Optimistic Rollups и Zero-Knowledge Rollups: ключевые различия

Введение

Рост интереса к цифровым активам и криптовалютам приводит к тому, что блокчейн-сети достигают предельной загрузки. В результате возникает перегрузка сети и рост комиссий, что усиливает потребность в новых масштабируемых решениях. Способы повышения эффективности блокчейна обычно делятся на две группы: Layer-1 и Layer-2.

К решениям Layer-1, например, относится шардинг — он меняет базовый протокол блокчейна. Layer-2 работает поверх основной сети, включая state channels, сайдчейны и rollup-протоколы. Rollup-блокчейны стали одним из самых перспективных решений, так как значительно увеличивают пропускную способность при меньших издержках. Они уменьшают перегрузку, объединяя транзакции и сжимая данные, что повышает общую эффективность обработки в экосистеме.

Что такое rollup-блокчейн?

Rollup — это решение второго уровня, которое агрегирует несколько транзакций и выносит их обработку за пределы основной цепи. Транзакции исполняются вне блокчейна, а активы остаются заблокированными в смарт-контрактах основной цепи. После обработки данные о транзакциях с обновлённым состоянием возвращаются обратно в сеть.

Такая архитектура обеспечивает гибкость: любой блокчейн первого уровня может внедрить rollup и повысить эффективность транзакций. Это позволяет сети обрабатывать и фиксировать гораздо больше транзакций за тот же промежуток времени, что существенно увеличивает пропускную способность.

Сегодня существуют два основных вида rollup-решений: optimistic rollup и zero-knowledge (zk) rollup. Оба подхода имеют свои особенности, преимущества и компромиссы.

Что такое optimistic rollup?

В optimistic rollup изначально предполагается валидность всех транзакций, что ускоряет обработку. Транзакции объединяются для исполнения вне сети, а затем результаты записываются в блокчейн с применением методов сжатия. Аналитика отрасли подтверждает, что такой подход существенно повышает масштабируемость.

Безопасность обеспечивается надёжной моделью, в которой применяется система доказательств мошенничества и временное окно для оспаривания — "challenge period". В течение этого периода любой участник может оспорить результат, что запускает проверку с помощью fraud proof.

Если обнаружены ошибки, протокол автоматически исправляет и повторно выполняет неверные транзакции, обновляя состояние блока. Тот, кто валидировал ошибочные транзакции, получает жёсткие штрафы, что снижает вероятность злоупотреблений.

Но у optimistic rollup есть ограничения. Challenge period увеличивает время финализации по сравнению с zk rollup, поэтому пользователи дольше ждут подтверждения необратимости транзакций. Вывод средств также задерживается — средства становятся доступны только после завершения challenge period. Кроме того, для финализации вся информация о транзакциях должна размещаться в цепочке, что делает этот подход менее эффективным по объёму данных, чем zero-knowledge-решения.

Что такое zero-knowledge (zk) rollup?

Zero-knowledge rollup использует другой принцип масштабирования. Транзакции группируются и обрабатываются вне сети, а ключевое отличие — применение математических доказательств. Для каждого пакета оператор zk rollup генерирует доказательства корректности, которые математически подтверждают изменения состояния, не раскрывая все исходные данные транзакций.

Эти доказательства гораздо компактнее, чем сами данные транзакций, что позволяет проводить верификацию быстрее и дешевле. На ведущих блокчейнах zk rollup использует calldata, что снижает комиссии для пользователей.

Zero-knowledge proof (ZKP) позволяет доказывающей стороне подтвердить наличие информации о транзакции без раскрытия её проверяющему. Проверяющий убеждается в корректности, не получая доступа к чувствительным данным. Такая архитектура надёжно защищает сеть: она всегда работает только с валидными состояниями, исключая риск мошенничества операторов или утраты средств.

Ещё один важный плюс: пользователю не нужно постоянно следить за сетью. Все необходимые данные хранятся в блокчейне и защищены доказательствами. Для вывода средств достаточно подтвердить право собственности на токены с помощью данных в цепи — сторонние действия не требуются.

Ключевые различия между zk rollup и optimistic rollup

Главные различия этих моделей связаны с балансом между скоростью, безопасностью и эффективностью:

Механизм проверки: в optimistic rollup транзакции по умолчанию считаются валидными, а challenge period наступает после исполнения. В zk rollup требуется математическое доказательство до подтверждения транзакций.

Время финализации: в optimistic rollup финализация занимает больше времени из-за challenge window; в zk rollup финализация наступает мгновенно после верификации доказательства.

Требования к данным на цепи: в optimistic rollup размещаются все данные транзакций; в zk rollup — только сжатые доказательства.

Вычислительная эффективность: zk rollup обеспечивает более высокую эффективность за счёт уменьшения объёма данных в блокчейне; optimistic rollup требует большего объёма данных.

Доверие пользователей: zk rollup обеспечивает криптографическую, математически подтверждённую безопасность; optimistic rollup строится на контроле сообщества в период challenge period.

Транзакционные издержки: оба подхода снижают комиссии, однако zk rollup может обеспечить ещё более низкие издержки за счёт сильного сжатия данных.

Заключение

Масштабируемость блокчейна по-прежнему остаётся главным препятствием для массового внедрения цифровых активов и криптовалют. Optimistic rollup и zero-knowledge rollup — современные, взаимодополняющие решения, каждое из которых оптимизирует определённые аспекты баланса между безопасностью, скоростью и эффективностью.

Optimistic rollup проще в реализации и обеспечивает децентрализованную проверку с помощью challenge period. Zk rollup гарантирует математическую безопасность, быструю финализацию и меньший объём данных на блокчейне. По мере роста интереса к масштабируемости оба решения, вероятно, будут использоваться параллельно — для разных задач и уровней риска. В перспективе возможны гибридные модели, сочетающие преимущества обоих подходов, а также новые решения для масштабирования блокчейн-сетей.

FAQ

Что такое roll-up?

Roll-up — это решение Layer-2, объединяющее несколько транзакций для обработки вне основной сети, что снижает издержки и ускоряет выполнение. Затем в блокчейн отправляется итоговая информация, что сохраняет децентрализованную безопасность.

Что такое crypto rollup?

Rollup — протокол Layer-2, обрабатывающий транзакции вне основной сети, снижая нагрузку и комиссии. Он агрегирует множество транзакций в один пакет, значительно повышая масштабируемость и эффективность блокчейна.

Как работает rollup в блокчейне?

Rollup агрегирует несколько транзакций вне основной цепи, обрабатывает их и отправляет в блокчейн единый блок с результатами. Это существенно увеличивает пропускную способность и эффективность операций.

В чём разница между optimistic rollup и zk rollup?

Optimistic rollup считает транзакции валидными, пока не поступит возражение, и публикует все данные на Layer 1. ZK rollup использует zero-knowledge proofs для валидации транзакций и размещает только криптографические доказательства. ZK rollup обеспечивает мгновенный вывод средств и более эффективную работу с данными.

Каковы преимущества и недостатки rollup?

Преимущества: высокая пропускная способность, низкие комиссии, безопасная работа блокчейна. Недостатки: техническая сложность и возможная централизация операторов.