ZK Rollups : Як ці рішення змінюють масштабованість Ethereum

Чому Ethereum потребує ZK Rollups

Ethereum домінує в екосистемі децентралізованих додатків (dApps), але стикається з критичною проблемою: мережева затримка. З ростом кількості користувачів протоколу, транзакційні збори стрімко зростають, а час обробки збільшується. Хоча Ethereum 2.0 поступово розвивається, рішення Layer-2 з’являються як найшвидша та найпереконливіша відповідь. Серед них ZK Rollups позиціонуються як революційна технологія, здатна розблокувати справжній потенціал Ethereum завдяки безпрецедентним показникам продуктивності та підвищеній безпеці.

Як працюють ZK Rollups?

Основна механіка

ZK Rollups — це клас масштабованих рішень Layer-2, створених для значного збільшення пропускної здатності транзакцій. Вони об’єднують кілька транзакцій в одну операцію, зменшуючи навантаження на основну мережу. Уявіть собі ефективні обхідні маршрути, які обробляють транзакції поза ланцюгом, гарантуючи їхню валідність на Ethereum.

Ключовий момент — використання доказів з нульовим розголошенням (zero-knowledge proofs), потужного криптографічного інструменту, що дозволяє підтвердити легітимність цілого набору транзакцій без розкриття будь-яких конкретних деталей. Ці докази залишаються надзвичайно компактними, значно зменшуючи обсяг даних, що зберігаються у головному ланцюгу, і прискорюючи обробку. Кожен доказ має три критичні властивості: цілісність, надійність і довіру до нуля, забезпечуючи безпечну та ефективну валідацію.

Технічна архітектура

ZK Rollup базується на гібридній архітектурі, що поєднує компоненти on-chain та off-chain інфраструктури:

Шар контрактів на Ethereum: Смарт-контракти визначають правила, що регулюють транзакції у ZK Rollup, і зберігають необхідні дані.

Позасхемне середовище: Транзакції виконуються у ізольованій віртуальній машині, що значно зменшує збори та забезпечує швидкість.

Криптографічне генерування: Створюється доказ з нульовим розголошенням, що демонструє загальну валідність пакету без розкриття окремих деталей.

Перевірка та завершення: Цей доказ подається до основної мережі, де валідатори підтверджують його цілісність, забезпечуючи безпеку всіх позасхемних операцій.

Ця двошарова архітектура значно підвищує пропускну здатність транзакцій, зменшує затримки у головній мережі та суттєво знижує газові збори.

Основні переваги ZK Rollups

Ключові переваги

Прозора масштабованість: Компресуючи багато транзакцій у один доказ, ZK Rollups збільшують пропускну здатність мережі та зменшують збори завдяки обробці поза ланцюгом.

Миттєва криптографічна безпека: Математичні докази гарантують безпеку без розкриття реальних даних, забезпечуючи миттєву остаточність, на відміну від періодів оскарження в інших рішеннях.

Плавний користувацький досвід: Транзакції стають швидшими та дешевшими, що є важливим для високошвидкісних додатків і зменшує затримки у головній мережі.

Збереження цілісності даних: На відміну від деяких альтернатив Layer-2, ZK Rollups зберігають повну доступність даних у on-chain, підвищуючи прозорість і надійність кожної транзакції.

Сумісність з Ethereum: Більшість залишаються сумісними з існуючими смарт-контрактами та інструментами, що значно полегшує інтеграцію для розробників.

Позитивний вплив на довкілля: Ефективність транзакцій зменшує енергоспоживання, а деякі рішення підтримують міжланцюгову взаємодію.

ZK Rollups vs. Optimistic Rollups: дискусія про масштабованість

ZK Rollups чітко відрізняються від своїх Layer-2 конкурентів, зокрема Optimistic Rollups. Останні передбачають за замовчуванням валідність транзакцій і перевіряють їх лише у разі оскарження. Навпаки, ZK Rollups підтверджують кожну транзакцію за допомогою строгих доказів з нульовим розголошенням.

Посилена безпека: ZK Rollups забезпечують миттєву остаточність, тоді як Optimistic Rollups мають період оскаржень, під час якого можна виявити потенційні шахрайства.

Відсутність довіри: ZK Rollups не вимагають довіри до посередників, тоді як Optimistic Rollups залежать від чесних валідаторів.

Покращена конфіденційність: Деталі транзакцій залишаються прихованими у доказах, що забезпечує вищий рівень приватності порівняно з Optimistic Rollups.

Хоча технічно складніші, ZK Rollups є більш надійним і майбутньо орієнтованим рішенням для масштабування Ethereum.

Головні гравці екосистеми ZK Rollup

Manta Network (Manta Pacific)

Ринкова капіталізація: $33.66М
Запуск: вересень 2023
Рідний токен: MANTA для управління, стейкінгу та комісій DeFi

Manta Network зосереджена на конфіденційних транзакціях DeFi. Її шар-2 Manta Pacific використовує zk-SNARKs для гарантування абсолютної дискретності. З моменту запуску вона перевищила Coinbase Base і стала четвертим за TVL мережевим Layer-2 Ethereum.

Застосовуючи zk-SNARKs, Manta дозволяє повністю приватні криптографічні транзакції. Деталі — активи, суми, отримувачі — залишаються зашифрованими, але перевіряються. Основна перевага — фокус на конфіденційності у DeFi, що є рідкістю на сучасному ринку.

Linea

Ринкова капіталізація: $106.04М
Запуск: серпень 2023
Рідний токен: LINEA (ще визначається)

Linea оптимізує швидкість транзакцій, використовуючи ZK Rollups для стиснення операцій. Вона обробля їх поза ланцюгом, об’єднує через zk-SNARKs і подає докази до Ethereum. Анонсовано airdrop на січень 2024, хоча деталі токеноміки залишаються невідомими.

Linea орієнтована на зручну інтеграцію для розробників, що дозволяє ефективніше створювати та розгортати рішення на Ethereum. Її перевага — масштабованість і швидкість, що перевищують більшість конкурентів.

Polygon zkEVM

Ринкова капіталізація: дані не оновлювалися
Запуск: березень 2023 (Mainnet Beta)
Рідний токен: MATIC для газових зборів і управління

Polygon zkEVM виконує транзакції поза ланцюгом у сумісному з EVM середовищі, а потім підтверджує їхню валідність через ZK у головному ланцюгу. Архітектура гарантує повну сумісність із існуючими Ethereum контрактами.

Як частина портфоліо Polygon, zkEVM отримує переваги екосистеми та інтеграцій між продуктами, формуючи універсальне та надійне Layer-2 рішення. Головна перевага — ця прозора сумісність із інструментами та смарт-контрактами Ethereum.

Starknet

Ринкова капіталізація: $392.11М
Запуск: лютий 2022
Рідний токен: STRK для зборів, управління та стейкінгу

StarkNet базується на технології STARKs (Scalable Transparent Arguments of Knowledge), революційних доказах з нульовим розголошенням. Він обробля та підтверджує транзакції поза ланцюгом через STARKs перед публікацією у Ethereum.

StarkNet підтримує універсальні обчислення, виконуючи будь-який смарт-контракт. Його головна перевага — високий масштаб та безпека без довіри. Важливий бонус — стійкість до квантових атак, що гарантує довгострокову безпеку.

zkSync Era

Ринкова капіталізація: TVL $555M
Запуск: березень 2023 (повністю Mainnet)
Рідний токен: ZKS для зборів, управління та стейкінгу

Розроблений Matter Labs, zkSync Era використовує технологію zkRollup для підвищення масштабованості, зберігаючи досвід користувача та сумісність з Ethereum. Транзакції стискаються поза ланцюгом і потім об’єднуються у один доказ з нульовим розголошенням, що подається у Ethereum.

zkSync Era спрямована на вирішення двох ключових проблем Ethereum: високих зборів і обмеженої пропускної здатності. Головна перевага — повна сумісність з EVM, що дозволяє запускати Ethereum смарт-контракти без змін, значно спрощуючи міграцію.

Scroll

Ринкова капіталізація: TVL $63.46М
Запуск: жовтень 2023
Рідний токен: наразі відсутній

Scroll прагне до максимальної швидкості та мінімальної затримки через zk-SNARKs для стиснення транзакцій. Відпрацьована позасхемна обробка, агрегація та перевірка у ланцюгу формують високопродуктивний цикл.

Scroll наголошує на сумісності з EVM, що полегшує адаптацію існуючих Ethereum контрактів. Його перевага — висока ефективність транзакцій і дуже низькі витрати для DeFi та об’ємних застосунків.

Aztec Protocol

Запуск: 2017
Рідний токен: буде оголошено

Гібридна модель Aztec, що поєднує публічний і приватний режим, виконує логіку контрактів відкрито та конфіденційно, зберігаючи безпеку Ethereum. Конфіденційність є опціональною, відкриваючи можливості приватного обміну та анонімного голосування.

Aztec використовує спеціалізовану мову програмування Noir для створення ZK-додатків, що значно спрощує розробку ZK-додатків. Перед запуском у mainnet команда прагне до повної децентралізації, дотримуючись цінностей Ethereum.

ZKFair

Запуск: грудень 2023
Рідний токен: ZKF для зборів, управління та винагород fee-sharing
Ринкова капіталізація: $163M

ZKFair — це DEX ZK Rollup, орієнтований на чесний обмін та запобігання front-running. Докази з нульовим розголошенням обробляються поза ланцюгом і потім агрегуються у Ethereum.

Головна перевага — абсолютна стійкість до маніпуляцій ордерами, що гарантує справедливе торгове середовище, відповідаючи вимогам чесних трейдерів.

DeGate V1

Запуск: вересень 2022
Рідний токен: DG для управління, стейкінгу та зборів
Ринкова капіталізація: $21.14М

DeGate V1 базується на ZK Rollup для масштабованості Layer-2 Ethereum. Докази з нульовим розголошенням об’єднують транзакції поза ланцюгом перед поданням у Ethereum, зменшуючи збори та підвищуючи пропускну здатність.

Особливість — орієнтація на DEX з мінімальним slippage і низькими витратами, що особливо підходить для високоволюмних транзакцій.

ZetaChain

Запуск: лютий 2021
Рідний токен: ZETA для зборів, управління та міжланцюгової комунікації
Ринкова капіталізація: $79.53М

ZetaChain інноваційно створює «універсальні мости» між ланцюгами, використовуючи ZK Rollups для безпечної міжланцюгової комунікації. zk-SNARKs підтверджують валідність міжланцюгових транзакцій без розкриття конфіденційних даних.

Головна перевага — міжоперабельність, що дозволяє децентралізованим додаткам ефективно використовувати активи та дані з різних блокчейнів. Технологія ZetaML виконує смарт-контракти поза ланцюгом з високою надійністю.

Taiko

Запуск: січень 2024 (Testnet)

Taiko — перша у екосистемі Ethereum, що використовує Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine (ZK-EVM) та ZK Rollups для створення цілком децентралізованого Layer-2 протоколу. Повністю сумісна з Ethereum, дозволяє безпосередньо розгортати Ethereum-додатки без змін у коді.

Taiko залучила $37M два цикли фінансування для розвитку та зростання. Альфа-тестнети показали значний прогрес, залучаючи масово розробників і валідаторів.

Ключова інновація — базове секвенування (based sequencing). На відміну від традиційних архітектур із централізованим секвенсором, Taiko делегує цю функцію безпосередньо Layer-1. Це усуває ризик єдиного вузла відмови або цензури, спрощує ланцюг цінностей Layer-2 і знижує бар’єри для розробників.

Постійні виклики технології ZK Rollup

Попри обіцянки, ZK Rollups стикаються з кількома перешкодами:

Технічна складність: Передові криптографічні технології ускладнюють реалізацію та підтримку.

Обмежена гнучкість: Деякі типи транзакцій мають обмеження, що зменшує потенційні сценарії застосування.

Управління даними: Цілісність даних rollup вимагає надійної та безпечної інфраструктури.

Ресурси доказів: Генерація криптографічних доказів споживає багато ресурсів, створюючи вузькі місця.

Впровадження користувачами: Масштабна інтеграція вимагає довіри користувачів і значної інфраструктурної підтримки.

Моделі управління: Протокольні рішення потребують децентралізованих, прозорих і безпечних рамок.

Економічна життєздатність: Хоча зменшують витрати користувачів, експлуатація ZK Rollups пов’язана з високими операційними витратами.

Перспективи розвитку ZK Rollups

Майбутнє ZK Rollups поступово освітлюється. Постійні дослідження і розробки спрощують технічну складність, тоді як нові рішення борються із фрагментацією ліквідності. За умови зростання і співпраці між екосистемами, ZK Rollups мають потенціал кардинально змінити Ethereum, відкриваючи еру швидких, економічних і безпечних додатків.

Висновок

ZK Rollups — це технологічна революція, що переосмислює масштабованість Ethereum. Обробляючи транзакції ефективно поза ланцюгом і гарантуючи безпеку та цілісність даних, ці рішення обіцяють створити більш продуктивну, стійку та надійну екосистему Ethereum. Їх здатність подолати існуючі обмеження відкриває шлях до масового впровадження блокчейну, розкриваючи його повний потенціал для трансформації людських взаємодій і переосмислення нашого ставлення до децентралізованих технологій.