Antes de lanzar un análisis comparativo de Optimism Rollup y ZK Rollup, primero debemos comprender los antecedentes de Rollup.
Rollup se considera la solución definitiva para el escalamiento de Ethereum. Ejecuta transacciones fuera de la Capa 1 pero publica datos de transacciones en la Capa 1. Esto permite a Rollup escalar la red y aún obtener seguridad del consenso de Ethereum. Básicamente, todo el proceso ejecuta transacciones, obtiene datos, los comprime y los agrega en un solo lote en la cadena principal, de ahí el nombre "Rollup".
¿Por qué se necesita la solución de expansión Rollup?
De hecho, el entusiasmo por la investigación de Rollup está estrechamente relacionado con el desarrollo de Ethereum en los últimos años. El escalado de Ethereum ha sido uno de los temas más discutidos en el espacio criptográfico. Ya sea la locura de CryptoKitties en 2017, el verano de DeFi de 2020 o el mercado alcista de las criptomonedas a principios de 2021, la creciente demanda de Ethereum ha avivado el debate sobre la escala y las crecientes tarifas del gas han encarecido las tarifas de transacción que pagan los usuarios. .
Al mismo tiempo, en el contexto del rápido desarrollo de Web3, Ethereum se ha convertido cada vez más en el anfitrión de miles de DApps. El enorme volumen de transacciones inevitablemente traerá limitaciones a la velocidad operativa, lo que hará que la velocidad de las transacciones de los proyectos en Ethereum sea cada vez más lenta y la retención de usuarios disminuya gradualmente.
En base a esto, encontrar la solución de expansión perfecta se ha convertido en un objetivo importante para múltiples equipos y para toda la comunidad Ethereum. En términos generales, hay tres formas principales de expandir Ethereum: expandir la cadena de bloques en sí (expansión de la Capa 1 sobre la Capa 1), expansión de la Capa 2 y construir cadenas laterales en el lado de la capa 1;
Luego, el principio de escalamiento de Rollup es agregar cientos de transacciones procesadas en un lote y ejecutar las transacciones en la cadena L2 en paralelo a la red principal de Ethereum. Las transacciones finales completadas luego se liberan a la capa inferior (L1, Capa 1) en lotes. Blockchain se utiliza para aumentar la velocidad de las transacciones y reducir las tarifas del gas.
Entre varias soluciones acumulativas, Optimistic Rollup y ZK Rollup funcionan bien. De hecho, los principios de ejecución de Optimistic Rollup y ZK Rollup son similares y la diferencia radica en el método de verificación. Hoy, echemos un vistazo más de cerca a estas dos excelentes soluciones de expansión, comparemos sus ventajas y desventajas en el proceso de implementación específico y esperemos activamente el modelo ideal de la solución de expansión Ethereum de próxima generación.
Descifrando el sistema de diseño de Optimism y ZK
Optimismo
Optimistic Rollup, como su nombre indica, adopta un mecanismo "optimista": pruebas de fraude. El sistema adopta de forma predeterminada la confiabilidad de la ejecución de los datos de la transacción y entrará directamente en el período de espera sin una verificación efectiva. Durante el período de espera, si algún nodo presenta una objeción y demuestra que se trata de una transacción maliciosa, la transacción se cancelará; Si no hay objeciones, la transacción se completará y se escribirá cuando finalice el período de espera en el bloque. La solución de transacciones "a prueba de fraude" elimina la necesidad de verificación de implementación a gran escala, ahorrando así recursos informáticos y garantizando la precisión de las transacciones.
En Optimistic Rollup, las soluciones destacadas son Arbitrum y Optimism. Aunque Optimism fue el primero en inventar el protocolo Optimistic Rollup que es compatible con EVM, Arbitrum obtuvo una ventaja de recién llegado debido al retraso en el lanzamiento de la red principal.
Optimismo: prueba de fraude no interactiva de una sola ronda
Optimism utiliza contratos inteligentes para mover datos de transacciones de la cadena principal de Ethereum a la Capa 2, donde un secuenciador puede agrupar múltiples transacciones en un lote y luego enviar el lote de regreso a la cadena principal a través de una sola transacción. El secuenciador ejecuta el proceso correspondiente de manera optimista, asumiendo que todas las transacciones son válidas. El sistema establece un período de espera de una semana, durante la cual se pueden plantear dudas y, si hay alguna anomalía, se generará un certificado de fraude.
Arbitrum: Pruebas fraudulentas interactivas de múltiples rondas
Arbitrum se lanzó en la red principal de Ethereum el 28 de mayo de 2021. No hay mucha diferencia en el proceso de ejecución general. La razón principal es que los verificadores y retadores de Arbitrum continúan dividiendo los pasos controvertidos a través de la dicotomía bajo la cadena hasta que el alcance de la disputa se reduce a un paso específico y luego a la cadena L1. . Determinar los pasos correspondientes y resolver disputas de manera eficiente. Por lo tanto, en comparación con Optimism, Arbitrum puede tener una mayor capacidad de transacción y lograr un "rastreo hasta la fuente" más exhaustivo.
Resumen de ZK
ZK Rollup (prueba de conocimiento cero), este concepto fue introducido por investigadores del MIT en 1980 y una vez se llamó "matemáticas lunares".
ZK Rollup es una solución escalable mediante prueba de validez de conocimiento cero. Procesa transacciones fuera de la cadena en lotes y genera pruebas de validez criptográfica para verificar la autenticidad de las transacciones. Estas pruebas de validez agregan lotes de transacciones a la cadena de bloques L1 que pueden verificarse rápidamente mediante contratos L1, mientras que los lotes no válidos se rechazan de plano.
Si los rollups optimistas suponen que todos los involucrados en la transacción están haciendo las cosas de buena fe, ZK Rollups se esfuerza por garantizar que así sea. En la actualidad, el diseño de ZK Rollup incluye principalmente Hermez, ZKSync, etc.
Hermez: Generando argumentos de conocimiento concisos y no interactivos
Hermez puede generar pruebas criptográficas de SNARK (Argumentos de conocimiento sucintos no interactivos), con la capacidad de escalar Ethereum a 2000 transacciones por segundo. El sistema depende principalmente del coordinador para procesar y generar certificados de validez. El coordinador se selecciona mediante un proceso de subasta y los nodos de red registrados ofertarán para convertirse en el próximo coordinador. Actualmente, el equipo de Hermez ha anunciado que están desarrollando una máquina virtual Ethereum de conocimiento cero (ZKEMV), con el objetivo de lograr una compatibilidad total con el código de operación.
ZKSync: generación de argumentos de conocimiento concisos y no interactivos
ZKSync describe su proyecto como un motor de escalamiento y privacidad que permite transferencias con bajo consumo de gas de tokens Ether y ERC-20 en Ethereum. En ZKSync, solo un validador procesa un lote y genera pruebas de validez. ZKSync 2.0 se lanzó como una solución de disponibilidad de datos fuera de la cadena para confirmar la promesa y la disponibilidad de los datos y, al mismo tiempo, garantizar que los tutores no puedan robar fondos.
Optimismo VS ZK: ¿Quién es mejor?
Desde que Optimism y ZK ingresaron al mercado, se han embarcado en dos caminos diferentes de soluciones de expansión. La prueba fraudulenta y la prueba de validez corresponden a las diferentes necesidades de uso de desarrolladores y usuarios, mostrando así sus respectivos "atributos destacados" en términos de rendimiento, puntualidad, costo y otros aspectos. Específicamente, puede pensar en las necesidades de diferentes escenarios de desarrollo a partir de los siguientes aspectos y tomar las decisiones correspondientes entre los dos.
Umbral de desarrollo y costo de uso.
El optimismo elimina la necesidad de implementar la verificación a gran escala y ahorra muchos pasos de desarrollo al asumir que todas las transacciones son válidas y publicar esta información de verificación en la capa base. En circunstancias optimistas, este tipo de beneficio puede reducir en gran medida el umbral de desarrollo del personal técnico sin realizar ningún trabajo adicional, lo que ahorra mucho tiempo, energía y dinero. Si los desarrolladores quieren comenzar con las soluciones Rollup en un corto período de tiempo, Optimism es la primera opción. Los datos muestran que Optimistim puede proporcionar mejoras de escalabilidad de hasta 10 a 100 veces.
En comparación, ZK Rollup necesita proporcionar certificados de validez y enviarlos a la red principal uno por uno. Este paso conlleva una dificultad de desarrollo técnico mucho mayor que Optimism. Los desarrolladores novatos a menudo enfrentan errores al intentar utilizar ZK Rollup, lo que a su vez reduce la eficiencia de expansión y la velocidad de ejecución.
Aplicabilidad de contratos inteligentes
Optimism es altamente interoperable y también puede ejecutar contratos inteligentes. Esto permite a Optimism tener más espacio para operaciones flexibles en L2. Con la participación conjunta de los usuarios, las operaciones de Optimism son más "confiables", obteniendo así ventajas adicionales como una mejor protección de datos y ciertos derechos de ambas partes de la transacción. Vale la pena mencionar que la mayoría de las personas en equipos como Fuel, OMGX, Cartesi, etc. también están tratando de desarrollar una versión compatible con EVM de sus Rollups para hacer que Optimism sea más adaptable y eficaz.
Actualmente, ZK Rollup se limita principalmente a transacciones simples, lo que trae muchas limitaciones a la expansión de ZK Rollup. Por lo tanto, actualmente ZK solo puede admitir cualquier contrato inteligente escrito en Solidity a través de la máquina virtual compatible con EMV desarrollada por ZKSync y ampliar su espacio de aplicaciones. O aproveche Loopring, Hermez y ZKTube para ampliar la escala de pagos, introducir funciones de privacidad y más.
Eficiencia de ejecución del retiro de fondos.
Como mecanismo para proteger las transacciones de los usuarios y proporcionar pruebas de derechos, la velocidad de retiro de fondos después de las transacciones también es la clave para la elección de desarrolladores y usuarios. Desde esta perspectiva, ZK Rollup en realidad tiene una ventaja. El proceso de resolución de disputas de Optimistim es engorroso y se debe dar a todos los participantes tiempo suficiente para presentar pruebas de fraude antes de finalizar la transacción. Después de todo, se trata de un período de tiempo bastante largo, lo que garantiza que, en el peor de los casos, las transacciones fraudulentas aún puedan ser recurridas. Se necesitan hasta una semana o dos para retirar fondos de Optimistim.
Por el contrario, ZK Rollup no tiene el problema de los retiros prolongados, porque siempre que el lote Rollup se envíe a la capa 1 junto con el certificado de validez, los fondos se pueden retirar. Esto prácticamente ahorra tiempo y costos a los usuarios, acelera el flujo de más transacciones y mejora la eficiencia general del entorno comercial.
Fortaleza de la seguridad y protección de la privacidad
Actualmente, ZK Rollup utiliza complejos cálculos matemáticos y criptografía para garantizar que las transacciones se "liquiden" en la cadena principal de ETH, que es intrínsecamente diferente de Optimistim en términos de verificación. Al igual que SNARK, STARK, PLONK y DARK, estas estrategias de prueba implementadas en ZK Rollup incluyen la fortaleza de seguridad respectiva y la prueba de riesgo en términos de huella de datos, tiempo de prueba, tiempo de verificación, riesgo de colusión, etc.
Se puede ver que, en comparación con los simples certificados fraudulentos, ZK ha establecido múltiples garantías y mecanismos de verificación para la protección de la seguridad y la privacidad para garantizar una verificación de transacciones rigurosa y reflexiva. Por ejemplo, Aztec se está centrando en introducir funciones de privacidad en su tecnología ZK Rollup para mejorar el mecanismo de privacidad de ZK Rollup.
Optimismo y ZK de cara al 2023
Como podemos ver, Optimism y ZK tienen sus propios méritos como soluciones acumulativas. En el nuevo año, seguirán innovando e iterando en sus propios caminos. Quizás podamos esperar que los dos planes de expansión de Optimism y ZK se apliquen a más proyectos reales en 2023, continuando potenciando el desarrollo de Ethereum.
Por ahora, sólo podemos concluir que la Capa 2 desempeñará un papel importante para hacer que Ethereum sea más escalable, pero ¿qué solución Rollup es superior? No puede haber una declaración clara. No hay duda de que Optmism y ZK lanzarán más medidas de optimización para convertirse en el "caballo oscuro" de Rollup en el mundo Web3.
A largo plazo, tal vez con el desarrollo continuo de tecnologías relacionadas con ZK, las limitaciones de ZK Rollup se superarán y surgirá un fuerte potencial de aplicación. También esperamos que en el futuro, estas dos soluciones Rollup puedan complementar las ventajas de cada una, integrar factores como la privacidad de la seguridad, el costo de puntualidad y el umbral de desarrollo en productos de mayor calidad y abrir un mundo nuevo. Como podemos ver, Optimism y ZK tienen sus propios méritos como soluciones acumulativas. En el nuevo año, seguirán innovando e iterando en sus propios caminos. Quizás podamos esperar que los dos planes de expansión de Optimism y ZK se apliquen a más proyectos reales en 2023, continuando potenciando el desarrollo de Ethereum.
Referencias:
Optimista, zk-Rollups, L3... ¿A dónde ha llegado ahora la investigación de escalabilidad de Ethereum?
https://techflowpost.mirror.xyz/DCQiiuK5_p2UhF32jCVk3ZmHy-B15qNXXuvK1guaMZk
El camino de expansión de Ethereum
https://juejin.cn/post/7127205065839869959
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