ZK Rollups : Как эти решения меняют масштабируемость Ethereum

Почему Ethereum нуждается в ZK Rollups

Ethereum доминирует в экосистеме децентрализованных приложений (dApps), но сталкивается с критической проблемой: перегрузкой сети. По мере роста числа пользователей протоколу, комиссии за транзакции взлетают, а сроки выполнения увеличиваются. Если Ethereum 2.0 движется постепенно, решения Layer-2 возникают как наиболее быстрый и убедительный ответ. Среди них ZK Rollups позиционируются как революционная технология, способная раскрыть настоящий потенциал Ethereum благодаря непревзойденной производительности и усиленной безопасности.

Как работают ZK Rollups?

Основной механизм

ZK Rollups представляют собой класс решений масштабируемости Layer-2, предназначенных для значительного увеличения пропускной способности транзакций. Они объединяют несколько транзакций в одну операцию, разгружая основную сеть. Представьте себе эффективные обходные маршруты, которые обрабатывают транзакции вне цепочки, одновременно гарантируя их валидность на Ethereum.

Ключевым является использование доказательств с нулевым разглашением (zero-knowledge proofs), мощного криптографического инструмента, позволяющего подтвердить легитимность полного набора транзакций без раскрытия каких-либо деталей. Эти доказательства остаются чрезвычайно компактными, значительно сокращая объем данных, хранящихся в основной блокчейн, и ускоряя обработку. Каждое доказательство обладает тремя критическими свойствами: полнотой, стойкостью и нулевым доверием, обеспечивая безопасную и эффективную валидацию.

Техническая архитектура

ZK Rollup основан на гибридной архитектуре, сочетающей компоненты on-chain и инфраструктуру off-chain:

Контракты на Ethereum: Смарт-контракты определяют все правила, регулирующие транзакции внутри ZK Rollup, и хранят важные данные.

Внецепочечная среда: Транзакции выполняются в изолированной виртуальной машине, что значительно снижает комиссии и обеспечивает высокую скорость.

Криптографическая генерация: Создается доказательство с нулевым разглашением, демонстрирующее общую валидность партии без раскрытия индивидуальных деталей.

Проверка и финализация: Это доказательство отправляется в основной сеть, где валидаторы подтверждают его целостность, обеспечивая безопасность всех внецепочечных движений.

Эта двухслойная архитектура значительно увеличивает пропускную способность, уменьшает перегрузку основной сети и существенно снижает газовые комиссии.

Основные преимущества ZK Rollups

Ключевые преимущества

Прозрачная масштабируемость: Сжимая множество транзакций в одно доказательство, ZK Rollups увеличивают пропускную способность сети и снижают комиссии за счет обработки вне цепочки.

Мгновенная криптографическая безопасность: Матемические доказательства гарантируют безопасность без раскрытия реальных данных, обеспечивая мгновенную финализацию, в отличие от периодов оспаривания в других решениях.

Плавный пользовательский опыт: Транзакции становятся быстрее и дешевле, что важно для высокопроизводительных приложений и разгрузки основной сети.

Сохранение целостности данных: В отличие от некоторых решений Layer-2, ZK Rollups сохраняют полную доступность данных в цепочке, повышая прозрачность и надежность каждой транзакции.

Совместимость с Ethereum: Большинство остается совместимым со смарт-контрактами и существующими инструментами, что значительно облегчает интеграцию для разработчиков.

Положительное влияние на окружающую среду: Эффективность транзакций значительно снижает энергопотребление, а некоторые решения поддерживают межцепочечную совместимость.

ZK Rollups vs. Optimistic Rollups: дискуссия о масштабируемости

ZK Rollups явно отличаются от своих конкурентов Layer-2, в частности Optimistic Rollups. Последние предполагают по умолчанию валидность транзакций, проверяя их только при оспаривании. В отличие от них, ZK Rollups валидируют каждую транзакцию с помощью строгих доказательств с нулевым разглашением.

Усиленная безопасность: ZK Rollups обеспечивают мгновенную финализацию, тогда как Optimistic Rollups проходят период оспаривания, в течение которого могут быть обнаружены потенциальные мошенничества.

Отсутствие доверия: ZK Rollups не требуют доверия к посредникам, в отличие от Optimistic Rollups, которые зависят от честных валидаторов.

Повышенная конфиденциальность: Детали отдельных транзакций скрыты в доказательствах, что обеспечивает большую приватность по сравнению с Optimistic Rollups.

Хотя технически более сложные, ZK Rollups являются более надежным и перспективным решением масштабируемости для Ethereum.

Основные участники экосистемы ZK Rollup

Manta Network (Manta Pacific)

Рыночная капитализация: $33.66M
Запуск: сентябрь 2023
Родной токен: MANTA для управления, стекинга и комиссий DeFi

Manta Network фокусируется на конфиденциальных транзакциях DeFi. Его слой-2 Manta Pacific использует zk-SNARKs для обеспечения абсолютной приватности. С момента запуска он обошел Coinbase Base и стал четвертым по TVL Layer-2 Ethereum.

Используя zk-SNARKs, Manta позволяет полностью приватные криптографические транзакции. Детали — активы, суммы, получатели — остаются зашифрованными, но проверяемыми. Основное преимущество — концентрация на конфиденциальности в DeFi, что редкость на современном рынке.

Linea

Рыночная капитализация: $106.04M
Запуск: август 2023
Родной токен: LINEA (пока что в стадии определения)

Linea оптимизирует скорость транзакций, используя ZK Rollups для сжатия операций. Обрабатывает вне цепочки, группирует через zk-SNARKs и отправляет доказательства в Ethereum. В январе 2024 запланирован аирдроп, хотя детали токеномики остаются неясными.

Linea делает упор на плавную интеграцию для разработчиков, позволяя создавать и разворачивать решения на Ethereum более эффективно. Его преимущество? Высокая масштабируемость и скорость, превосходящая большинство конкурентов.

Polygon zkEVM

Рыночная капитализация: данные не обновлены
Запуск: март 2023 (Mainnet Beta)
Родной токен: MATIC для газа и управления

Polygon zkEVM выполняет транзакции вне цепочки в совместимой с EVM среде, затем доказывает их валидность через ZK на основной цепи. Эта архитектура обеспечивает полную совместимость с существующими Ethereum контрактами.

Будучи частью портфеля Polygon, zkEVM получает преимущества экосистемы и межпродуктовых интеграций, формируя универсальную и надежную Layer-2 среду. Основное преимущество — прозрачная совместимость с инструментами и смарт-контрактами Ethereum.

Starknet

Рыночная капитализация: $392.11M
Запуск: февраль 2022
Родной токен: STRK для комиссий, управления и стекинга

StarkNet основан на STARKs (Scalable Transparent Arguments of Knowledge), революционной технологии нулевого знания. Он обрабатывает и валидирует транзакции вне цепочки через STARKs перед публикацией в Ethereum.

StarkNet поддерживает универсальные вычисления, выполняя любые смарт-контракты. Его главное преимущество: STARKs обеспечивают экстремальную масштабируемость и непоколебимую безопасность без доверительных настроек. Большой бонус — защита от квантовых атак, гарантирующая долгосрочную безопасность.

zkSync Era

Рыночная капитализация: TVL $555M
Запуск: март 2023 (Полная основная сеть)
Родной токен: ZKS для комиссий, управления и стекинга

Разработанный Matter Labs, zkSync Era использует технологию zkRollup для повышения масштабируемости при сохранении пользовательского опыта и совместимости с Ethereum. Транзакции сжимаются вне цепочки, затем объединяются в одно доказательство с нулевым разглашением и отправляются в Ethereum.

zkSync Era нацелен на две ключевые проблемы Ethereum: высокие комиссии и ограниченную пропускную способность. Его главное преимущество — полная совместимость с EVM, позволяющая запускать Ethereum смарт-контракты без изменений, что значительно облегчает миграцию.

Scroll

Рыночная капитализация: $63.46M
Запуск: октябрь 2023
Родной токен: пока что отсутствует

Scroll стремится к максимальной скорости и минимальной задержке с помощью zk-SNARKs для сжатия транзакций. Внецепочечное выполнение, агрегация и проверка на цепочке образуют высокоэффективную цепочку.

Scroll делает акцент на совместимости с EVM, облегчая адаптацию существующих Ethereum контрактов. Его преимущество — высокая эффективность транзакций и очень низкие издержки для DeFi и объемных приложений.

Aztec Protocol

Запуск: 2017
Родной токен: в разработке

Гибридная модель Aztec, сочетающая публичное и приватное выполнение логики контрактов, сохраняет безопасность Ethereum. Конфиденциальность — по желанию, что открывает возможности для приватных обменов и анонимного голосования.

Язык программирования Noir, предназначенный для цепей нулевого знания, значительно упрощает разработку ZK-приложений. Aztec стремится к полной децентрализации перед запуском mainnet, придерживаясь ценностей Ethereum.

ZKFair

Запуск: декабрь 2023
Родной токен: ZKF для комиссий, управления и наград за дележ сборов
Рыночная капитализация: $163M

ZKFair работает как ZK Rollup DEX, специализирующийся на честной торговле и предотвращении front-running. Доказательства с нулевым разглашением обрабатываются вне цепочки, затем агрегируются в Ethereum.

Главное преимущество — абсолютная защита от манипуляций ордерами, что обеспечивает честную торговую среду, отвечающую требованиям трейдеров.

DeGate V1

Запуск: сентябрь 2022
Родной токен: DG для управления, стекинга и комиссий
Рыночная капитализация: $21.14M

DeGate V1 основан на ZK Rollup для масштабируемости Layer-2 Ethereum. Доказательства с нулевым разглашением объединяют транзакции вне цепочки перед отправкой в Ethereum, что значительно снижает комиссии и увеличивает пропускную способность.

Особенность — позиционирование как DEX с минимальным проскальзыванием и низкими издержками, ориентированный на крупные объемы транзакций.

ZetaChain

Запуск: февраль 2021
Родной токен: ZETA для комиссий, управления и межцепочечной коммуникации
Рыночная капитализация: $79.53M

ZetaChain внедряет «универсальные мосты» между блокчейнами, использующие ZK Rollups для безопасной межцепочечной связи. zk-SNARKs подтверждают транзакционную валидность между цепочками без раскрытия конфиденциальных данных.

Главное преимущество — межоперабельность, позволяющая dApps легко управлять активами и данными на нескольких блокчейнах. Технология ZetaML выполняет смарт-контракты вне цепочки с высокой надежностью.

Taiko

Запуск: январь 2024 (Testnet)

Taiko — пионер в экосистеме Ethereum благодаря своей Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine (ZK-EVM) и ZK Rollups, создающим полностью децентрализованный протокол Layer-2. Совместим на 100% с Ethereum, позволяет напрямую разворачивать dApps без изменений кода.

Taiko привлекла $37M два цикла финансирования для развития и роста. Альфа-тесты показали значительный прогресс, привлекая разработчиков и валидаторов.

Ключевое нововведение — базовое секвенирование (based sequencing). В отличие от традиционных архитектур, где централизованный секвенсер управляет трафиком, Taiko делегирует эту функцию слою 1. Такой подход исключает риск единой точки отказа или цензуры, упрощает цепочку стоимости Layer-2 и снижает барьеры для разработчиков.

Основные проблемы технологии ZK Rollup

Несмотря на обещания, ZK Rollups сталкиваются с рядом препятствий:

Техническая сложность: Передовые криптографические методы усложняют внедрение и поддержку.

Ограниченная гибкость: Некоторые типы транзакций имеют ограничения, что сужает области применения.

Управление данными: Целостность данных rollup требует надежной и защищенной инфраструктуры.

Ресурсы для доказательств: Генерация криптографических доказательств требует больших ресурсов, создавая узкие места.

Принятие пользователями: Масштабное внедрение требует доверия пользователей и значительной инфраструктурной поддержки.

Модели управления: Решения протокола требуют децентрализованных, прозрачных и безопасных рамок.

Экономическая целесообразность: Несмотря на снижение издержек для пользователей, эксплуатация ZK Rollups связана с существенными операционными затратами.

Перспективы развития ZK Rollups

Будущее ZK Rollups постепенно проясняется. Постоянные исследования и разработки упрощают техническую сложность, а новые решения борются с фрагментацией ликвидности. При поддержке роста и межэкосистемного сотрудничества ZK Rollups обладают потенциалом кардинально изменить Ethereum, открыв эпоху быстрых, экономичных и безопасных приложений.

Итог

ZK Rollups — это технологическая революция, которая переопределяет масштабируемость Ethereum. Обрабатывая транзакции вне цепочки, одновременно гарантируя безопасность и целостность данных, эти решения обещают более производительную, устойчивую и надежную экосистему Ethereum. Их способность преодолевать текущие ограничения открывает путь к массовому внедрению блокчейна, раскрывая его полный потенциал для трансформации взаимодействий и переосмысления нашего отношения к децентрализованным технологиям.