Обсуждение решений по масштабированию Ethereum Уровень 2: Оптимистичные свертки и ZK-свертки

Ethereum, как одна из самых активных блокчейн-платформ в настоящее время, поддерживает множество децентрализованных приложений, от DeFi до NFT, экосистема процветает. Однако процветание онлайновых транзакций сопровождается некоторыми врожденными проблемами, такими как резкий рост комиссий за транзакции из-за перегрузки сети, увеличение времени транзакций и рост уровня неудач, что серьезно влияет на энтузиазм участников.

Для решения этих проблем и сохранения распределенной природы основной цепи сообщество в основном использует решения по масштабированию Уровня 2. Основной принцип Уровня 2 заключается в том, чтобы перенести вычисления и транзакции с основной сети (L1) на вторичную сеть, отправляя только конечные результаты транзакций в основную сеть. Этот подход позволяет повысить эффективность транзакций, снизить затраты и одновременно сохранить безопасность основной сети.

В настоящее время наиболее известные решения уровня 2 включают Rollups и побочные цепи. Rollups дополнительно делятся на оптимистичные Rollups (OP-Rollups) и Rollups с нулевым разглашением (ZK-Rollups).

Оптимистичные роллапсы

OP-Rollups выполняют все вычисления транзакций и обновления состояния в сети уровня 2, а затем сжимают и публикуют исходные данные транзакций в пакетном режиме в основной сети. Узлы уровня 2 по умолчанию считают эти транзакции действительными и не содержащими злонамеренных действий, что похоже на принцип презумпции невиновности в реальном мире. Эта модель уменьшает количество ненужных проверок и значительно увеличивает скорость и эффективность подтверждения транзакций.

После подачи транзакции, если валидатор обнаружит проблему, он может подать доказательство мошенничества в течение семи дней. Смарт-контракт на L1 проверит это доказательство, просто проверив указанную транзакцию, быстро определяя, есть ли проблема. Если действительно найдена проблемная транзакция, пакет, в котором она находится, и последующие пакеты будут откатаны, цепочка L2 вернется в состояние до выполнения проблемной транзакции, злоумышленный узел будет наказан, а валидатор получит вознаграждение.

Если в течение семи дней не будет получено доказательство мошенничества, все сделки будут считаться законными. Сама по себе механика "доказательства мошенничества" обладает мощным сдерживающим эффектом, на самом деле очень редко какие-либо узлы подают доказательства мошенничества или подтверждаются как злонамеренные. Это связано с тем, что все проекты были достаточно протестированы, стоимость злоумышленничества высока, а потенциальные экономические и репутационные потери значительно превышают возможные незначительные выгоды.

В отличие от злонамеренных действий узлов, проблемы, вызванные колебаниями сети или программными ошибками, встречаются гораздо чаще. Основными недостатками OP-Rollups являются проблемы с оборотом средств, вызванные семидневным периодом оспаривания, и потенциальные риски централизации.

Нулевые знания Rollups

В отличие от OP-Rollups, ZK-Rollups при отправке данных в цепочку, помимо сжатия данных, также требуют предоставления доказательства действительности. ZK-Rollups также обрабатывают транзакции вне цепочки и упаковывают их для отправки в основную сеть, но перед официальной отправкой необходимо сначала вычислить доказательство действительности вне цепочки.

Технология ZK существовала еще до появления блокчейна, но сложность реального мира ограничивала ее область применения. Преимуществом применения технологии ZK в блокчейне является возможность ограничить сложность внутри смарт-контракта, необходимо лишь проверить данные и вычисления на цепочке. Это означает, что пользователям нужно доверять только децентрализованным смарт-контрактам, без необходимости полагаться на какие-либо централизованные организации или людей.

Сложность ZK-Rollups заключается в необходимости компилировать данные и логику выполнения транзакций в сложные логические схемы, которые затем с помощью специализированного доказателя генерируют результаты, которые можно быстро проверить с помощью криптографических вычислений. Этот процесс обычно требует специализированных компиляторов и проверяющих, а также зависит от мощных вычислительных ресурсов.

Уровень 2的成本

Основные затраты OP-Rollups состоят из двух частей: сборов за подачу сжатых транзакционных данных в L1 и операционных затрат на узлы L2. Эти затраты в конечном итоге будут переданы пользователям. К счастью, схема EIP-4844 Ethereum значительно снизила затраты на взаимодействие L2 с основной сетью. Кроме того, для поддержания узлов требуется заблокировать значительные средства, что может привести к тому, что инвесторы упустят другие возможности.

Основные затраты ZK-Rollups связаны с вычислительными ресурсами, так как для генерации нулевых доказательств требуется большое количество вычислительных ресурсов и специализированного оборудования. В то же время необходимо учитывать расходы на транзакции по отправке данных в блокчейн. Требование к специализированному оборудованию может привести к большей централизации сети, что затруднит участие обычных пользователей.

Резюме

Как OP-Rollups, так и ZK-Rollups являются важными решениями для экосистемы Ethereum в борьбе с проблемами масштабируемости. В настоящее время оба этих решения продолжают развиваться. С внедрением таких обновлений, как EIP-4844 для Ethereum, стоимость публикации данных L2 значительно снизилась, что дополнительно раскроет потенциал обоих решений и обеспечит надежную поддержку для дальнейшего развития экосистемы Ethereum.