Накопительные пакеты с нулевым разглашением (zk-Rollups) — это решения масштабирования второго слоя (Layer 2), призванные увеличивать пропускную способность (TPS) основной сети Ethereum за счет перемещения вычислений и хранения состояний за пределы блокчейна. Такие решения обрабатывают тысячи транзакций в секунду, объединяя их вместе, затем публикуя в основной сети только минимальные сводные данные. Обычно, эти данные содержат изменения состояний Ethereum и краткие криптографические доказательства с нулевым разглашением (zkProof), подтверждающие достоверность этих данных.
Как работают накопительные пакеты zk-Rollups?
zk-Rollups объединяют (или «свертывают») транзакции в пакеты, которые выполняются вне сети, что уменьшает объем данных, отправляемый в основную сеть. Узлы ZK-агрегирования представляют сводку изменений, необходимых для представления всех транзакций в пакете и публикуют краткое доказательство того, что изменения достоверны. Доказательство достоверности обеспечивает криптографическую гарантию того, что предлагаемые изменения состояния Ethereum действительно являются конечным результатом выполнения всех транзакций в пакете.
Состояние ZK-накопителя поддерживается смарт-контрактом, развернутым в основной сети Ethereum. Для того, чтобы обновить это состояние, узлы ZK-агрегирования должны предоставить подтверждение достоверности для проверки. Это означает, что им необходимо предоставлять только краткое доказательство завершения транзакций в Ethereum, а не публиковать весь объем данных транзакций в сети, как это реализовано в оптимистичных накопительных пакетах (Optimistic Rollups).
При выводе активов из накопительного пакета ZK в основную сеть Ethereum не возникает задержек, так как транзакции выполняются сразу после того, как смарт-контракт в основной сети проверит подтверждение достоверности.
Как zk-Rollups взаимодействуют с Ethereum?
Сеть zk-Rollup — это протокол, который развернут и работает поверх блокчейна Ethereum, а управляется смарт-контрактами, находящимися в сети Ethereum. ZK-роллапы выполняют транзакции за пределами основной сети, но периодически объединяют пакеты транзакций в смарт-контракте накопителя в основной сети. Эта запись транзакции является неизменной, как и блокчейн Ethereum.
Обычно, архитектура накопительного zk-Rollup состоит из следующих компонентов:
- Смарт-контракты в основной сети. Первый контракт хранит накопительные блоки, а также отслеживает депозиты и обновления состояния. Второй контракт проверяет доказательства с нулевым разглашением (zkProof), представленные производителем блоков. Ethereum является первым слоем (Layer 1) для zk-роллапа.
- Виртуальная машина Ethereum (zkEVM). Не смотря на то, что zk-накопители находятся в сети Ethereum, вычисления и хранение состояния происходит на отдельной виртуальной машине. Эта автономная виртуальная машина выполняет все транзакции, происходящие в zk-Rollup и является вторым слоем (Layer 2) для протокола накопительного пакета. Доказательство достоверности, проверенное в основной сети Ethereum, гарантирует правильность переходов состояний в zkEVM.
Доступность данных (DA)
ZK-роллапам не нужно публиковать большой объем данных о транзакциях в основную сеть, так как доказательства достоверности подтверждают подлинность переходов между состояниями. Тем не менее, хранение данных в цепочке по-прежнему важно, поскольку оно позволяет провести независимую проверку состояния сети Layer 2, что, в свою очередь, позволяет любому отправлять пакеты транзакций, не позволяя подвергать цензуре или останавливать работу сети.
Преимущства и недоставтки zk-роллапов
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Доказательства достоверности гарантируют, что транзакции вне сети верны и не позволяют узлам выполнять недопустимые переходы между состояниями. | Затраты на вычисление и проверку доказательств достоверности значительны и могут увеличить плату для пользователей накопительного пакета. |
| Обеспечивает более быструю завершенность транзакции, чем оптимистичные роллапы, так как обновления состояния утверждаются сразу после проверки доказательств достоверности в сети Ethereum. | Создание EVM-совместимых ZK-накопителей затруднено из-за сложности технологии доказательства с нулевым разглашением. |
| Безопасность обеспечивается надежными криптографическими механизмами, а не на честностью мотивированных участников, как в случае с оптимистичными сводными данными. | Для создания доказательств достоверности необходимо специальное оборудование, которое может способствовать централизованному контролю третьей стороной. |
| Хранит данные, которые необходимы для восстановления состояния вне сети, на уровне L1, что гарантирует безопасность, устойчивость к цензуре и децентрализацию. | Централизованные узлы (секвенсоры) могут влиять на порядок транзакций. |
| Пользователи получают выгоду от большей эффективности использования капитала и могут выводить средства из второго слоя в основную сеть без задержек. | Требования к оборудованию увеличивают входной порог для создания узлов, уменьшая таким образом количество участников, а в следствии, увеличивая риск централизации и цензуры. |
| Пользователям не нужно проверять сеть для защиты своих средств. | Некоторые алгоритмы проверки (например, ZK-SNARK) требуют надежной настройки, которая в случае неправильного обращения потенциально может поставить под угрозу модель безопасности ZK-накопителя. |
| Улучшение сжатия данных может помочь снизить затраты на публикацию в Ethereum и минимизировать плату за объединение для пользователей. |
Примеры протоколов на основе накопительных пакетов ZK
Не смотря на то, что технология доказательств с нулевым разглашением достаточно сложна, на данный момент, все больше и больше проектов прибегают к масштабированию на основе zk-накопителей. Рассмотрим несколько примеров таких проектов:
- zkSync Era — решение уровня 2 на основе zk-Rollups, разрабатываемое компанией Matter Labs. Использует собственное решение zkEVM. Публичный запуск основной сети состоялся 24 марта 2023 года.
- Polygon zkEVM — ведущее решение для масштабирования ZK, эквивалентное виртуальной машине Ethereum, разрабатываемое Polygon Foundation. Публичный запуск основной сети состоялся 27 марта 2023 года.
- Scroll — еще одно решение уровня 2 для масштабирования Ethereum на основе технологии доказательства с нулевым разглашением (zkProof). На момент публикации находится на завершительной стадии тестовой сети.
