Роллапы с нулевыми знаниями

Что такое роллапы с нулевыми знаниями?

Проще говоря, роллапы с нулевыми знаниями (или ZK-роллапы) — это тип масштабируемого решения. Они объединяют несколько доказательств перевода в одну транзакцию, которую можно мгновенно проверить на нескольких уровнях блокчейна. Роллапы с нулевыми знаниями по-прежнему являются довольно новой концепцией, но их уже можно найти на таких платформах, как StarkNet и zkSync .

Роллап с нулевыми знаниями взаимодействует с несколькими уровнями блокчейна. Большинство ZK-роллапов работают на Ethereum, поэтому давайте используем их в качестве примера. Основная сеть Ethereum имеет свои преимущества, но часто приносит высокие комиссии за транзакции и низкие скорости. Блокчейны Ethereum второго уровня используют безопасность основной сети, при этом повышая скорость и доступность.

ZK-роллапы позволяют создавать транзакции, которые работают на обоих уровнях. Любой ZK-роллап — это транзакция, которая содержит несколько доказательств с нулевым уровнем знаний в одном наборе. Эта транзакция представляет собой смарт-контракт, который может поддерживать свое состояние как на уровне 2, так и на уровне 1 блокчейна. По сути, ZK-роллап проверяет информацию о нескольких транзакциях в нескольких местах, поэтому экономит время и деньги.

Как работают роллапы с нулевыми знаниями?

Чтобы понять, как работает роллап с нулевыми знаниями, сначала необходимо взглянуть на концепцию доказательств с нулевыми знаниями, которые представляют собой криптографический механизм, который позволяет доказать, что у вас определённая информация, не раскрывая эту информацию. 

Например, можно подтвердить, что у вас есть пароль для аккаунта, показав, что вы вошли в аккаунт, а не перечислили фактический пароль. Если речь заходит о криптовалюте, доказательства с нулевым уровнем знаний предоставляют необходимую документацию для транзакций. Пользователи могут показать, что у них есть все необходимые данные и разрешения, не предоставляя эту информацию другим зрителям.

Ещё одной важной частью процесса роллапов с нулевыми знаниями является дерево Меркла — тип математической структуры, который позволяет блокчейнам предотвращать хранение ложных данных. В смарт-контрактах ZK-роллапов есть два дерева Меркла. Один из деревьев хранит данные аккаунта, а другой хранит баланс. Это позволяет роллапу хранить всю необходимую информацию на уровне 1, а также дополнительную информацию о резервном копировании на уровне 2. Это снижает вычислительную мощность, которую блокчейн должен обрабатывать, поскольку основной уровень должен управлять лишь несколькими важными фрагментами информации.

По сути, при отправке роллапа с нулевыми знаниями вы объединяете несколько доказательств второго уровня в одну транзакцию, которая затем публикуется в основном блокчейне. Вместо того, чтобы торговать несколькими отдельными транзакциями, основная сеть должна иметь только одно доказательство достоверности. Проверка одного роллапа на уровне 1 позволяет одновременно проверять все различные транзакции на уровне 2. Роллап работает за счёт управления небольшими объёмами информации в основной сети и предоставления доступа к информации о верификации на втором уровне.

Нулевые роллапы и оптимистичные роллапы

Имейте в виду, что ZK-роллап немного отличается от оптимистичного роллапа. Оптимистичные роллапы — это ещё один тип масштабируемых и удобных транзакций, поэтому их часто путают с роллапами с нулевыми знаниями. Однако с точки зрения вычислений они обрабатываются немного иначе. Оптимистичные роллапы также представляют собой наборы транзакций, которые обрабатываются на уровне 2 и публикуются в основной сети.

Однако они не доказаны до публикации. Как следует из названия, оптимистичные роллапы считаются действительными, если только они не докажутся ложными. Роллап имеет период спора, в течение которого пользователи могут оспаривать любые потенциально недействительные транзакции. Транзакции не документируются в основной сети до завершения периода спора.

Оптимистичные роллапы имеют некоторое применение, но отсутствие точных доказательств означает, что они не так безопасны, как роллапы с нулевым уровнем знаний. ZK-роллап, как правило, происходит быстрее, чем оптимистичный роллап. При использовании оптимистичного роллапа необходимо дождаться окончания периода спора.

Преимущества роллапов с нулевыми знаниями

Наборы с нулевыми знаниями становятся довольно популярными, поскольку у них есть несколько полезных преимуществ.

Быстрая верификация

Одним из главных преимуществ ZK-роллапа является то, что он работает быстрее . Все транзакции сначала совершаются на Уровне 2, который быстрее основной сети. Поскольку эти транзакции поддерживаются доказательствами, они проверяются мгновенно (после того, как они достигнут основной сети). Более быстрое время удобно для пользователей, и они делают масштабирование второго уровня намного более доступным. ZK-роллап — это один из самых быстрых вариантов, особенно при обработке большого количества транзакций.

Менее уязвимые к атакам

В отличие от некоторых других систем пакетирования, ноль знаний достаточно безопасен. Поскольку транзакции подтверждаются доказательствами отсутствия знаний, информация проверяется на нескольких этапах. Это помогает защитить транзакции от экономических атак.

Децентрализованная безопасность

Все данные, необходимые для восстановления состояния перевода, хранятся в основном блокчейне, поэтому вы получаете максимальную децентрализацию. Особенно при работе с блокчейном, например Ethereum, вы можете быть уверены, что транзакция достаточно децентрализована. Это обеспечивает дополнительную безопасность при завершении транзакции.

Более доступные для обработки

Скорость и простота обработки на уровне 2 блокчейна приводят к значительной экономии для пользователей. Это особенно актуально при работе с Ethereum и другими блокчейнами, которые увеличивают комиссии за транзакции в пиковые периоды времени. Роллап с нулевыми знаниями позволяет обрабатывать несколько транзакций только за одну комиссию. Таким образом, при работе с большими блоками данных можно сэкономить много денег.

Недостатки роллапов с нулевыми знаниями

ZK-роллапы не будут работать в любой ситуации, и в определённых обстоятельствах существуют некоторые потенциальные проблемы, связанные с использованием роллапов.

Отсутствие поддержки EVM

Некоторые типы роллапов не поддерживают виртуальную машину Ethereum (EVM). Это не обязательно является проблемой для определённых типов блокчейнов, но может привести к проблемам для других. Прежде чем принять решение об использовании ZK-роллапов, необходимо тщательно изучить свой блокчейн.

Высокие вычислительные требования

Основная причина, по которой некоторые люди используют (непроверенные) оптимистичные роллапы, заключается в том, что их механизм имеет более низкие вычислительные требования. ZK-роллапы более безопасны, но создание такого количества доказательств с нулевым разглашением обходится дорого. Все дополнительные усилия могут не стоить этого для приложения, которое не имеет большой активности в сети.

Уязвимость к влиянию оператора

Процесс создания роллапа с нулевыми знаниями позволяет оператору оказывать некоторое влияние на смарт-контракт. Они могут изменить порядок транзакций, что может привести к потенциальным проблемам для некоторых пользователей. Поэтому при работе с любым типом роллапов с нулевым уровнем знаний очень важно использовать только надёжных поставщиков.

Нулевые знания на Ethereum

Хотя роллапы используют множество блокчейнов, большинство роллапов с нулевым уровнем знаний используются при работе с Ethereum. У ZK-роллапов есть несколько конкретных приложений для Ethereum. Хотя Ethereum популярен за гибкость, его сеть может перегружена, медленна и дорога. ZK-роллапы упрощают расширение проектов. Они обеспечивают большую масштабируемость, но при этом предоставляют пользователям доступ к преимуществам сети Ethereum.

Существует множество проектов, которые сосредоточены на применении ZK-роллапов к Ethereum. Одним из крупнейших является Polygon Hermez (zkEVM Polygon). Этот проект с открытым исходным кодом инвестировал $1 млрд в технологию роллап-провайдера. Другие популярные варианты включают dYdX , Loopring и zkSync . Все эти проекты можно интегрировать в децентрализованные приложения (DApp), чтобы добавить больше функциональности и скорости в проекты на основе Ethereum.

В конечном итоге роллапы с нулевыми знаниями имеют множество интересных приложений для Ethereum и не только. Их способность совершать транзакции быстрее помогает решить некоторые проблемы с масштабируемостью блокчейнов. Хотя они до сих пор не очень известны, вы, вероятно, увидите их больше в будущем.