Blockchain của Ethereum, mặc dù mang tính cách mạng, đã gặp phải những thách thức đáng kể về khả năng mở rộng quy mô do tính phổ biến ngày càng tăng của nó. Tuy nhiên, các giải pháp sáng tạo như ZK-Rollups hiện đang giúp Ethereum có thể xử lý nhiều giao dịch hơn mỗi giây, giảm phí gas và cải thiện khả năng mở rộng quy mô tổng thể.

Bài viết này đi sâu vào một số dự án thú vị nhất sử dụng ZK-Rollups trên mạng Ethereum. Mỗi dự án này đều mang đến những thuộc tính độc đáo, chứng minh tính linh hoạt và tiềm năng của ZK-Rollups như một giải pháp mở rộng lớp 2.

ZK rollup là gì?

ZK-Rollups là giải pháp mở rộng Ethereum Layer-2 sử dụng zero-knowledge proofs để gom nhiều giao dịch thành một proof duy nhất sau đó được đăng trên mạng chính Ethereum. Mỗi giao dịch trong ZK-Rollup đều hoàn toàn hợp lệ và mạng chính Ethereum có thể tin tưởng điều này mà không cần phải xác thực từng giao dịch riêng lẻ, do đó giảm lượng tài nguyên tính toán cần thiết. Điều này làm tăng đáng kể thông lượng của Ethereum, giảm tắc nghẽn và giảm phí giao dịch.

Về bản chất, ZK-Rollup di chuyển tính toán ra khỏi chuỗi và chỉ để lại dữ liệu cần thiết trên chuỗi, dẫn đến giảm đáng kể phí gas. Quan trọng là công nghệ này giúp duy trì mức độ bảo mật cao bằng cách duy trì lớp dữ liệu khả dụng trên chuỗi. Điều này đảm bảo rằng ngay cả khi lớp ZK-Rollup ngoại tuyến, người dùng vẫn có thể rút tiền của mình.

Một trong những lợi thế chính của ZK-Rollups so với các giải pháp Layer-2 khác là chúng duy trì khả năng tương thích hoàn toàn với Ethereum, nghĩa là các nhà phát triển có thể tận dụng kiến ​​thức và công cụ hiện có của họ. Ngoài ra, chúng cung cấp tính cuối cùng, nghĩa là khi một giao dịch được đưa vào ZK-Rollup, thì giao dịch đó là cuối cùng và không thể đảo ngược.

Nhìn chung, ZK-Rollups được xem là một trong những giải pháp triển vọng nhất cho các vấn đề về khả năng mở rộng của Ethereum, cung cấp các giao dịch nhanh hơn và rẻ hơn trong khi vẫn duy trì mức độ bảo mật và phi tập trung cao.

Các dự án ZK Rollup hàng đầu năm 2023

Một số giao thức, chẳng hạn như giao thức vay và cho vay và sàn giao dịch phi tập trung (DEX), đã trở thành đa chuỗi. Điều này có nghĩa là chúng hỗ trợ nhiều Layer-2 dựa trên ZK-Rollup, cung cấp cho người dùng nhiều lựa chọn khác nhau để giảm phí giao dịch và đạt được thời gian giao dịch nhanh hơn và tính cuối cùng.

Chúng tôi đã liệt kê một số dự án hàng đầu trên thị trường sử dụng công nghệ ZK-Rollup để mở rộng quy mô.

Đa giác

Ban đầu được ra mắt vào năm 2017 với tên gọi Matic Network, Polygon là đứa con tinh thần của các nhà phát triển Ethereum là Sandeep Nailwal, Anurag Arjun, Jaynti Kanani và Mihailo Bjelic.

Polygon tận dụng ZK-Rollups để tăng khả năng mở rộng, mặc dù ZK-Rollups thông thường đặt ra một số hạn chế như yêu cầu thời gian đáng kể. Ứng dụng khéo léo của bằng chứng đệ quy của Polygon giúp giảm thiểu thách thức này. Không giống như các blockchain dựa trên ZK-Rollup thông thường tạo ra bằng chứng cho một giao dịch duy nhất tại một thời điểm, Polygon có khả năng tạo bằng chứng cho từng giao dịch theo lô trước khi gửi lô đó đến mạng chính Ethereum.

Cấu trúc độc đáo của ZK-Rollups của Polygon giúp mạng nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với phần lớn các giải pháp mở rộng quy mô ZK-Rollup khác, loại bỏ nhu cầu về thiết bị chuyên dụng cho các trình xác thực. Thật vậy, một số bằng chứng trên mạng đang phát triển, Polygon Zero, nhỏ gọn tới 45kb, tạo ít áp lực hơn đáng kể lên hiệu suất blockchain so với các giải pháp mở rộng quy mô thay thế.

ZK-Rollup của Polygon khác biệt so với hầu hết các đối tác Layer-2 ở chỗ chúng hoàn toàn tương thích với Ethereum, do đó, các nhà phát triển không cần phải thành thạo ngôn ngữ mới để viết kịch bản cho hợp đồng thông minh của Polygon, không giống như các giải pháp thay thế Layer-2 như StarkNet.

Polygon hoạt động bằng cách tạo ra nhiều “chuỗi cam kết”, có phần tương tự như chuỗi phụ, nhưng có chức năng riêng biệt, rút ​​phần lớn bảo mật của họ từ mạng chính Ethereum.

StarkNet/StarkEx

StarkNet và StarkEx đều là sản phẩm sáng tạo của Starkware, một công ty được thành lập vào năm 2017 bởi Alessandro Chiesa và Eli Ben-Sasson.

StarkNet là một blockchain Layer-2 dựa trên ZK-Rollup phi tập trung khác. Tuy nhiên, không giống như Polygon, các nhà phát triển mạo hiểm vào StarkNet phải thành thạo ngôn ngữ lập trình Cairo thay vì Solidity, điều này có thể làm phức tạp quá trình giới thiệu các nhà phát triển mới. Tuy nhiên, để vượt qua rào cản này, các trình biên dịch từ Solidity sang Cairo và các ngôn ngữ lập trình phổ biến khác đang được phát triển.

StarkNet, tương tự như các chuỗi khác dựa trên ZK-Rollup, đóng gói nhiều giao dịch Lớp 2 thành một giao dịch Ethereum duy nhất, giúp tăng tốc độ giao dịch đồng thời cắt giảm phí gas.

Cùng một nhóm đã phát triển StarkNet cũng đã tạo ra StarkEx, một blockchain riêng biệt khác. StarkNet tạo điều kiện cho sự phát triển dApp công khai, trong khi StarkEx đóng vai trò là giải pháp mở rộng SaaS (phần mềm dưới dạng dịch vụ) được thiết kế riêng cho các sàn giao dịch tiền điện tử phi tập trung (DEX), cho phép các sàn giao dịch cắt giảm chi phí trong khi nâng cao tốc độ và tính thanh khoản.

StarkEx mở rộng hỗ trợ cho ETH, token ERC-20 và token trên các chuỗi tương thích EVM khác, cũng như các NFT ERC-721 phổ biến trên toàn cầu. Nó cũng đang nỗ lực cung cấp hỗ trợ đúc tiền ngoài chuỗi cho các NFT động bán thay thế ERC-1155. StarkEx, đã ra mắt trên Ethereum từ giữa năm 2020, là một trong những giải pháp Lớp-2 lớn nhất của TVL (tổng giá trị bị khóa). Hiện tại, nó hỗ trợ nhiều loại dApp và giao thức.

Đồng bộ hóa ZK

Những người đứng sau ZKSync là Alexandr Vlasov và Alex Gluchowski từ Matter Labs, đơn vị đã ra mắt giải pháp này vào năm 2020.

Được thiết kế để cung cấp các giao dịch tốc độ cao (2.000+ TPS) trong khi vẫn duy trì phí gas thấp và bảo mật cao, ZKSync là giải pháp mở rộng Ethereum Layer-2. Không giống như nhiều Layer-2 khác, ZKSync cung cấp khả năng rút tiền gần như ngay lập tức vào mạng chính Ethereum Layer-1. Cần lưu ý rằng ZKSync là giao thức zk-rollup duy nhất có khả năng tương thích EVM hoàn chỉnh cho đến nay, cho phép các nhà phát triển dễ dàng triển khai lại các hợp đồng thông minh trực tiếp từ Ethereum mà không cần phải viết lại hoặc tùy chỉnh chúng cho ZKSync. Điều này tăng cường đáng kể khả năng tương tác và cắt giảm thời gian phát triển.

ZKSync có những điểm tương đồng với StarkNet và StarkEx ở một số khía cạnh, với sự khác biệt chính nằm ở loại giao thức kiểm tra được sử dụng. ZKSync sử dụng SNARK (Succinct Non-Interactive ARgument of Knowledge), trong khi StarkEx tận dụng STARK (Scalable Transparent ARguments of Knowledge).

ZK-SNARK yêu cầu thiết lập một lần trong đó một số ít nhà phát triển cần được tin tưởng để tạo mã đúng và an toàn, dẫn đến tăng cường tập trung hóa và giảm sự không tin cậy. Ngược lại, ZK-STARK sử dụng tính ngẫu nhiên có thể xác minh công khai để thiết lập các hệ thống có thể xác minh không tin cậy. STARK cũng được coi là có khả năng chống lượng tử, trong khi SNARK thì không. STARK còn hứa hẹn khả năng mở rộng được tăng cường. Do đó, ZKSync thể hiện một số nhược điểm khi so sánh với StarkNet.

Một số dự án đáng chú ý được triển khai trên blockchain ZKSync bao gồm Argent, Gitcoin, Yearn Finance, Gnosis Safe, Snapshot, Tally và 1inch Network.

X bất biến

Immutable là một nền tảng cung cấp các giải pháp lớp 2 được xây dựng trên Ethereum. Nó cung cấp cho các nhà phát triển API và công cụ dành cho nhà phát triển để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các ứng dụng trên lớp 2.

Các nhà phát triển có thể sử dụng Immutable X để tạo ra các ứng dụng nhanh, có khả năng mở rộng và an toàn cho các token không thể thay thế (NFT) và trò chơi blockchain. Ví dụ, các nhà phát triển trò chơi có thể tận dụng Immutable X để triển khai các nền kinh tế trong trò chơi tinh vi đảm bảo quyền sở hữu thực sự đối với tài sản trong trò chơi. Họ cũng có thể tận dụng các tính năng như đúc miễn phí tài sản trong trò chơi, giao dịch trong trò chơi nhanh chóng và giá cả phải chăng, ví tự lưu ký để trao quyền cho người dùng sở hữu các vật phẩm trong trò chơi của họ và sổ lệnh toàn cầu để giao dịch các vật phẩm trong trò chơi trên thị trường mở.

Ngoài ra, Immutable X phục vụ cho các nền tảng giao dịch token và tài sản bằng cách cho phép giao dịch nhanh chóng, an toàn và tiết kiệm chi phí giữa những người dùng. Nó cung cấp một sổ lệnh toàn cầu đảm bảo tính thanh khoản tối đa. Ngoài ra, các công cụ phân tích giao dịch blockchain có thể truy cập API của Immutable X để có được dữ liệu dễ truy cập về các giao dịch, giao dịch và hành vi của người dùng trong quá khứ.

Immutable đã chọn xây dựng các giải pháp của mình trên Ethereum vì danh tiếng của nó là blockchain phi tập trung, an toàn và được sử dụng rộng rãi nhất, dẫn đến các hiệu ứng mạng đáng kể. Ethereum cho phép tạo và thực hiện các hợp đồng thông minh và các ứng dụng phi tập trung mà không có bất kỳ thời gian chết, gian lận, kiểm soát hoặc can thiệp nào từ bên thứ ba.

Immutable X cung cấp hai lớp thực thi, cả hai đều sử dụng cơ chế xử lý hàng loạt ZK roll-up. ZK roll-up bao gồm hai thành phần chính: cơ chế xử lý hàng loạt ngoài chuỗi (máy ảo) tạo ra bằng chứng mật mã được nén từ một loạt giao dịch, gốc trạng thái trước đó và gốc trạng thái mới, và hợp đồng trên chuỗi lưu trữ gốc trạng thái hiện tại và xác minh tính nhất quán của lô.

Sau đây là cách hoạt động của ZK rollup trong Immutable X: Một bộ sưu tập các giao dịch Lớp 2 được gửi đến cơ chế xử lý hàng loạt, cơ chế này tạo ra bằng chứng mật mã dựa trên các giao dịch, gốc trạng thái trước đó và gốc trạng thái mới. Bằng chứng này sau đó được gửi đến hợp đồng thông minh Lớp 1 để xác minh. Hợp đồng thông minh kiểm tra xem gốc trạng thái trước đó trong bằng chứng có khớp với gốc trạng thái hiện tại của nó không. Nếu khớp, hợp đồng thông minh sẽ cập nhật gốc trạng thái hiện tại của nó thành gốc trạng thái mới của hàng loạt.

Immutable hiện cung cấp hai giải pháp Lớp 2: StarkEx, cung cấp dịch vụ xử lý hàng loạt các loại giao dịch cụ thể do Starkware tạo và duy trì, và Immutable zkEVM, một nền tảng hợp đồng thông minh cho phép bất kỳ nhà phát triển nào viết và triển khai hợp đồng thông minh cho zkEVM. Các nhà phát triển có thể truy cập các giải pháp này bằng cách đăng ký hoặc sử dụng các điểm cuối API do Immutable X cung cấp. Immutable zkEVM, được thiết kế riêng cho trò chơi, cung cấp các hợp đồng thông minh tương thích với Ethereum, thông lượng cao, chi phí thấp trong khuôn khổ zk-rollup của EVM.

Vòng lặp

Loopring là một giao thức mở rộng Layer-2 được xây dựng trên blockchain Ethereum, được thiết kế riêng cho các sàn giao dịch phi tập trung (DEX). Nó cho phép giải quyết hàng nghìn giao dịch mỗi giây trong khi cung cấp nhiều chức năng khác nhau. Ngoài việc đóng vai trò là lớp giao thức cho DEX, Loopring còn cung cấp Loopring Exchange, một nền tảng giao dịch phi lưu ký tạo điều kiện cho các giao dịch an toàn và tốc độ cao mà không mất phí gas.

Công nghệ chính đằng sau Loopring là Zero-Knowledge Proofs (ZKPs), là những cải tiến blockchain giúp gom các giao dịch lại với nhau để nâng cao hiệu quả. Bằng cách tận dụng ZKP, Loopring cho phép phát triển các DEX thông lượng cao, không lưu ký. Giao thức này cũng giới thiệu token LCR gốc, được sử dụng để thưởng cho các nhà điều hành Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup) và các nhà cung cấp thanh khoản.

Phương pháp tiếp cận của Loopring bao gồm việc triển khai Zero-Knowledge Rollups (zk-Rollups), một giải pháp Lớp 2 giúp tăng cường khả năng mở rộng bằng cách hoạt động cùng với mạng Ethereum. zk-Rollups có thể hợp nhất nhiều giao dịch thành một Zero-Knowledge Proof nhẹ, duy nhất, sau đó được xác nhận là một lô trên mạng Ethereum. Điều này làm tăng đáng kể thông lượng giao dịch so với khả năng độc lập của Ethereum. Quá trình tính toán zk-Rollup diễn ra ngoài chuỗi, trong khi dữ liệu và giao dịch cơ bản vẫn nằm trên chuỗi khối Ethereum. Bằng cách tích hợp zk-Rollups với các giao thức DEX, Loopring cho phép thực hiện các phép tính phức tạp, dẫn đến giảm phí giao dịch và cải thiện đáng kể tính thanh khoản.

Khi so sánh với các sàn giao dịch tập trung dựa trên sổ lệnh thông thường (CEX), DEX thường cung cấp phí giao dịch thấp hơn và hỗ trợ nhiều loại tài sản kỹ thuật số hơn. Tuy nhiên, các sàn giao dịch tập trung vẫn vượt trội hơn DEX về mặt thanh khoản và tốc độ giao dịch. Loopring hướng đến mục tiêu thu hẹp khoảng cách này bằng cách kết hợp zk-Rollups, mang lại lợi thế của các sàn giao dịch tập trung vào hệ sinh thái phi tập trung.

Trong mạng lưới Ethereum, zk-Rollups cung cấp khả năng xác thực các khối giao dịch nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn. Chúng liên quan đến việc đưa ít dữ liệu hơn và chỉ yêu cầu hợp đồng thông minh để xác minh bằng chứng mật mã cuối cùng, dẫn đến hiệu quả được cải thiện. Các giao dịch được xử lý thông qua zk-Rollups được lưu trữ trên chuỗi khối Ethereum dưới dạng dữ liệu tham chiếu cuộc gọi, yêu cầu ít tính toán hơn so với việc truy xuất dữ liệu từ mạng lưới. Bằng cách kết hợp các chức năng này thành một giao thức mở duy nhất, Loopring đẩy nhanh việc áp dụng công nghệ chuỗi khối bằng cách nâng cao hiệu quả trên toàn bộ hệ sinh thái Ethereum.

Phần kết luận

Các vấn đề về khả năng mở rộng trên blockchain của Ethereum đang được giải quyết trực tiếp bằng các công nghệ tiên tiến như ZK-Rollups. Như chúng tôi đã khám phá, một số dự án nổi bật đã tận dụng công nghệ này để cải thiện tốc độ giao dịch, giảm chi phí và đảm bảo an ninh trên mạng Ethereum.

Khi các giải pháp này tiếp tục phát triển và hoàn thiện, chúng hứa hẹn sẽ mở khóa toàn bộ tiềm năng của Ethereum, giúp nó dễ tiếp cận và hiệu quả hơn cho cả người dùng và nhà phát triển. Tương lai của Ethereum dường như sẽ gắn liền với sự phát triển và ứng dụng của ZK-Rollups.