Zanim rozpoczniemy analizę porównawczą Optimism Rollup i ZK Rollup, musimy najpierw zrozumieć tło narodzin Rollupa.
Rollup jest uważany za najlepsze rozwiązanie do skalowania Ethereum. Wykonuje transakcje poza warstwą 1, ale publikuje dane transakcyjne w warstwie 1. Dzięki temu Rollup może skalować sieć i nadal zyskiwać bezpieczeństwo dzięki konsensusowi Ethereum. Cały proces zasadniczo polega na wykonywaniu transakcji, uzyskiwaniu danych, kompresowaniu danych i agregowaniu ich w jedną partię w głównym łańcuchu, stąd nazwa „Rollup”.
Dlaczego potrzebne jest rozwiązanie rozszerzające Rollup?
Tak naprawdę entuzjazm badawczy Rollupa jest ściśle powiązany z rozwojem Ethereum w ostatnich latach. Skalowanie Ethereum było jednym z najczęściej dyskutowanych tematów w przestrzeni kryptowalut. Niezależnie od tego, czy jest to szał CryptoKitties w 2017 r., lato DeFi w 2020 r., czy hossa na kryptowalutach na początku 2021 r., rosnący popyt na Ethereum podgrzał debatę na temat ekspansji, a gwałtownie rosnące opłaty za gaz spowodowały, że opłaty transakcyjne płacone przez użytkowników są droższe .
Jednocześnie, w kontekście szybkiego rozwoju Web3, Ethereum w coraz większym stopniu staje się gospodarzem tysięcy DApps. Ogromny wolumen transakcji nieuchronnie spowoduje ograniczenia szybkości działania, powodując, że prędkość transakcji w projektach na Ethereum będzie coraz wolniejsza, a retencja użytkowników będzie stopniowo spadać.
W związku z tym znalezienie idealnego rozwiązania rozszerzającego stało się ważnym celem dla wielu zespołów i całej społeczności Ethereum. Ogólnie rzecz biorąc, istnieją trzy główne sposoby rozbudowy Ethereum: rozszerzanie samego łańcucha bloków – ekspansja warstwy 1 – budowanie na warstwie 1 – ekspansja warstwy 2 i budowanie łańcuchów bocznych po stronie warstwy 1.
Następnie zasada skalowania Rollupu polega na agregowaniu setek przetworzonych transakcji w jedną partię i wykonywaniu transakcji w łańcuchu L2 równolegle do głównej sieci Ethereum. Ostateczne zakończone transakcje są następnie przekazywane partiami do dolnej warstwy (L1, warstwa 1). Blockchain służy do zwiększenia szybkości transakcji i zmniejszenia opłat za gaz.
Wśród różnych rozwiązań rollupowych dobrze sprawdzają się zarówno Optimistic Rollup, jak i ZK Rollup. Tak naprawdę zasady realizacji Optimistic Rollup i ZK Rollup są podobne, a różnica polega na sposobie weryfikacji. Przyjrzyjmy się dziś bliżej tym dwóm znakomitym rozwiązaniom rozszerzającym, porównajmy ich zalety i wady w konkretnym procesie wdrożenia i aktywnie wyczekujmy idealnego modelu rozwiązania rozszerzającego Ethereum nowej generacji.
Rozszyfrowanie układu układu Optymizmu i ZK
Optymizm
Optymistyczny Rollup, jak sama nazwa wskazuje, wykorzystuje mechanizm „optymistyczny” - Zabezpieczenia przed oszustwami. System domyślnie ustawia niezawodność realizacji danych transakcji i od razu przejdzie w okres oczekiwania bez skutecznej weryfikacji. W okresie oczekiwania, jeśli jakikolwiek węzeł zgłosi sprzeciw i udowodni, że jest to transakcja złośliwa, transakcja zostanie anulowana; nie ma sprzeciwu, transakcja zostanie sfinalizowana i zapisana po upływie okresu oczekiwania w bloku. Rozwiązanie transakcyjne „odporne na oszustwa” eliminuje potrzebę weryfikacji wdrożenia na dużą skalę, oszczędzając w ten sposób zasoby obliczeniowe i zapewniając dokładność transakcji.
W Optimistic Rollup najpopularniejszymi rozwiązaniami są Arbitrum i Optymizm. Chociaż firma Optimism jako pierwsza wynalazła protokół Optimistic Rollup zgodny z EVM, Arbitrum zyskał przewagę w przypadku spóźnionego gracza ze względu na opóźnienie w uruchomieniu sieci głównej.
Optymizm: pojedynczy, nieinteraktywny dowód na oszustwo
Optimism wykorzystuje inteligentne kontrakty do przenoszenia danych transakcyjnych z głównego łańcucha Ethereum na warstwę 2, gdzie sekwencer może połączyć wiele transakcji w partię, a następnie przesłać partię z powrotem do głównego łańcucha za pomocą pojedynczej transakcji. Sekwencer wykonuje odpowiedni proces optymistycznie, zakładając, że wszystkie transakcje są ważne. System wyznacza tygodniowy okres oczekiwania, podczas którego można zgłosić wszelkie wątpliwości, a w przypadku stwierdzenia nieprawidłowości wygenerowane zostanie zaświadczenie o oszustwie.
Arbitrum: wielorundowe interaktywne fałszywe dowody
Arbitrum został uruchomiony w głównej sieci Ethereum 28 maja 2021 r. Nie ma dużej różnicy w ogólnym procesie realizacji. Głównym powodem jest to, że weryfikatorzy i pretendenci Arbitrum w dalszym ciągu dzielą kontrowersyjne etapy poprzez dychotomię w ramach łańcucha, dopóki zakres sporu nie zostanie zredukowany do konkretnego etapu, a następnie do łańcucha L1. Określ odpowiednie kroki i skutecznie rozwiązuj spory. Dlatego w porównaniu do Optimism Arbitrum może przenosić większą pojemność transakcyjną i osiągać dokładniejsze „śledzenie źródła”.
ZK Rollup
ZK Rollup (dowód wiedzy zerowej) – koncepcja ta została wprowadzona przez badaczy z MIT w 1980 roku i była kiedyś nazywana „matematyką księżycową”.
ZK Rollup to rozwiązanie skalujące poprzez dowód ważności z wiedzą zerową. Przetwarza transakcje poza łańcuchem partiami i generuje kryptograficzne dowody ważności w celu sprawdzenia autentyczności transakcji. Te dowody ważności dodają partie transakcji do łańcucha bloków L1, które można szybko zweryfikować za pomocą kontraktów L1, podczas gdy nieprawidłowe partie są natychmiast odrzucane.
Jeśli rollupy Optymistyczne zakładają, że wszyscy zaangażowani w transakcję robią wszystko w dobrej wierze, ZK Rollups dokłada wszelkich starań, aby tak właśnie było. Obecnie układ ZK Rollup obejmuje głównie Hermez, ZKSync itp.
Hermez: Generowanie zwięzłych, nieinteraktywnych argumentów opartych na wiedzy
Hermez może generować kryptograficzne dowody SNARK (Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge) z możliwością skalowania Ethereum do 2000 transakcji na sekundę. System opiera się głównie na koordynatorze, który przetwarza i generuje certyfikaty ważności. Koordynator jest wybierany w drodze aukcji, a zarejestrowane węzły sieci będą ubiegać się o zostanie kolejnym koordynatorem. Obecnie zespół Hermez ogłosił, że opracowuje maszynę wirtualną Ethereum o zerowej wiedzy (ZKEMV), której celem jest pełna kompatybilność z kodem operacyjnym.
ZKSync: Generowanie zwięzłych, nieinteraktywnych argumentów opartych na wiedzy
ZKSync opisuje swój projekt jako silnik skalujący i zapewniający prywatność, który umożliwia transfery niskogazowe tokenów Ether i ERC-20 w Ethereum. W ZKSync tylko jeden walidator przetwarza partię i generuje dowody ważności. Uruchomiono ZKSync 2.0 jako rozwiązanie zapewniające dostępność danych poza łańcuchem, służące do potwierdzania zobowiązań i dostępności danych, przy jednoczesnym zapewnieniu, że opiekunowie nie będą mogli ukraść środków.
Optymizm VS ZK: Kto jest lepszy?
Od momentu wejścia na rynek Optimism i ZK weszły dwiema różnymi ścieżkami rozwiązań ekspansji. Dowód na fałszerstwo i dowód ważności odpowiadają różnym potrzebom programistów i użytkowników, pokazując w ten sposób ich odpowiednie „atrybuty najważniejsze” pod względem przepustowości, terminowości, kosztów i innych aspektów. W szczególności możesz pomyśleć o potrzebach różnych scenariuszy rozwoju w oparciu o następujące aspekty i dokonać odpowiednich wyborów między nimi.
Próg rozwoju i koszt użytkowania
Optymizm eliminuje potrzebę wdrażania weryfikacji na dużą skalę i oszczędza wiele etapów rozwoju, zakładając, że wszystkie transakcje są ważne i publikując te informacje weryfikacyjne w warstwie bazowej. W optymistycznych okolicznościach tego rodzaju korzyść może znacznie obniżyć próg rozwoju personelu technicznego bez wykonywania dodatkowej pracy, oszczędzając dużo czasu, energii i pieniędzy. Jeśli programiści chcą rozpocząć korzystanie z rozwiązań typu Rollup w krótkim czasie, Optimism jest pierwszym wyborem. Dane pokazują, że Optimistim może zapewnić poprawę skalowalności nawet 10-100-krotną.
Dla porównania, ZK Rollup musi dostarczać certyfikaty ważności i przesyłać je jeden po drugim do sieci głównej. Ten krok stwarza znacznie większe trudności w rozwoju technicznym niż Optimism. Początkujący programiści często napotykają błędy podczas próby użycia ZK Rollup, co z kolei zmniejsza wydajność rozbudowy i prędkość działania.
Inteligentna egzekwowalność umów
Optymizm jest wysoce interoperacyjny i może również realizować inteligentne kontrakty. Dzięki temu Optimism ma więcej miejsca na elastyczne działania na L2. Dzięki wspólnemu udziałowi użytkowników, działania Optimism są bardziej „godne zaufania”, zyskując w ten sposób dodatkowe korzyści, takie jak lepsza ochrona danych i pewne prawa obu stron transakcji. Warto wspomnieć, że większość osób w zespołach takich jak Fuel, OMGX, Cartesi itp. również próbuje opracować wersję swoich rollupów kompatybilną z EVM, aby uczynić Optimism bardziej elastycznym i wydajnym.
ZK Rollup obecnie ogranicza się głównie do prostych transakcji, co niesie ze sobą wiele ograniczeń w rozwoju ZK Rollup. Dlatego obecnie ZK może obsługiwać dowolny inteligentny kontrakt napisany w Solidity jedynie za pośrednictwem maszyny wirtualnej kompatybilnej z EMV opracowanej przez ZKSync i rozszerzać swoją przestrzeń aplikacyjną. Możesz też wykorzystać Loopring, Hermez i ZKTube, aby rozszerzyć skalę płatności, wprowadzić funkcje prywatności i nie tylko.
Skuteczność realizacji wypłat środków
Jako mechanizm chroniący transakcje użytkowników i zapewniający dowód praw, szybkość wypłaty środków po transakcjach jest również kluczem do wyboru programistów i użytkowników. Z tego punktu widzenia ZK Rollup faktycznie ma przewagę. Proces rozstrzygania sporów w Optimistim jest uciążliwy i wszyscy uczestnicy muszą mieć wystarczająco dużo czasu na przedstawienie dowodu oszustwa przed sfinalizowaniem transakcji. To przecież dość długi okres czasu, gwarantujący, że w najgorszym przypadku nadal będzie można składać odwołania w przypadku nieuczciwych transakcji. Wypłata środków z Optimistim może zająć tydzień lub dwa.
Natomiast w ZK Rollup nie ma problemu długich wypłat, bo dopóki paczka Rollupu zostanie złożona na warstwę 1 wraz z certyfikatem ważności, środki można wypłacić. To wirtualnie oszczędza czas i koszty użytkowników, przyspiesza przepływ większej liczby transakcji i poprawia ogólną wydajność środowiska handlowego.
Siła bezpieczeństwa i ochrony prywatności
Obecnie ZK Rollup wykorzystuje skomplikowane obliczenia matematyczne i kryptografię, aby mieć pewność, że transakcje zostaną „rozliczone” w głównym łańcuchu ETH, który z natury rzeczy różni się od Optimistim pod względem weryfikacji. Podobnie jak SNARK, STARK, PLONK i DARK, te strategie sprawdzające wdrożone w ZK Rollup obejmują odpowiednią siłę bezpieczeństwa i zabezpieczenie przed ryzykiem w zakresie śladu danych, czasu dowodu, czasu weryfikacji, ryzyka zmowy itp.
Można zauważyć, że w porównaniu do prostych fałszywych certyfikatów, ZK ustanowiło wiele gwarancji i mechanizmów weryfikacji w zakresie bezpieczeństwa i ochrony prywatności, aby zapewnić rygorystyczną i przemyślaną weryfikację transakcji. Na przykład firma Aztec koncentruje się na wprowadzeniu funkcji prywatności do swojej technologii ZK Rollup, aby ulepszyć mechanizm prywatności ZK Rollup.
Optymizm i ZK z niecierpliwością czekają na rok 2023
Jak widzimy, Optymizm i ZK mają swoje zalety jako rozwiązania typu rollup. W nowym roku nadal będą wprowadzać innowacje i iterować własnymi ścieżkami. Być może możemy spodziewać się, że dwa plany ekspansji Optimism i ZK zostaną zastosowane w bardziej rzeczywistych projektach w 2023 r., nadal wspierając rozwój Ethereum.
Na razie możemy jedynie stwierdzić, że warstwa 2 odegra ważną rolę w uczynieniu Ethereum bardziej skalowalnym, ale które rozwiązanie Rollup jest lepsze? Nie może być jasnego stwierdzenia. Nie ma wątpliwości, że Optmism i ZK podejmą dalsze działania optymalizacyjne, aby stać się „czarnym koniem” Rollupa w świecie Web3.
Być może w dłuższej perspektywie, wraz z ciągłym rozwojem technologii związanych z ZK, ograniczenia ZK Rollup zostaną przełamane i wyłoni się duży potencjał aplikacyjny. Mamy również nadzieję, że w przyszłości te dwa rozwiązania Rollup będą mogły uzupełniać się nawzajem, integrować takie czynniki, jak bezpieczeństwo, prywatność, koszt terminowości i próg rozwoju, w produkty o wyższej jakości i otwierać nowy świat. Jak widzimy, Optymizm i ZK mają swoje zalety jako rozwiązania typu rollup. W nowym roku nadal będą wprowadzać innowacje i iterować własnymi ścieżkami. Być może możemy spodziewać się, że dwa plany ekspansji Optimism i ZK zostaną zastosowane w bardziej rzeczywistych projektach w 2023 r., nadal wspierając rozwój Ethereum.
Referencje:
Optymistyczny, zk-Rollups, L3... Dokąd dotarły obecnie badania nad skalowalnością Ethereum?
https://techflowpost.mirror.xyz/DCQiiuK5_p2UhF32jCVk3ZmHy-B15qNXXuvK1guaMZk
Droga Ethereum do ekspansji
https://juejin.cn/post/7127205065839869959
Głębokość | Jak zrozumieć perspektywy i różnice pomiędzy ZK a Optymistycznym Rollupem?
Optymistyczne pakiety zbiorcze VS ZK zbiorcze: sześć najbardziej ekscytujących projektów skalowania warstwy 2 Ethereum
Przyszłość optymizmu: aktualizacja Bedrock, decentralizacja Rollup i zintegrowane rozwiązanie ZK
Popularnonaukowe |. ZK Rollup i Optymistyczny Rollup
Status konkurencyjny i wyzwania L2 Rollup