Початкові дні блокчейну були сповнені захоплення. Однак, по мірі зростання кількості людей, які почали його використовувати, і збільшення обсягів транзакцій, виникла значна проблема: масштабованість. Поряд з проблемами масштабованості були інші, такі як безпека та децентралізація. Ця проблема, відома як «трилема блокчейну», вказує на те, що важко досягти всі три атрибути одночасно.

Біткоін, перший блокчейн, міг обробляти лише кілька транзакцій на секунду, а Ефір не був набагато кращим. Це призвело до попиту на рішення, які могли б підвищити масштабованість блокчейну.

Це вимагання породило ZK Докази.

ZK Proofs як рішення для масштабування

«Нульове знання» було вперше введено в статті 1985 року Шафі Голдвассер, Сильвіо Мікалі та Чарльза Ракоффа під назвою «Складність знань інтерактивних систем доказів, Ця стаття пояснює докази знань нуля, задовго до появи криптовалют.

Згідно з документом,

Доказ нульового знання - це спосіб для однієї сторони (доводника) довести іншій стороні (перевіряючому), що твердження є правдивим, не розкриваючи будь-якої додаткової інформації, крім правдивості цього конкретного твердження.

Іншими словами, принципи нульового знання забезпечують, що від доводу до перевіряючого не передається жодних додаткових знань, крім того, що заява є правдивою.

Класична аналогія для пояснення концепції доказів ZK - "Печера Алі-Баби":

Сценарій: Є печера з двома шляхами, A і B, які утворюють петлю і зустрічаються біля закритих дверей. Джейн (доводчик) знає секретний код для відкриття дверей, а Пол (перевіряючий) хоче переконатися, що Джейн знає код, не вивчаючи його самостійно.

Процес:

1. Джейн входить у печеру і випадковим чином вибирає один зі шляхів A або B.

2. Пол чекає ззовні, не знаючи, який шлях обрала Джейн.

Джерело: Могутній блок

1. Потім Пол заходить у печеру і вигукують шлях, яким він хоче, щоб Джейн повернулася (або A, або B).

2. Якщо Джейн знає код, вона може відкрити двері і повернутися обраною стежкою.

3. Цей процес (1–5) повторюється кілька разів, щоб переконатися, що Джейн не просто вгадує правильно випадково.

Якщо після багатьох повторень Джейн постійно повертається по правильному шляху, Пол може бути впевнений, що Джейн знає код, навіть не навчаючи його самого.

ZK Докази мають на меті забезпечити конфіденційність та безпеку, тримаючи конфіденційну інформацію в таємниці, дозволяючи іншим перевірити її автентичність. Проще кажучи, ZK Докази допомагають зберігати важливі дані у безпеці, підтверджуючи їх легітність, не розголошуючи деталей.

Концепція доказів ZK також породила розвиток різноманітних високорівневих криптографічних технік та застосувань, таких як ZK Rollups та ZK Compressions.

У 2018 році анонімний Баррі Вайтхет завантажив сховище GitHub під назвою "roll_up", яке представило ідею rollups. Незабаром створювач Ethereum, Віталік Бутерін, пішов далі за цією концепцією і придумав zk-Rollups.

Zk-Rollups, скорочення від нуль-знання ролапи, є рішеннями масштабування 2-го рівня, призначеними для підвищення продуктивності основної мережі Ethereum шляхом її масштабування. Вони роблять це, переміщуючи обчислення та зберігання стану поза ланцюжком.

Шар-2 є вторинним протоколом, побудованим на вершині блокчейну для підвищення його масштабованості, швидкості та зменшення комісій за транзакції.

21 червня Light Protocol, приватний шар на базі Solana,оголошенощо вони об'єдналися з командою розробників Solana, Helius Labs, для запуску тестової мережі їхнього нового рішення масштабування “ZK Compression” як засобу значного зменшення витрат на обчислення на ланцюжку.

Хоча zk-Rollups та zk-Compression використовують потужність доказів з нульовим розголошенням для оптимізації технології блокчейну, вони служать різним цілям та реалізовані по-різному.

Незважаючи на це, ведуться дискусії та зневаги з боку спільнот Ethereum та Solana про те, яке краще.

Наприклад, учасник спільноти Ethereum називаєтьсяЗК-стиснення "ще один рівень L2".

Після цьоговідповідьвід Мерта (генерального директора heliuslabs) до твіту вище спільнота Solana відповіла креативним відеозверненням до Ethereum.

відеопоказав лікаря, який лікує пацієнта з синдромом «Етер Максімісис». У ролику було сказано:

“Це загальна реакція, з якою стикаються максімалісти ETH. Вони не можуть функціонувати без ще одного шару. Шар 3! Шар 4!”

Напружена конкуренція між цими блокчейнами очевидна. Таким чином, ця стаття має на меті надати чітке й комплексне порівняння їхніх рішень щодо масштабованості, висвітлюючи унікальні особливості, відмінності та практичні випадки використання.

Що таке ZK Rollups?

На самому своєму корінні ZK Rollups - це рішення для масштабування на рівні 2, призначене для покращення ефективності та масштабованості блокчейн мереж.

Ідея проста: замість обробки кожної транзакції безпосередньо на головному ланцюжку, ZK-Rollups об'єднують кілька транзакцій в один доказ. Цей узгоджений доказ потім надсилається на блокчейн для перевірки.

Джерело:Datawallet

Цей підхід значно збільшує продуктивність транзакцій (кількість транзакцій, які мережа може обробляти протягом певного періоду) без підвищення вразливості мережі.

Щоб належним чином зрозуміти це,

Уявіть собі, як ви організовуєте концерт. Замість того, щоб кожен учасник входив по одному через вузькі ворота (основний блокчейн), що може спричинити затори та затримки, ви впроваджуєте систему, де групи учасників перевіряються разом на контрольних пунктах. Кожна група має один квиток, який підтверджує, що всі учасники групи були належним чином перевірені та допущені. Таким чином, ви забезпечуєте безпеку та ефективність, зменшуючи затори при вході.

ZK Rollups покращує масштабованість, обробляючи транзакції поза ланцюжком та захищаючи їх за допомогою передових криптографічних технік, таких як ZK-SNARKs або ZK-STARKs. Це забезпечує, що транзакції є дійсними та приватними, тим самим покращуючи загальну ефективність та безпеку для користувачів.

zk-SNARKs - це zk-докази, які надають стислі докази (тобто розмір доказу короткий і ефективний для перевірки). Вони добре підходять для застосувань, де розмір доказу та час перевірки є критичними.

zk-STARKs - це zk-докази, які дозволяють створювати більші та складніші докази, що робить їх підходящими для застосувань, таких як аудити фінансів великого масштабу, конфіденційність даних та перевірка обчислень.

ZK Rollups є ідеальним рішенням для масштабування блокчейн мереж, таких як Ethereum, оскільки вони агрегують транзакції поза ланцюжком в пакети, зменшуючи дані, що надсилаються безпосередньо на Ethereum.

Як ZK Rollups працюють на Ethereum

ZK-rollups використовує криптографічні техніки для агрегування та підтвердження транзакцій поза ланцюжком, що покращує масштабованість та зменшує витрати на блокчейні Ethereum.

Джерело: Кленовий блок

Ось пояснення крок за кроком, як працюють ZK-rollups:

1. Агрегація транзакцій: це включає в себе підпис користувачів та надсилання транзакцій операторам ZK-Rollup (послідовникам), які агрегують їх в пакети.
2. Позапротокова обробка: операції обробляються поза ланцюжком Ethereum, поза основною мережею (рівень 1).
3. Оновлення стану: Після обробки партії транзакцій оператор ZK-Rollup обчислює новий кореневий стан для стану ролапу.
4. Підтвердження достовірності: оператор ZK-Rollup потім генерує доказ достовірності, що всі транзакції в партії були виконані правильно і дотримувались правил протоколу.
5. Підтвердження на ланцюжку: оператор ZK-Rollup надсилає доказ дійсності та новий корінь стану на ланцюжок ефіріуму у смарт-контракті, який називається контрактом rollup, який перевіряє та оновлює свій стан відповідно.
6. Взаємодія користувачів: Користувачі взаємодіють з ZK Rollup, депонуючи токени в контракт rollup на головній мережі Ethereum, ініціюючи транзакції в межах rollup та виводячи токени назад на головну мережу за потреби.
7. Механізм виходу: Щоб вивести токени з ZK Rollup на головну мережу Ethereum, користувачі подають запит на виведення з доказом Меркла, підтверджуючим власність їх токенів у стані rollup. Після підтвердження контрактом rollup токени перекладаються назад на адресу Ethereum користувача.

Переваги ZK Rollups

Ось деякі переваги ZK Rollups:

1. Збільшена масштабованість: Завдяки упаковці багатьох операцій у єдину партію, zk-rollups можуть обробляти тисячі операцій на секунду (TPS), значно збільшуючи пропускну здатність порівняно з основним рівнем.
2. Зниження комісій: Вартість кожної транзакції зменшується, оскільки газові комісії розподіляються між багатьма транзакціями в партії роллапу, що робить її більш економічною для користувачів.
3. Безпека на рівні Ethereum: zk-rollups успадковують безпеку основного ланцюга Ethereum, оскільки вони публікують докази (zk-SNARKs) на Ethereum, що забезпечує валідність позаланцюжкових транзакцій.
4. Зменшене навантаження даних: За допомогою публікації лише стислих доказів на головний ланцюг, zk-rollups значно зменшують обсяг даних, які потрібно обробляти та зберігати на блокчейн Ethereum.
5. Підвищена конфіденційність: zk-rollups можуть пропонувати покращені функції конфіденційності. Докази з нульовим знанням можуть приховати деталі транзакцій, при цьому доводячи їх дійсність та дозволяючи приватні транзакції на публічних блокчейнах.

Недоліки ZK Rollups

Хоча ZK Rollups мають багато переваг, вони також мають недоліки та виклики.

Ось деякі недоліки:

1. Складність: ZK-rollups технічно складні і вимагають спеціалізованих знань для впровадження та підтримки.
2. Наявність даних: Забезпечення доступності даних, необхідних для відновлення стану на ланцюжку, є критичним. Якщо дані недоступні, це може утруднити можливість перевірки та відновлення стану роллапу. Крім того, zk-rollups часто залежать від зберігання даних поза ланцюжком, що може становити ризики, якщо дані втрачені або стають недоступними.
3. Витрати на обчислення: Генерація доказів знань нуля (zk-SNARKs) є обчислювально інтенсивною і вимагає значної потужності обробки.
4. Ризики централізації: Є ймовірність ризиків централізації, якщо інфраструктура доказу контролюється кількома суб'єктами.

Поточні використання ZK Rollups

Щодня з'являються нові проекти ZK Rollup. Ось деякі з проектів ZK-Rollup:

Джерело: Moralis

Проекти, такі як Starkware(яке розвиває дозволений та індивідуально налаштований масштабування L2),Мережа Ацтеків(будування шифрування блокчейну за допомогою zkSNARKs),Аргент(некастодіальний гаманець, інтегрований з zkSync)Незмінний X(платформа для створення та торгівлі NFT) таLoopring(протокол обміну та оплати zk-rollup на Ethereum) всі використовують ZK Rollups.

Ось різні способи використання ZK Rollups:

1. У децентралізованій фінансовій сфері (DeFi): допомагає користувачам позичати, відбирати та торгувати за менші витрати на газ.
2. У децентралізованих біржах (DEXs): сприяє швидшим та економічнішим обмінам токенів, підвищуючи приватність.
3. У гральній сфері та NFT: підвищує залученість користувачів на цифрових платформах, сприяючи масштабованим внутрішнім економікам та живим ринкам NFT.
4. У платежах: сприяє швидким та недорогим мікротранзакціям та міжнародним платежам.

Що таке ZK Compression?

ZK стиснення є примітивом, створеним і запущеним Протокол світла та Helius Labs. Це зменшує витрати на ланцюжку за допомогою доказів нульового знання та стиснення для мінімізації обсягу даних, збережених на ланцюжку, та вимог обчислення, що накладаються на Solana через транзакції.

Первинний - це низькорівневий криптографічний алгоритм, який використовується як фундамент або будівельний блок вищорівневими криптографічними алгоритмами.

Для кращого розуміння ZK Compression важливо розуміти унікальну архітектуру Solana та стоячі перед нею виклики.

Розуміння "Рахунків" на Solana

На відміну від Ethereum, де смарт-контракти та дані тісно пов'язані, Solana використовує модель, де дані зберігаються в окремих "рахунках". Ці рахунки варіюються від виконавчого коду до балансів токенів.

Все на Solana - це обліковий запис.

Хоча ця модель дозволяє високу продуктивність та паралельну обробку на Solana, вона має свою ціну: валідатори повинні тримати всі активні облікові записи в швидкодіючій пам'яті (RAM), що є дорогим.

Щоб запобігти зловживанням та відшкодувати валідаторам, Solana реалізує систему "оренди", де користувачам потрібно блокувати токени SOL, щоб зберігати активні свої облікові записи, причому сума орендної плати безпосередньо пов'язана з розміром збережених даних.

Джерело: 0XMert’s 𝕏

Після того, як Solana стала популярною, вартість створення та підтримки цих облікових записів стала значним бар'єром для масштабування, так само, як потреба в рішенні — ZK Compression.

З появою ZK Compression вартість створення нових облікових записів Solana має значно зменшитися, можливо, на "порядки величини".

Якщо щось стає дешевшим на порядок, це означає, що витрати або зусилля значно зменшуються, часто в декілька разів або більше порівняно з попередньою сумою.

Це означає, що створення 100 стислих облікових записів користувачів, які утримують і відстежують криптосальдо (також відомі як облікові записи токенів), буде в 5 000 разів дешевше, ніж створення 100 звичайних облікових записів токенів.

Подумайте про це так: Компресія передбачає стискання чогось до того моменту, коли воно займає менше місця. Компресія ZK застосовує цей принцип, де 'ZK' позначає, що конфіденційність стиснених даних залишається недоторканною.

Зокрема, ZK-стиснення зберігає лише "відбиток пальця" (хеш) стиснених даних на ланцюжку. Цей підхід зменшує витрати на зберігання, зберігаючи при цьому конфіденційність даних.

Навпаки до того, що говорять конкуренти, ZK Compression не є ланцюгом другого рівня на Solana; це оновлення для покращення зберігання даних у Solana та радикального зниження витрат для розробників.

Як працює стискання ZK на Solana

ZK Compression вирішує це виклик, дозволяючи розробникам стискати кілька станів облікових записів в один ланцюжковий обліковий запис.

Джерело: 0xSumanth’s 𝕏

Ось як це працює:

1. Стиснення облікового запису: Декілька станів облікових записів комбінуються та хешуються рекурсивно в компактний 32-байтовий «корінь стану».
2. Зберігання в ланцюжку та поза ланцюжком: Дерево стану - це бінарне дерево Меркля, яке організовує дані у ієрархічну структуру, що дозволяє ефективну перевірку цілісності даних. Цей корінь стану зберігається в ланцюжку, тоді як повні дані облікового запису зберігаються поза ланцюжком у реєстрі Solana.
3. Перевірка доказів: Лаконічні докази нульового знання підтверджують існування кількох стиснутих облікових записів у деревах стану, зберігаючи постійний розмір 128 байтів. Коли транзакція потребує доступу або зміни стислених даних, вона надає доказ того, що дані відповідають кореню стану on-chain.
4. Верифікація: Доказ перевіряється on-chain, що дозволяє транзакції продовжуватися, якщо вона є дійсною.

Основна інновація полягає в використанні доказів нульового знання, зокрема SNARKs (Стислих неінтерактивних доказів знань), для стиснення доказів Меркла, використовуваних у цьому процесі.

Джерело:0xMert’s 𝕏

Це стискання зменшує розмір доказу від потенційно сотень байтів до постійних 128 байтів, незалежно від кількості облікових записів, які стискаються.

Ця драматична зменшення розміру даних дозволяє розробникам працювати в межах обмежень розміру транзакцій Solana, взаємодіючи з декількома стиснутими обліковими записами в одній транзакції.

Переваги стиснення ZK на блокчейні Solana

Ось переваги стиснення ZK для екосистеми Solana:

1. Енергоефективність: Зменшення вимог до зберігання та обчислювальних потреб дозволяє зменшити енергоспоживання, пов'язане з операціями.
2. Масштабованість: стиснення даних Solana дозволяє більшу кількість застосунків та транзакцій, підвищуючи загальну масштабованість.
3. Зберігає безпеку Layer 1: На відміну від рішень Layer 2, стислі дані зберігають повні переваги безпеки основного ланцюжка Solana.
4. Усе в одному середовищі: Розробники можуть будувати та розгортати програми в межах одного середовища, усуваючи потребу в мостінні між рівнями, що спрощує процес будівництва.
5. Зменшені витрати: Зменшує витрати на зберігання даних шляхом мінімізації вимог до зберігання на ланцюжку.
6. Можливість програмування: стислі дані залишаються повністю сумісними з розумними контрактами Solana, зберігаючи їх корисність та можливість програмування.

Недоліки стиснення ZK на блокчейні Solana

Це недоліки стиснення ZK для Solana:

1. Обчислювальна складність: Генерація доказів з нульовими знаннями є обчислювально інтенсивною, що може призвести до високих витрат та повільної продуктивності.
2. Виконання викликів: Розробка та впровадження стиснення ZK вимагає спеціалізованих знань з криптографії.
3. Проблеми масштабованості: Хоча стиснення ZK спрямоване на поліпшення масштабованості, обчислювальні вимоги іноді можуть збити з пантелику ці переваги, особливо в ресурсомістких середовищах.
4. Накладні витрати на перевірку: Перевірка доказів з нульовим рівнем інтенсивності, хоча загалом менш інтенсивна, ніж їх створення, все ще потребує обчислювальних ресурсів. У деяких випадках це може викликати затримку та впливати на загальну ефективність системи.
5. Економічні витрати: Високі обчислювальні вимоги перетворюються на збільшене споживання енергії та операційні витрати. Це може зробити стиснення ZK менш економічно доцільним для певних застосувань.

Використання ZK Compression

Ось деякі можливі використання стиснення zk:

1. Додатки DeFi: Протоколи DeFi на Solana, такі як Біржа Юпітерможе використовувати стиснення ZK, щоб допомогти знизити комісії та прискорити час транзакції.
2. Мікроплатежі: У рішеннях з мікроплатежів, подібних Код, стиснення zk зробить платежі більш вигідними та сталі на мережі Solana шляхом зменшення вимог до зберігання на ланцюжку для багатьох невеликих транзакцій,
3. Децентралізовані мережі: Протоколи, такі як Гелій, які надають децентралізовані бездротові мережі, обслуговують мільйони користувачів та пристроїв. ZK стиснення відіграє важливу роль у керуванні величезною кількістю даних, що генеруються цими мережами без необхідності складних рішень на рівні 2.
4. Ігри: ZK-стиснення може оптимізувати витрати на зберігання в іграх, таких як Honeyland. Всі гральні активи, предмети в грі та метадані NFT коштують менше, тим самим покращуючи загальний досвід користувача.

У кінцевому підсумку: Порівняння ZK Rollups та ZK Compression

Схожості

1. Використання доказів нульового знання: Обидва рішення використовують докази нульового знання для перевірки та захисту транзакцій поза ланцюжком.
2. Покращення масштабовності: їхня мета полягає в покращенні масштабовності блокчейну за допомогою зменшення обробки транзакцій на ланцюжку та зберігання даних.
3. Рішення 2-го рівня: Обидва вважаються рішеннями масштабування 2-го рівня, побудованими на базі відповідних блокчейнів для збільшення пропускної здатності транзакцій та зниження витрат.

Відмінності

1. Платформа блокчейну: ZK Rollups працюють на Ethereum, тоді як ZK Compression реалізований на Solana.
2. Основна увага: ZK Rollups спрямовані на агрегацію та обробку транзакцій поза ланцюжком для підвищення масштабованості, у той час як ZK Compression має на меті в першу чергу зменшення витрат на зберігання на ланцюжку за допомогою стиснення даних.
3. Метод впровадження: ZK Rollups пакує кілька транзакцій в один доказ для подання на основний ланцюжок Ethereum, тоді як ZK Compression стискає кілька станів рахунків в один онлайн-рахунок на Solana.
4. Розмір доказу: ZK Rollups використовують zk-SNARKs або zk-STARKs для генерації стислих доказів, тоді як ZK Compression використовує zk-SNARKs для стиснення доказів Меркла до постійного розміру.
5. Опрацювання транзакцій: ZK Rollups обробляють транзакції поза ланцюжком і періодично надсилають докази на Ethereum, тоді як ZK Compression обробляє стислі дані облікового запису на ланцюжку з верифікацією за допомогою доказів з нульовими знаннями.

Використання

Поточні використання для ZK Rollups

1. Додатки DeFi: Покращують протоколи децентралізованої фінансової системи шляхом зменшення комісій за транзакції та збільшення швидкості транзакцій.
2. Децентралізовані біржі (DEXs): сприяє ефективним обмінам токенів, зберігаючи конфіденційність.
3. Геймінг: підтримує масштабовані внутрішньоігрові економіки та ринки NFT з меншими витратами.
4. Платежі: Дозволяє швидкі та недорогі мікротрансакції та міжнародні платежі.

Потенційний використання стиснення ZK

1. Додатки DeFi: зменшують комісії та прискорюють транзакції для протоколів DeFi на Solana.
2. Мікроплатежі: Робить невеликі транзакції більш ефективними та стійкими, мінімізуючи зберігання на ланцюжку.
3. Децентралізовані мережі: ефективно керує великими обсягами даних для децентралізованих бездротових мереж та застосунків Інтернету речей.
4. Ігрові: Оптимізує витрати на зберігання гральних активів та метаданих NFT, покращуючи користувацький досвід.

Моя щира думка

Чи ви страждаєте від максималізму Ефіру, чи ви, як і я, є в'ялотекучим прихильником Solana, найважливіше - використовувати блокчейн, який відповідає вашим потребам у даному часі.

Я вважаю, що ZK Rollups найкраще підходять для проектів, які потребують високого рівня безпеки та користуються вигодами від встановленої екосистеми Ethereum, оскільки вони забезпечують надійний метод масштабування Ethereum, зберігаючи його децентралізовану структуру.

З іншого боку, завдяки ZK Compression, Solana може обробляти більше транзакцій без уповільнення, навіть коли ціна SOL зростає. Тому я вважаю, що ZK Compression на Solana ідеально підходить для додатків, які цінують швидкість, продуктивність та вартість ефективність.

Можливість Солани підтримувати високоефективні, вартісні децентралізовані додатки (dApps) має майбутню привабливість, оскільки швидкість та вартість є важливими для широкого поширення технології блокчейн.

У кінці як ZK Rollups, так і ZK Compression можуть допомогти зробити транзакції швидшими, дешевшими і, отже, більш масштабованими.

Посилання

С. Голдвассер, С. Микалі та С. Ракофф, 1985 р. "Елементи криптографії"Складність знань інтерактивних доказових систем”

Helius.dev

zkCompression

Cointelegraph

Ethereum.org

Techopedia

Solanacompass.com

Disclaimer：

1. Цю статтю перепечатано з @thelxlxan/масштабні рішення zk-rollups на Ethereum проти стиснення zk на Solana-3f0386c09007">[Ліліан], Усі авторські права належать оригінальному автору [Ліліан]. Якщо є зауваження до цього повторення, будь ласка, зв'яжіться з Ворота Вчитькоманда, і вони оперативно це вирішать.
2. Відповідальність за відмову: Погляди та думки, висловлені в цій статті, є виключно тими, що належать автору і не становлять жодної інвестиційної поради.
3. Переклади статті на інші мови виконуються командою Gate Learn. Якщо не зазначено інше, копіювання, поширення або плагіат перекладених статей заборонені.