Những ý chính
ZK-rollups là một giải pháp mở rộng quy mô Layer 2, gom nhiều giao dịch ngoài chuỗi và gửi một bằng chứng mật mã gọn nhẹ (compact) lên chuỗi chính Ethereum.
Chúng sử dụng các bằng chứng không tri thức (zero-knowledge proofs) để xác nhận giao dịch hợp lệ mà không cần chia sẻ chi tiết của từng giao dịch, qua đó cho phép hoàn tất nhanh và bảo mật vững chắc.
So với optimistic rollups, ZK-rollups không cần thời gian tranh chấp kéo dài, vì vậy tiền có thể được rút về nhanh hơn về tiềm năng.
Nâng cấp EIP-4844 của Ethereum vào tháng 3 năm 2024 đã giới thiệu một định dạng lưu trữ dữ liệu mới gọi là blobs, giúp giảm đáng kể chi phí giao dịch trên nhiều mạng ZK-rollup.
ZK-rollups phức tạp hơn để xây dựng so với optimistic rollups, nhưng chúng đang dần trở nên thực tiễn hơn khi công nghệ zkEVM trưởng thành.
Giới thiệu
Các blockchain như Ethereum chỉ có thể xử lý giới hạn số lượng giao dịch mỗi giây. Thách thức về khả năng mở rộng này dẫn đến tắc nghẽn mạng, thời gian xác nhận chậm hơn và phí giao dịch cao hơn khi nhu cầu tăng lên. Việc giải quyết vấn đề này là một trong những mục tiêu quan trọng trong lĩnh vực blockchain.
Tồn tại hai hướng tiếp cận chính: giải pháp Layer 1 và Layer 2. Giải pháp Layer 1 nâng cấp chính bản thân blockchain. Giải pháp Layer 2 xây dựng một khung riêng trên lớp chuỗi hiện có, xử lý giao dịch ngoài chuỗi trước khi đối chiếu kết quả lên lớp nền. ZK-rollups là một trong những giải pháp Layer 2 đầy triển vọng hiện nay.
ZK-Rollups là gì?
ZK-rollups là một dạng giải pháp Layer 2 gom, hay "cuộn gộp" (roll up), hàng trăm giao dịch thành một lô duy nhất. Lô này được xử lý ngoài chuỗi Ethereum chính, và chỉ một bản tóm tắt kèm theo bằng chứng mật mã được gửi lên on-chain. Bằng chứng xác nhận rằng tất cả giao dịch trong lô đều hợp lệ mà không tiết lộ toàn bộ chi tiết của từng giao dịch.
Chữ "ZK" trong ZK-rollups viết tắt của zero-knowledge (không tri thức). Điều này đề cập đến loại bằng chứng mật mã được sử dụng, gọi là zero-knowledge proof. Các bằng chứng này cho phép một bên xác nhận tính đúng đắn của một mệnh đề với bên khác mà không tiết lộ bất kỳ thông tin bổ sung nào về mệnh đề đó.
Vì ZK-rollups xác minh mọi giao dịch bằng các bằng chứng này trước khi cam kết lên chuỗi chính, chúng không cần thời gian tranh chấp. Điều này giúp thời gian hoàn tất cuối cùng nhanh hơn so với optimistic rollups, vốn giả định giao dịch hợp lệ và dựa vào các thách thức gian lận sau đó.
Zero-Knowledge Proofs là gì?
Zero-knowledge proofs (ZKPs) là một kỹ thuật mật mã giúp một bên chứng minh (prover) thuyết phục bên kiểm chứng (verifier) rằng một mệnh đề là đúng mà không chia sẻ thêm bất kỳ thông tin nào. Để một bằng chứng hợp lệ, nó phải thỏa mãn ba điều kiện.
Tính đầy đủ (Completeness): nếu mệnh đề đúng và cả hai bên đều trung thực, bằng chứng sẽ luôn xác nhận điều đó.
Tính đúng đắn/độ tin cậy (Soundness): một bên chứng minh gian dối không thể thuyết phục bên kiểm chứng trung thực rằng một mệnh đề sai là đúng.
Tính không tri thức (Zero-knowledge): bên kiểm chứng chỉ biết mệnh đề đúng, không có thêm thông tin nào khác về dữ liệu gốc.
ZKPs được dùng trong ZK-rollups để chứng minh rằng một lô giao dịch đã được xử lý đúng. Bản thân bằng chứng có kích thước gọn và có thể được xác minh nhanh trên chuỗi, đó là lý do khiến ZK-rollups hiệu quả.
ZK-Rollups hoạt động như thế nào?
ZK-rollups sử dụng hai thành phần chính: các smart contract trên chuỗi chính và các máy ảo (virtual machines) ngoài chuỗi. Các hợp đồng on-chain lưu trữ các block của rollup, xử lý nạp tiền và xác minh các bằng chứng mật mã do rollup gửi lên. Các máy ảo off-chain đảm nhiệm toàn bộ việc thực thi giao dịch, tách khỏi Ethereum.
Khi người dùng gửi giao dịch đến một ZK-rollup, một nhà vận hành mạng sẽ thu thập chúng thành một lô. Nhà vận hành xử lý lô đó ngoài chuỗi và tạo ra một bằng chứng tính đúng đắn, xác nhận rằng tất cả giao dịch đã được thực thi chính xác. Sau đó, bằng chứng này được gửi lên chuỗi chính của Ethereum để được xác minh.
Xác minh trên Ethereum diễn ra nhanh vì chuỗi chỉ cần kiểm tra bằng chứng (proof), không phải phát lại từng giao dịch. Sau khi được chấp nhận, trạng thái mới của rollup được ghi lại trên Ethereum, mang lại cho nó các đảm bảo bảo mật tương tự như chuỗi chính.
ZK-Rollups Sau EIP-4844
Tháng 3 năm 2024, Ethereum kích hoạt EIP-4844, còn được gọi là proto-danksharding. Nâng cấp này giới thiệu một loại hình thức lưu trữ dữ liệu mới gọi là blobs, được thiết kế riêng cho dữ liệu của rollup. Blobs rẻ hơn để lưu trữ so với dữ liệu giao dịch thông thường và tự động bị xóa khỏi chuỗi sau một thời gian nhất định.
Tác động đối với ZK-rollups là rất đáng kể. Phí giao dịch trên các mạng ZK-rollup lớn giảm mạnh sau EIP-4844, trong một số trường hợp giảm hơn 80%. Điều này khiến các mạng ZK-rollup trở nên thiết thực hơn cho việc sử dụng hằng ngày, bao gồm cả các giao dịch nhỏ trước đây không hiệu quả về chi phí.
Ưu và nhược điểm của ZK-Rollups
Ưu điểm
Hoàn tất nhanh hơn: giao dịch được xác minh ngay lập tức bằng các bằng chứng tính đúng đắn (validity proofs), không cần thời gian chờ để xảy ra tranh chấp.
Bảo mật mạnh: ZK-rollups kế thừa bảo mật của Ethereum vì các bằng chứng được xác minh trực tiếp trên chuỗi. Không thể chuyển tiền trừ khi một bằng chứng hợp lệ được gửi lên.
Thông lượng cao hơn: bằng cách xử lý giao dịch ngoài chuỗi theo từng lô, ZK-rollups có thể xử lý nhiều giao dịch mỗi giây hơn đáng kể so với lớp nền tảng.
Phí thấp hơn: việc gom lô làm giảm chi phí trên mỗi giao dịch, đặc biệt sau khi nâng cấp EIP-4844 làm giảm chi phí lưu trữ dữ liệu.
Hạn chế
Phức tạp: ZK-rollups đòi hỏi nhiều công sức về mặt kỹ thuật để xây dựng và cần kiến thức chuyên sâu về mật mã học.
Thách thức về khả năng tương thích EVM: không phải mọi triển khai ZK-rollup đều hỗ trợ đầy đủ Máy ảo Ethereum (Ethereum Virtual Machine), điều này có thể giới hạn loại ứng dụng có thể chạy trên chúng. Xu hướng này đang được cải thiện khi công nghệ zkEVM tiến bộ.
Rủi ro tập trung hóa: nhiều mạng ZK-rollup vẫn dựa vào một nhà vận hành hoặc sequencer duy nhất để gom lô giao dịch, điều này có thể tạo ra một điểm tập trung.
ZK-Rollups vs. Optimistic Rollups
Phương án thay thế chính cho ZK-rollups là optimistic rollups. Cả hai đều gom giao dịch ngoài chuỗi, nhưng cách xác minh của chúng khác nhau. Optimistic rollups mặc định coi mọi giao dịch đều hợp lệ. Chúng công bố dữ liệu giao dịch và cho phép một khoảng thời gian thách thức, thường khoảng bảy ngày, trong đó bất kỳ ai cũng có thể gửi bằng chứng gian lận (fraud proof) để tranh chấp một giao dịch không hợp lệ.
ZK-rollups đi theo hướng ngược lại. Mỗi lô bao gồm một bằng chứng tính đúng đắn (validity proof) xác nhận rằng tất cả giao dịch đã được xử lý chính xác. Không có thời gian tranh chấp, vì vậy tiền có thể được rút về chuỗi chính nhanh hơn tiềm năng ngay khi bằng chứng được chấp nhận.
Optimistic rollups nhìn chung dễ xây dựng hơn và đã được áp dụng rộng rãi hơn, nhưng ZK-rollups mang lại các lợi thế về bảo mật và tốc độ hoàn tất (finality). Khi công nghệ zkEVM trưởng thành, ZK-rollups đang dần trở thành lựa chọn thực tiễn hơn cho việc thực thi hợp đồng thông minh đa mục đích.
Ví dụ về ZK-Rollup
Một số mạng ZK-rollup đã triển khai trên Ethereum. zkSync Era mở cửa cho công chúng vào tháng 3 năm 2023 và giới thiệu một zkEVM bản địa, cho phép các hợp đồng thông minh Ethereum tiêu chuẩn chạy trên rollup. StarkNet sử dụng một hệ thống bằng chứng khác gọi là STARKs và hỗ trợ nhiều loại ứng dụng phi tập trung. Polygon zkEVM ra mắt năm 2023 và được thiết kế để tương thích với các công cụ Ethereum hiện có.
Trên BNB Chain, zkBNB là một ZK-rollup được xây dựng riêng để hỗ trợ token không thể thay thế (NFTs) và các ứng dụng giao dịch với chi phí thấp hơn và thông lượng cao hơn so với chuỗi chính.
Mỗi mạng này đưa ra các lựa chọn đánh đổi khác nhau về tốc độ tạo bằng chứng, khả năng tương thích EVM và mức độ phi tập trung. Hệ sinh thái tiếp tục phát triển, và các triển khai mới có thể mang lại cải thiện hơn nữa về chi phí và hiệu năng.
Câu hỏi thường gặp (FAQ)
Sự khác biệt chính giữa ZK-rollups và optimistic rollups là gì?
ZK-rollups xác minh mọi giao dịch bằng một bằng chứng mật mã trước khi cam kết lên chuỗi chính. Optimistic rollups giả định giao dịch hợp lệ và chỉ kiểm tra nếu có ai đó đưa ra tranh chấp trong khoảng thời gian thách thức. ZK-rollups nhìn chung cung cấp finality nhanh hơn, trong khi optimistic rollups hiện tại đơn giản hơn về mặt triển khai.
ZK-rollups có an toàn để sử dụng không?
ZK-rollups dựa trên các bằng chứng toán học được xác minh trên chuỗi chính, điều này tạo nên mô hình bảo mật mạnh mẽ. Tuy nhiên, hầu hết các mạng ZK-rollup hiện tại vẫn phụ thuộc vào các sequencer tập trung để sắp xếp thứ tự giao dịch, và các lỗi trong smart contract có thể tạo ra rủi ro. Như với bất kỳ công nghệ nào đang trong giai đoạn phát triển tích cực, người dùng nên tự nghiên cứu trước khi sử dụng bất kỳ mạng cụ thể nào.
EIP-4844 đã ảnh hưởng thế nào đến phí của ZK-rollup?
EIP-4844, được kích hoạt trên Ethereum vào tháng 3 năm 2024, giới thiệu lưu trữ dữ liệu dạng blob rẻ hơn so với dữ liệu on-chain thông thường. Vì các ZK-rollups công bố dữ liệu giao dịch đã được nén lên Ethereum, chúng được hưởng lợi trực tiếp từ việc giảm chi phí này. Nhiều mạng ZK-rollup đã chứng kiến phí giảm đáng kể sau nâng cấp này.
zkEVM là gì?
zkEVM là một ZK-rollup tương thích với Ethereum Virtual Machine. Điều này có nghĩa là các nhà phát triển có thể triển khai các hợp đồng thông minh Ethereum trên rollup mà không cần thay đổi lớn trong code. Các dự án khác nhau đạt được mức độ tương thích EVM khác nhau, kèm theo các đánh đổi về hiệu năng và tốc độ tạo bằng chứng.
Lời kết
ZK-rollups là một trong những cách tiếp cận về khả năng mở rộng (scalability) blockchain có tính tinh vi về mặt kỹ thuật nhất. Bằng cách sử dụng các bằng chứng không tri thức để xác minh các lô giao dịch, chúng có thể mang lại finality nhanh, bảo mật mạnh và mức phí thấp hơn một cách đáng kể so với việc thực hiện giao dịch trực tiếp trên Ethereum.
Công nghệ đã trưởng thành đáng kể kể từ năm 2022. EIP-4844 đã giảm mạnh chi phí dữ liệu, các triển khai zkEVM đã trở nên mạnh mẽ hơn, và nhiều mạng ZK-rollup hiện đã hoạt động với lượng người dùng sử dụng đáng kể. Vẫn còn thách thức xoay quanh phi tập trung và khả năng tương thích EVM đầy đủ, nhưng quá trình phát triển vẫn đang tiếp diễn.
Nếu bạn quan tâm đến cách Ethereum mở rộng, việc hiểu ZK-rollups sẽ cung cấp bối cảnh hữu ích về hướng đi có thể của hệ sinh thái.
Đọc thêm
Optimistic vs. Zero-Knowledge Rollups: Khác biệt là gì?
zkEVM là gì và nó có thể giúp tăng cường hệ sinh thái Ethereum như thế nào?
Giải pháp mở rộng Layer 1 (Lớp 1) vs. Layer 2 (Lớp 2) cho Blockchain
Proof không cần biết (Zero-Knowledge Proof) là gì và nó ảnh hưởng thế nào đến Blockchain?
Cải thiện tính minh bạch của Crypto với Zero-Knowledge Proof
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Nội dung này được cung cấp cho bạn theo cơ sở "như hiện có" (as is) chỉ nhằm mục đích thông tin chung và/hoặc giáo dục, không có bất kỳ tuyên bố hoặc bảo đảm nào dưới bất kỳ hình thức nào. Nội dung này không nên được hiểu là lời khuyên mang tính tài chính, pháp lý hoặc tư vấn chuyên nghiệp khác, và cũng không nhằm mục đích khuyến nghị mua bất kỳ sản phẩm hay dịch vụ cụ thể nào. Bạn nên tìm lời khuyên từ các chuyên gia phù hợp. Nếu nội dung được đóng góp bởi bên thứ ba, vui lòng lưu ý rằng các quan điểm được thể hiện thuộc về bên đóng góp thứ ba đó, và không nhất thiết phản ánh quan điểm của Binance Academy. Giá tài sản kỹ thuật số có thể biến động. Giá trị khoản đầu tư của bạn có thể tăng hoặc giảm và bạn có thể không nhận lại đúng số tiền đã đầu tư. Bạn hoàn toàn chịu trách nhiệm cho các quyết định đầu tư của mình và Binance Academy không chịu trách nhiệm đối với bất kỳ khoản lỗ nào bạn có thể gặp phải. Để biết thêm thông tin, vui lòng xem Điều khoản Sử dụng, Cảnh báo Rủi ro và Điều khoản của Binance Academy.