Blockchain společnosti Ethereum, i když je revoluční, se kvůli své rostoucí popularitě potýkal se značnými problémy při škálování. Inovativní řešení jako ZK-Rollups však nyní umožňují Ethereu zpracovat více transakcí za sekundu, snížit poplatky za plyn a zlepšit celkovou škálovatelnost. 

Tento článek se ponoří do některých z nejzajímavějších projektů využívajících ZK-Rollups v síti Ethereum. Každý z těchto projektů přináší jedinečné atributy, které demonstrují všestrannost a potenciál ZK-Rollups jako řešení škálování vrstvy 2.

Co jsou to souhrny ZK?

ZK-Rollups jsou škálovací řešení Ethereum Layer-2, které využívá důkazy s nulovými znalostmi ke spojení více transakcí do jediného důkazu, který je poté zveřejněn na hlavní síti Ethereum. Každá transakce v ZK-Rollup je zcela platná a hlavní síť Ethereum tomu může důvěřovat, aniž by musela každou transakci jednotlivě ověřovat, čímž se snižuje množství potřebných výpočetních zdrojů. To výrazně zvyšuje propustnost Etherea, snižuje přetížení a snižuje transakční poplatky.

ZK-Rollups v podstatě přesouvají výpočty mimo řetězec a ponechávají v řetězci pouze nezbytná data, což má za následek drastické snížení poplatků za plyn. Důležité je, že tato technologie pomáhá zachovat vysokou úroveň zabezpečení tím, že udržuje vrstvu dostupnosti dat v řetězci. To zajišťuje, že i když vrstva ZK-Rollup přejde do režimu offline, uživatelé mohou stále vybírat své prostředky.

Jednou z hlavních výhod ZK-Rollups oproti jiným řešením Layer-2 je, že si zachovávají úplnou kompatibilitu Ethereum, což znamená, že vývojáři mohou využít své stávající znalosti a nástroje. Navíc poskytují konečnost, což znamená, že jakmile je transakce zahrnuta do ZK-Rollup, je konečná a nelze ji vrátit zpět.

Celkově jsou ZK-Rollups považovány za jedno z nejslibnějších řešení problémů se škálovatelností Etherea, které nabízí rychlejší a levnější transakce při zachování vysokého stupně zabezpečení a decentralizace.

Nejlepší projekty ZK Rollup v roce 2023

Několik protokolů, jako jsou výpůjční a výpůjční protokoly a decentralizované burzy (DEX), se stalo víceřetězcovými. To znamená, že podporují více vrstev Layer-2 založených na ZK-Rollup, což uživatelům dává různé možnosti, jak snížit transakční poplatky a dosáhnout rychlejších transakčních časů a konečnosti.

Uvedli jsme některé z předních projektů na trhu, které používají technologii ZK-Rollup pro škálování. 

Polygon

Polygon, který byl původně spuštěn v roce 2017 pod přezdívkou Matic Network, je duchovním dítětem vývojářů Ethereum Sandeep Nailwal, Anurag Arjun, Jaynti Kanani a Mihailo Bjelic.

Polygon využívá ZK-Rollups ke zvýšení škálovatelnosti, přestože konvenční ZK-Rollups představují určitá omezení, jako například vyžadující značný čas. Důmyslná aplikace rekurzivních důkazů Polygonem tuto výzvu zmírňuje. Na rozdíl od průměrných blockchainů založených na ZK-Rollup, které generují důkazy pro jednu transakci najednou, Polygon má schopnost vytvářet důkazy pro každou transakci v dávce před odesláním dávky do hlavní sítě Ethereum.

Jedinečná struktura ZK-Rollups společnosti Polygon činí síť rychlejší a nákladově efektivnější než většina ostatních nápravných opatření pro škálování ZK-Rollup, čímž odpadá potřeba, aby validátoři vlastnili specializované vybavení. Některé důkazy na síti Polygon Zero v nedostatečně vyvinuté síti jsou skutečně kompaktní jako 45 kb, což ve srovnání s alternativními řešeními škálování klade podstatně menší tlak na výkon blockchainu.

ZK-Rollups společnosti Polygon se liší od většiny protějšků na vrstvě 2 v tom, že jsou zcela kompatibilní s Ethereem, takže vývojáři nemusí ovládat nové jazyky pro skriptování inteligentních kontraktů Polygon, na rozdíl od alternativ na 2. vrstvě, jako je StarkNet.

Polygon funguje tak, že vytváří několik „řetězců závazků“, poněkud analogických k postranním řetězcům, ale s odlišnou funkcí, která čerpá větší část jejich zabezpečení z hlavní sítě Ethereum. 

StarkNet/StarkEx

StarkNet a StarkEx jsou oba výtvory Starkware, společnosti založené v roce 2017 Alessandrem Chiesou a Elim Ben-Sassonem.

StarkNet představuje další decentralizovaný blockchain na 2. vrstvě založený na ZK-Rollup. Na rozdíl od Polygonu však vývojáři, kteří se pustí do StarkNet, musí ovládat programovací jazyk Cairo namísto Solidity, což může potenciálně zkomplikovat zavádění nových vývojářů. K překonání této překážky se však vyvíjejí transpilátory ze Solidity do Káhiry a další populární programovací jazyky.

StarkNet, podobně jako jiné řetězce založené na ZK-Rollup, spojuje více transakcí na vrstvě 2 do jediné transakce Ethereum, čímž zvyšuje rychlost transakcí a zároveň snižuje poplatky za plyn.

Stejný tým, který vyvinul StarkNet, také vytvořil StarkEx, další odlišný blockchain. StarkNet usnadňuje veřejný vývoj dApp, zatímco StarkEx slouží jako řešení škálovatelnosti SaaS (software-as-a-service) speciálně přizpůsobené pro decentralizované kryptoburzy (DEX), což burzám umožňuje snížit náklady a zároveň zvýšit rychlost a likviditu.

StarkEx rozšiřuje podporu na ETH, ERC-20 tokeny a tokeny na dalších EVM kompatibilních řetězcích, stejně jako celosvětově populární ERC-721 NFT. Pracuje také na poskytování podpory off-chain ražby pro polozaměnitelné dynamické NFT ERC-1155. StarkEx, který byl spuštěn na Ethereu od poloviny roku 2020, je jedním z největších řešení Layer-2 od TVL (total value locked). V současné době pohání širokou škálu dApps a protokolů.

ZKSync

Mozky za ZKSync jsou Alexandr Vlasov a Alex Gluchowski ze společnosti Matter Labs, která toto řešení uvedla na trh v roce 2020.

ZKSync, vytvořený pro poskytování vysokorychlostních transakcí (2 000+ TPS) při zachování nízkých poplatků za plyn a vysoké bezpečnosti, je řešení pro škálování Ethereum Layer-2. Na rozdíl od mnoha vrstev Layer-2 nabízí ZKSync téměř okamžitý výběr prostředků do hlavní sítě Ethereum Layer-1. Stojí za zmínku, že ZKSync je dosud jediným protokolem zk-rollup s úplnou kompatibilitou EVM, což umožňuje vývojářům snadno znovu nasadit živé chytré smlouvy z Etherea bez nutnosti jejich přepisování nebo přizpůsobení pro ZKSync. To výrazně zvyšuje interoperabilitu a zkracuje dobu vývoje.

ZKSync se v určitých ohledech podobá StarkNet a StarkEx, přičemž klíčová diferenciace spočívá v typu použitých protokolů nátisku. ZKSync využívá SNARKs (Succinct Non-Interactive ARgument of Knowledge), zatímco StarkEx využívá STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge).

ZK-SNARK vyžadují jednorázové nastavení, ve kterém je třeba důvěřovat hrstce vývojářů, aby vytvořili kód správně a bezpečně, což vede ke zvýšené centralizaci a snížení nedůvěryhodnosti. Naproti tomu ZK-STARK používají veřejně ověřitelnou náhodnost k vytvoření důvěryhodných ověřitelných systémů. STARKy jsou také vnímány jako kvantově odolné, zatímco SNARK nejsou. STARK dále slibují lepší škálovatelnost. Proto ZKSync vykazuje určité nevýhody ve srovnání se StarkNet.

Některé pozoruhodné projekty nasazené na blockchainu ZKSync zahrnují Argent, Gitcoin, Yearn Finance, Gnosis Safe, Snapshot, Tally a 1inch Network.

Neměnný X

Immutable je platforma, která nabízí řešení vrstvy 2 postavená na Ethereu. Poskytuje vývojářům rozhraní API a vývojářské nástroje pro usnadnění vývoje aplikací na vrstvě 2.

Vývojáři mohou využít Immutable X k vytváření rychlých, škálovatelných a bezpečných aplikací pro nezaměnitelné tokeny (NFT) a blockchainové hry. Vývojáři her mohou například využít Immutable X k implementaci sofistikovaných herních úspor, které zajistí skutečné vlastnictví herních aktiv. Mohou také využívat funkce, jako je bezplatná ražba herních aktiv, rychlé a cenově dostupné herní transakce, vlastní peněženky, které uživatelům umožní vlastnit jejich herní položky, a globální kniha objednávek pro obchodování s herními položkami. otevřený trh.

Immutable X navíc vychází vstříc platformám pro obchodování s tokeny a aktivy tím, že umožňuje rychlé, bezpečné a cenově výhodné obchody mezi uživateli. Poskytuje globální knihu objednávek, která zajišťuje maximální likviditu. Nástroje pro analýzu transakcí blockchainu mohou také přistupovat k rozhraním API Immutable X a získávat snadno dostupná data o minulých transakcích, obchodech a chování uživatelů.

Společnost Immutable se rozhodla postavit svá řešení na Ethereu kvůli své pověsti nejvíce decentralizovaného, ​​bezpečného a široce používaného blockchainu, což má za následek významné síťové efekty. Ethereum umožňuje vytváření a provádění chytrých kontraktů a decentralizovaných aplikací bez jakýchkoli prostojů, podvodů, kontroly nebo zásahů třetích stran.

Immutable X nabízí dvě prováděcí vrstvy, obě využívající dávkovací mechanismus ZK rollup. ZK roll up se skládají ze dvou hlavních komponent: mimořetězový dávkový mechanismus (virtuální stroj), který generuje komprimovaný kryptografický důkaz z dávky transakcí, kořenový adresář předchozího stavu a kořen nového stavu, a kontrakt v řetězci, který ukládá aktuální státní kořen a ověří konzistenci dávky.

Takto fungují souhrny ZK v rámci Immutable X: Kolekce transakcí vrstvy 2 je odeslána do dávkovacího mechanismu, který generuje kryptografický důkaz na základě transakcí, kořene předchozího stavu a nového kořene stavu. Tento důkaz je poté odeslán do inteligentní smlouvy vrstvy 1 k ověření. Inteligentní smlouva zkontroluje, zda se předchozí kořen stavu v důkazu shoduje s kořenem aktuálního stavu. Pokud se shodují, inteligentní smlouva aktualizuje svůj aktuální kořen stavu na nový kořen stavu dávky.

Immutable v současné době nabízí dvě řešení na druhé vrstvě: StarkEx, která poskytuje službu pro dávkování konkrétních typů transakcí vytvořených a spravovaných Starkware, a Immutable zkEVM, platformu pro chytré smlouvy, která umožňuje jakémukoli vývojáři psát a nasazovat chytré smlouvy do zkEVM. Vývojáři mohou k těmto řešením přistupovat tak, že se zaregistrují nebo využijí koncové body API poskytované Immutable X. Immutable zkEVM, speciálně navržený pro hry, poskytuje levné, vysoce propustné a Ethereum kompatibilní chytré smlouvy v rámci EVM zk-rollup framework.

Opakování

Loopring je škálovací protokol vrstvy 2 postavený na blockchainu Ethereum, speciálně navržený pro decentralizované burzy (DEX). Umožňuje vypořádání tisíců obchodů za sekundu a nabízí různé funkcionality. Kromě toho, že slouží jako protokolová vrstva pro DEXy, poskytuje Loopring Loopring Exchange, necustodiální obchodní platformu, která umožňuje bezpečné a vysokorychlostní obchody bez poplatků za plyn.

Klíčovou technologií za Loopringem je Zero-Knowledge Proofs (ZKP), což jsou blockchainové inovace, které spojují transakce dohromady pro vyšší efektivitu. Využitím ZKP umožňuje Loopring vývoj vysoce výkonných necustodiálních DEX. Protokol také zavádí svůj nativní token LCR, který se používá k odměňování operátorů a poskytovatelů likvidity Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup).

Přístup společnosti Loopring zahrnuje implementaci Zero-Knowledge Rollups (zk-Rollups), řešení na 2. vrstvě, které zlepšuje škálovatelnost spoluprací se sítí Ethereum. zk-Rollups dokáže sloučit četné transakce do jediného, ​​lehkého Zero-Knowledge Proof, který je následně potvrzen jako dávka v síti Ethereum. To podstatně zvyšuje transakční propustnost ve srovnání se samostatnými schopnostmi Etherea. Proces výpočtu zk-Rollup probíhá mimo řetězec, zatímco podkladová data a transakce zůstávají na blockchainu Ethereum. Integrací zk-Rollups s protokoly DEX umožňuje Loopring složité výpočty, což vede ke snížení transakčních poplatků a výrazně lepší likviditě.

Ve srovnání s konvenčními centralizovanými burzami založenými na knihách objednávek (CEX) DEX obvykle nabízejí nižší transakční poplatky a podporu pro širší škálu digitálních aktiv. Centralizované burzy však stále překonávají DEXy, pokud jde o likviditu a rychlost transakcí. Loopring si klade za cíl překlenout tuto mezeru začleněním zk-rollups, které přináší výhody centralizovaných výměn do decentralizovaného ekosystému.

V rámci sítě Ethereum nabízí zk-Rollups rychlejší a cenově výhodnější ověřování transakčních bloků. Zahrnují méně dat a vyžadují pouze inteligentní smlouvu k ověření konečného kryptografického důkazu, což vede ke zvýšení efektivity. Transakce zpracované prostřednictvím zk-Rollups jsou uloženy na blockchainu Ethereum jako referenční data volání, což vyžaduje méně výpočtů ve srovnání se získáváním dat ze sítě. Spojením těchto funkcí do jednoho otevřeného protokolu Loopring urychluje přijetí technologie blockchain zvýšením efektivity v celém ekosystému Ethereum.

Závěr

Problémy se škálovatelností na blockchainu Etherea se přímo potýkají s inovativními technologiemi, jako je ZK-Rollups. Jak jsme prozkoumali, několik významných projektů již tuto technologii využívá ke zlepšení rychlosti transakcí, snížení nákladů a zajištění bezpečnosti v síti Ethereum. 

Jak se tato řešení neustále vyvíjejí a dozrávají, jsou příslibem odemknutí plného potenciálu Etherea, díky kterému bude přístupnější a efektivnější pro uživatele i vývojáře. Budoucnost Etherea, jak se zdá, bude nutně propojena s vývojem a aplikací ZK-Rollups.