье рассматриваются основные принципы, механизмы и значение технологии ZK rollups в экосистеме Web3.

Что такое крипто-роллап?

Крипто-роллап — это механизм агрегирования транзакций блокчейна вне основной цепи. Название основано на метафоре: множество транзакций «сворачиваются» в один цифровой пакет. В отличие от транзакций, выполняемых непосредственно в блокчейнах первого уровня, таких как Ethereum, роллапы используют внецепочечное программное обеспечение для верификации и организации данных до отправки их в основной блокчейн.

Работа роллапов строится на том, что протоколы второго уровня обрабатывают транзакции вне основной цепи и периодически отправляют агрегированные данные в блокчейн первого уровня для финального подтверждения. Для поддержания принципов децентрализации такие L2-решения используют смарт-контракты в качестве моста с L1-блокчейнами. Такой подход обеспечивает два ключевых преимущества: выполнение операций вне основной сети снижает вычислительную нагрузку и предотвращает перегрузку, а протоколы роллапов с помощью сложных алгоритмов сжатия максимизируют использование пространства блоков в L1-сетях. Все это повышает эффективность сети, ускоряет подтверждение, увеличивает пропускную способность и значительно снижает комиссии при одновременном уменьшении риска перегрузки основной цепи.

Что такое ZK Rollup?

ZK rollups, или роллапы на основе доказательств с нулевым разглашением, выделяются уникальным методом верификации. Перед передачей пакетов транзакций в основной блокчейн компьютеры сети ZK rollups выполняют сложные криптографические вычисления. Каждый раз, когда ZK-процессор отправляет данные роллапа в основную сеть, он прикрепляет «доказательство корректности» — криптографический сертификат, подтверждающий правильную организацию и валидацию истории транзакций.

Термин «нулевое разглашение» отражает принцип проверки: узлы-валидаторы в L1-блокчейне не знают содержимого поступающих пакетов транзакций. Однако доказательства корректности предоставляют математическую гарантию того, что внецепочечные ZK-процессоры действительно проверили легитимность транзакций. Этот механизм похож на королевскую печать: как получатель проверяет подлинность печати, прежде чем принять документ, так и L1-блокчейны проверяют целостность доказательств перед включением данных в распределенный реестр.

Как работает ZK Rollup?

Принципы работы ZK rollups схожи с механизмом консенсуса proof-of-work в Bitcoin. В системах PoW майнеры используют мощные вычислительные ресурсы для решения сложных задач, создавая барьер для злоумышленников. Аналогично, процессоры в сетях ZK rollups проводят трудоемкие криптографические вычисления для генерации доказательств корректности своих пакетов транзакций.

Ключевое различие между ZK rollups и PoW-блокчейнами — в области операций: проверка ZK rollups полностью происходит вне основной блокчейн-сети. Кроме того, ZK rollups сжимают данные транзакций вне сети и только потом передают их в основную цепь через смарт-контракты. Несмотря на архитектурные отличия, фундаментальные принципы проверки в обоих случаях одинаковы: безопасность системы обеспечивается вычислительной сложностью.

Сравнение ZK Rollups и Optimistic Rollups

Optimistic rollups — это альтернативное L2-решение, также агрегирующее транзакции вне цепи до их отправки в L1-блокчейн. Главное отличие — в подходе к верификации: optimistic rollups не прикрепляют доказательства корректности, а исходят из презумпции честности, считая все транзакции валидными, пока не доказано обратное.

Такая оптимистичная модель вызывает вопросы по обеспечению безопасности. Для этого в optimistic rollups используются «доказательства мошенничества» вместо доказательств корректности. При исходной валидации транзакций в сети действует постоянный мониторинг. При обнаружении подозрительных транзакций они отправляются на внутреннюю проверку, и финализация роллапа откладывается до устранения всех подозрений. Для стимулирования честного поведения протоколы внедряют экономические стимулы и штрафы: участники вносят залог в криптовалюте, а при выявлении мошенничества залог теряют, а вознаграждение получает информатор.

Выбор между этими подходами принципиален. Optimistic rollups характеризуются более длительным временем финализации — иногда более недели из-за обязательного периода оспаривания, но при этом обеспечивают гибкость и низкие вычислительные требования, что делает их доступнее для различных задач. ZK rollups обеспечивают мгновенную финализацию и максимальную безопасность за счет криптографических доказательств, но требуют больше ресурсов и сложны в реализации.

Преимущества и недостатки ZK Rollups

Для оценки ZK rollups важно учитывать их сильные и слабые стороны по сравнению с альтернативными масштабируемыми решениями.

Преимущества ZK rollups — это максимальная безопасность благодаря криптографическим доказательствам, полная проверка всех данных перед загрузкой в L1-блокчейн, а также исключительная эффективность в снижении комиссий за счет сжатия тысяч транзакций и оптимального использования пространства блокчейна. Кроме того, ZK rollups увеличивают пропускную способность сети, перенося нагрузку вычислений с основной цепи и снижая риск перегрузки.

Недостатки ZK rollups — более высокие вычислительные требования по сравнению с optimistic rollups, что ведет к чуть большим комиссиям, а также сложная интеграция, особенно для сложных dApp, так как перенос приложений с Ethereum в ZK rollups затруднен. Высокие аппаратные требования для ZK-процессоров могут ограничить число участников и повысить риски централизации.

Примеры проектов ZK Rollups

Ряд лидирующих проектов демонстрируют практическое применение и потенциал ZK rollups.

Polygon, ранее Matic Network, — это полнофункциональное L2-решение, предлагающее инструменты для разработчиков Ethereum. Помимо сайдчейна proof-of-stake, решение Polygon zkEVM внедряет безопасность и скорость ZK rollups в экосистему Ethereum, позволяя использовать zero-knowledge-технологии без потери совместимости.

StarkWare Industries разрабатывает два решения на базе ZK rollups: StarkEx и StarkNet. StarkEx — это разрешенная SaaS-платформа для интеграции ZK-технологий, а StarkNet — открытая инфраструктура, доступная любому разработчику для внедрения ZK rollups, что делает масштабирование доступным для всех.

Immutable X специализируется на игровой индустрии и торговле NFT с использованием ZK rollups. Проекты «Gods Unchained» и «Illuvium» используют Immutable X для сочетания безопасности Ethereum с высокой скоростью и низкими комиссиями, демонстрируя ценность ZK rollups в решениях с высокой пропускной способностью.

Заключение

ZK rollups — это значимый шаг вперед в технологиях масштабирования блокчейна. Они эффективно решают проблему производительности Ethereum при сохранении безопасности. Благодаря криптографическим доказательствам и сжатию данных эти решения второго уровня увеличивают пропускную способность, снижают комиссии и минимизируют нагрузку на сеть. Несмотря на сложности интеграции, высокие вычислительные требования и потенциальные риски централизации, ZK rollups активно внедряются разработчиками и исследователями. Примеры Polygon, StarkWare и Immutable X показывают практическое применение технологии, а поддержка со стороны Виталика Бутерина лишь укрепляет их значимость. ZK rollups становятся неотъемлемой частью инфраструктуры Web3, сочетая масштабируемость и безопасность, и открывают новые возможности для децентрализованных приложений и массового внедрения блокчейна.

FAQ

Что такое zk rollup?

zk rollup — это решение второго уровня для масштабирования, которое обрабатывает транзакции вне основной цепи и использует доказательства с нулевым разглашением для обеспечения безопасности и финальности в блокчейне. Такое решение ускоряет проведение транзакций и снижает издержки при сохранении уровня безопасности основной сети.

В чем разница между ZK и optimistic rollup?

ZK-Rollups используют доказательства с нулевым разглашением для проверки транзакций, обеспечивая высокий уровень приватности и безопасности. Optimistic Rollups исходят из предположения о корректности транзакций, если не было оспаривания, что может ускорить обработку.

Что означает zk?

zk — это аббревиатура от «zero knowledge» — криптографического метода, который позволяет одной стороне доказать обладание информацией без ее раскрытия.

Является ли Polygon ZK rollup?

Polygon разрабатывает решения ZK rollup, включая Polygon Zero, но сам Polygon не является ZK rollup. Это сеть с несколькими решениями для масштабирования Ethereum.