По мере ускорения принятия блокчейна масштабируемость стала одной из наиболее острых проблем отрасли. Популярные сети испытывают перегрузку, медленные подтверждения и высокие комиссии во время пиковой нагрузки. Чтобы преодолеть эти ограничения, не жертвуя децентрализацией или безопасностью, разработчики обратились к решениям масштабирования на уровне 2. Среди них руллапы выделились как один из самых перспективных подходов.
Руллапы переносят выполнение транзакций за пределы основной блокчейн-сети, сохраняя при этом безопасность, опирающуюся на неё. Сегодня два типа архитектуры руллапов доминируют в обсуждениях: оптимистичные руллапы и руллапы на основе нулевого знания. Несмотря на то, что у них одна и та же цель, их философии и компромиссы различаются по важным аспектам.
Почему существуют роллапсы
Большинство блокчейнов не были разработаны для обработки тысяч транзакций в секунду по низкой цене. Масштабирование непосредственно на базовом уровне часто требует глубоких изменений протокола, что может быть медленным и рискованным. Решения второго уровня, напротив, строятся на существующем блокчейне и наследуют его гарантии безопасности.
Роллапсы — это тип системы второго уровня, которая объединяет множество транзакций и выполняет их вне цепи. Только сжатые данные или криптографические доказательства отправляются обратно на блокчейн первого уровня, что значительно снижает заторы и комиссии. Сети, такие как Ethereum, приняли роллапсы как основную часть своей долгосрочной дорожной карты масштабирования.
Как работают блокчейн-роллапсы
В системе роллапса пользователи вносят активы в смарт-контракт на основной цепи. Транзакции затем происходят на цепи роллапса, где выполнение быстрее и дешевле. Как только пакет транзакций обработан, сводка отправляется обратно на цепь первого уровня для обновления состояния.
Этот подход позволяет основной блокчейн действовать как безопасный уровень расчетов, в то время как роллапс обрабатывает вычислительно сложные задачи. Ключевое отличие между оптимистичными и нулевыми знаниями роллапсами заключается в том, как они доказывают, что транзакции вне цепи были обработаны корректно.
Понимание оптимистичных роллапсов
Оптимистичные роллапсы предполагают, что транзакции по умолчанию являются действительными. Вместо того, чтобы заранее доказывать правильность, они полагаются на механизм, позволяющий любому оспаривать некорректные транзакции после факта. Это предположение о честности и делает их «оптимистичными».
Как только пакет транзакций размещается на основной цепи, он вступает в период оспаривания. В течение этого окна наблюдатели могут подавать доказательства мошенничества, если считают, что пакет содержит ошибки. Если оспаривание успешно, система повторно выполняет ошибочные транзакции и наказывает сторону, которая подала некорректные данные.
Этот дизайн значительно повышает пропускную способность и снижает затраты. На Ethereum оптимистичные роллапсы могут увеличить масштабируемость в десятки раз или более. Однако зависимость от периодов оспаривания вводит задержки. Финализация транзакций медленнее, а выводы на основную цепь часто блокируются до истечения окна оспаривания.
Ограничения оптимистичных роллапсов
Основным недостатком оптимистичных роллапсов является задержка. Поскольку транзакции считаются окончательными только после окончания периода оспаривания, пользователи должны ждать дольше для абсолютной определенности. Выводы также задерживаются, что может быть неудобно для приложений, требующих быстрой расчета.
Еще одним компромиссом является доступность данных. Оптимистичные роллапсы, как правило, размещают все данные транзакций в цепи, чтобы обеспечить возможность проверки. Хотя это сохраняет безопасность, это менее эффективно с точки зрения данных, чем некоторые альтернативы.
Что делает zk-роллапсы отличительными
Роллапсы с нулевыми знаниями, часто называемые zk-роллапсами, используют принципиально другой подход. Вместо того чтобы предполагать, что транзакции действительны, zk-роллапсы доказывают, что они действительны с помощью криптографии.
После выполнения пакета транзакций вне цепи оператор роллапса генерирует доказательство действительности с нулевыми знаниями. Это доказательство математически демонстрирует, что все изменения состояния соответствуют правилам протокола. Затем доказательство отправляется на основную цепь, где оно проверяется быстро и дешево.
Поскольку действительность доказывается заранее, zk-роллапсы не требуют периодов оспаривания. Как только доказательство проверено, пакет транзакций считается окончательным.
Как zk-роллапсы валидируют транзакции
Zk-роллапсы полагаются на доказательства с нулевыми знаниями, которые позволяют одной стороне доказать, что утверждение истинно, не раскрывая исходные данные. В этом случае доказатель показывает, что вычисления вне цепи были выполнены корректно, а проверяющий проверяет доказательство в цепи.
Только доказательство и минимальные сжатые данные хранятся на основной цепи. Это делает zk-роллапсы высокоэффективными с точки зрения использования данных и позволяет быстрее выводить средства по сравнению с оптимистичными роллапсами.
Преимущества zk-роллапсов
Zk-роллапсы предлагают сильные гарантии безопасности. Поскольку недействительные переходы состояния не могут привести к действительным доказательствам, операторы не могут обмануть или украсть средства. Пользователям не нужно следить за сетью или беспокоиться о том, что доказательства мошенничества будут поданы от их имени.
Еще одним большим преимуществом является быстрая финализация. Как только доказательство действительности принимается основной цепью, пакет транзакций становится окончательным, и пользователи могут почти сразу вывести свои активы.
Однако у zk-роллапсов есть свои проблемы. Генерация доказательств с нулевыми знаниями является вычислительно интенсивной, и разработка совместимых со zk смарт-контрактов более сложна. Это исторически замедляло внедрение, хотя инструменты быстро улучшаются.
Сравнение оптимистичных и zk-роллапсов
На высоком уровне оптимистичные роллапсы обменивают немедленную определенность на простоту и совместимость. Их легче строить и интегрировать с существующими смарт-контрактами, но они полагаются на задержанную финализацию и доступность данных в цепи.
Zk-роллапсы придают приоритет криптографической определенности и эффективности. Они предлагают более быструю финализацию, меньшие объемы данных в цепи и более сильные гарантии безопасности, но за счет большей технической сложности и накладных расходов на генерацию доказательств.
Ни один из подходов не является строго лучшим во всех случаях. Каждый служит различным потребностям приложений и приоритетам разработчиков.
Дорога вперед для роллапсов
Роллапсы широко рассматриваются как краеугольный камень масштабируемости блокчейна. С ростом внедрения как оптимистичные, так и роллапсы с нулевыми знаниями, вероятно, будут сосуществовать и эволюционировать. Достижения в технологии нулевых знаний, включая zkEVM, сокращают разрыв в удобстве использования, в то время как оптимистичные роллапсы продолжают развиваться и оптимизировать производительность.
В долгосрочной перспективе блокчейны могут сочетать роллапсы с другими методами масштабирования, такими как шардинг и межсетевое взаимодействие. Конечная цель остается прежней: обеспечить быструю, доступную и безопасную инфраструктуру блокчейна, способную поддерживать массовое внедрение.
Заключительные мысли
Оптимистичные и нулевые роллапсы представляют собой два мощных, но различных подхода к масштабированию блокчейнов. Перенося вычисления, сохраняя безопасность на основной цепи, обе модели решают критические узкие места, с которыми сталкиваются современные сети.
Поскольку роллапсы продолжают тестироваться в производстве и уточняться со временем, они, вероятно, сыграют решающую роль в формировании будущего технологий блокчейн. Будь то через оптимистичные предположения или криптографические доказательства, роллапсы приближают экосистему к масштабируемым, удобным для пользователя децентрализованным системам.
