Optimistic Rollups проти Zero-Knowledge Rollups: Визначальні відмінності

Вступ

Попит на цифрові активи та криптовалюти зростає і підштовхує блокчейн-мережі до технічних меж. Це спричиняє перевантаження мережі та високі комісії за транзакції. Виникає необхідність у нових рішеннях для масштабування. Підходи до підвищення ефективності блокчейну поділяються на дві основні групи: Layer-1 та Layer-2 рішення.

Layer-1 рішення, такі як шардинг, змінюють базовий протокол блокчейну. Layer-2 рішення працюють поверх основного ланцюга. До них належать канали станів, сайдчейни та блокчейн-ролапи. Саме ролапи стають провідними протоколами для збільшення обсягу транзакцій при низьких витратах. Вони зменшують перевантаження завдяки агрегації транзакцій і стисненню даних, забезпечуючи зростання ефективності обробки в екосистемі.

Що таке блокчейн-ролап?

Ролапи — це Layer-2 рішення для масштабування, що агрегують дані багатьох транзакцій і обробляють їх поза основним блокчейном. Транзакції виконують поза ланцюгом, а активи залишаються заблокованими у смартконтрактах на ланцюгу. Після обробки дані з оновленим станом повертають до основної мережі.

Така архітектура робить можливим впровадження ролапів у більшості блокчейнів першого рівня та підвищує ефективність транзакцій. Мережі можуть обробляти та фіксувати значно більше транзакцій за фіксований час. Це розширює пропускну здатність системи.

Сьогодні ролапи поділяються на дві основні категорії: optimistic rollups і zero-knowledge (zk) rollups. Кожен підхід має свої властивості, переваги та компроміси.

Що таке Optimistic Rollup?

У optimistic rollups усі транзакції вважають дійсними за замовчуванням, що прискорює роботу. Вони групують транзакції для обробки поза ланцюгом, а результати фіксують у блокчейні із застосуванням сучасних методів стиснення. Дослідження підтверджують, що такий підхід суттєво підвищує масштабованість.

У optimistic rollups діє сильна модель безпеки. Система доказів шахрайства працює разом із періодом оскарження ("challenge period"). У цей час будь-який учасник може оскаржити пакет транзакцій, ініціюючи перевірку доказу шахрайства.

Якщо виявляють помилки, протокол самостійно виправляє недійсні транзакції, повторно виконує їх і оновлює стан блоку. Учасники, які підтверджують помилкові транзакції, отримують суттєві штрафи. Це стримує зловмисників.

Водночас у optimistic rollups є обмеження. Період оскарження подовжує час фіналізації порівняно з zk rollups. Користувачі змушені чекати довше, щоб отримати підтвердження, що операцію не буде скасовано. Виведення коштів також затримується, адже вони стають доступними лише після закінчення challenge period. До того ж, усі дані транзакцій публікують на ланцюгу для фіналізації, що знижує ефективність роботи з даними порівняно з zero-knowledge-підходом.

Що таке Zero-Knowledge (zk) Rollup?

Zero-knowledge rollups застосовують інший метод масштабування. Вони групують транзакції для обробки поза ланцюгом і впроваджують ключову інновацію — математичні системи доказів. Для кожного обробленого пакета оператори zk rollup створюють докази коректності, які математично підтверджують зміни стану — без публікації всіх сирих даних транзакцій.

Такі докази значно менші від оригінальних даних, що дозволяє перевіряти їх швидше й дешевше. У провідних блокчейнах zk rollups стискають дані, записуючи транзакції як calldata, що мінімізує комісії для користувачів.

Протоколи zero-knowledge proof (ZKP) працюють так: відправник доводить, що володіє конкретною інформацією про транзакцію, не розкриваючи її перевіряючому. Перевіряючий підтверджує доказ, не отримуючи чутливих даних. Це забезпечує високу безпеку, бо мережа завжди працює з дійсними станами. Ризик шахрайства операторів чи втрати коштів відсутній.

Ще одна перевага: користувачам не потрібно слідкувати за мережею постійно. Zk rollups зберігають усі необхідні дані на ланцюгу та автоматично перевіряють докази коректності, блокуючи шахрайство операторів. Користувачі можуть виводити кошти з основної мережі, просто підтвердивши право власності на токени за допомогою доступних даних на ланцюгу. Втручання третіх сторін не потрібне.

Ключові відмінності між zk rollups і optimistic rollups

Основні відмінності між цими підходами — у компромісах між швидкістю, безпекою та ефективністю:

Механізм валідації: У optimistic rollups транзакції вважають дійсними за замовчуванням із наступним періодом оскарження. У zk rollups вимагають математичних доказів коректності до підтвердження транзакцій.

Час фіналізації: У optimistic rollups фіналізація відбувається повільніше через challenge period. У zk rollups вона миттєва після перевірки доказу коректності.

Вимоги до ончейн-даних: У optimistic rollups всі дані транзакцій публікують на ланцюгу. У zk rollups — лише стислі докази коректності.

Обчислювальна ефективність: Zk rollups підвищують ефективність, мінімізуючи обсяг даних на ланцюгу. Optimistic rollups потребують більшого обсягу інформації на блокчейні.

Довіра користувачів: Zk rollups забезпечують математично гарантовану безпеку. У optimistic rollups безпека ґрунтується на спостереженні спільноти під час періоду оскарження.

Вартість транзакцій: Обидва підходи знижують комісії, але zk rollups можуть забезпечити ще нижчі витрати завдяки сильному стисненню даних.

Висновок

Масштабування блокчейну залишається ключовою перешкодою для поширення цифрових активів і криптовалют. Optimistic rollups і zero-knowledge rollups — це провідні доповнювальні рішення, кожне з яких оптимізує різні аспекти балансу між безпекою, швидкістю та ефективністю.

Optimistic rollups простіше впроваджувати та дають змогу децентралізованої валідації через період оскарження. Zk rollups забезпечують математичну безпеку, швидке завершення транзакцій і менший обсяг даних на ланцюгу. Із зростанням попиту на масштабованість обидва підходи співіснуватимуть для різних сценаріїв і рівнів ризику. У майбутньому можуть виникнути гібридні моделі, що поєднають переваги обох підходів, або зовсім нові інструменти для вирішення проблем масштабування в блокчейн-мережах.

FAQ

Що таке Roll-up?

Roll-up — це Layer-2 рішення для масштабування, що групує транзакції для обробки поза ланцюгом, знижуючи витрати мережі й підвищуючи швидкість. Після цього надсилає підсумок у блокчейн, зберігаючи децентралізовану безпеку.

Що таке Crypto Rollup?

Rollups — це Layer-2 протоколи, які обробляють транзакції поза основною мережею, зменшуючи перевантаження й комісії. Вони агрегують транзакції в один пакет, що підвищує масштабованість і ефективність блокчейну.

Як працює Rollup у блокчейні?

Rollup агрегує транзакції поза основним ланцюгом, обробляє їх і надсилає один блок із результатами до блокчейну. Це підвищує пропускну здатність і ефективність транзакцій.

У чому різниця між Optimistic Rollup і ZK Rollup?

У Optimistic Rollups транзакції вважають дійсними, якщо їх не оскаржують, і публікують усі дані на Layer 1. ZK Rollups використовують zero-knowledge докази для перевірки транзакцій та публікують лише криптографічні докази. ZK Rollups забезпечують миттєве виведення коштів і високу ефективність роботи з даними.

Які переваги та недоліки Rollup?

Переваги: вища пропускна здатність, нижчі комісії, безпечна робота блокчейну. Недоліки: технічна складність і ризик централізації операторів.