ZK-Rollup

Что такое ZK-Rollup?

ZK-Rollup, также называемый zkRollup или роллапом с нулевым разглашением, — это решение масштабирования блокчейна второго уровня (Layer 2), которое обрабатывает множество транзакций офчейн и отправляет криптографические доказательства достоверности в базовый блокчейн.

Часть «ZK» означает zero-knowledge («нулевое разглашение»), а «rollup» означает, что множество транзакций объединяются, сжимаются и сворачиваются в одно обновление состояния.

В криптовалюте ZK-Rollups в основном используются для снижения комиссий за транзакции, увеличения пропускной способности и сохранения высокой безопасности путем привязки результатов транзакций к уровню расчетов.

ZK-Rollup не требует от базовой сети повторного исполнения каждой транзакции в пакете.

Вместо этого он отправляет математическое доказательство, подтверждающее корректную обработку пакета.

Базовая сеть проверяет это доказательство через смарт-контракт.

Если доказательство действительно, новое состояние роллапа принимается.

Если доказательство недействительно, обновление отклоняется.

Именно поэтому ZK-Rollups часто называют роллапами достоверности.

В официальной документации Ethereum о роллапах с нулевым разглашением объясняется, что ZK-Rollups увеличивают пропускную способность, перенося вычисления и хранение состояния офчейн и публикуя доказательства и отдельные данные на базовом уровне.

Для пользователей криптовалюты простое объяснение таково: ZK-Rollup помогает блокчейну обрабатывать больше операций без необходимости платить высокие расходы базового уровня за каждую транзакцию.

Как работает ZK-Rollup

ZK-Rollup обычно включает пользователей, секвенсор, офчейн-среду исполнения, прувер, контракт-верификатор, мост и систему доступности данных.

Пользователи отправляют транзакции в роллап, а не направляют каждую транзакцию непосредственно в базовую сеть.

Секвенсор упорядочивает эти транзакции и группирует их в пакеты.

Среда исполнения роллапа обрабатывает пакет и обновляет балансы, хранилище смарт-контрактов и состояния аккаунтов.

После обработки транзакций прувер создает доказательство достоверности.

Это доказательство подтверждает, что новое состояние создано в соответствии с правилами роллапа.

Затем доказательство отправляется в контракт-верификатор в базовой сети.

Контракт-верификатор проверяет доказательство.

Если доказательство проходит проверку, новое обязательство состояния роллапа становится действительным.

Это позволяет роллапу обрабатывать множество транзакций, тогда как базовая сеть проверяет только компактное доказательство и хранит важные данные или обязательства.

Главное преимущество состоит в том, что проверка намного дешевле повторного исполнения всех транзакций на базовом уровне.

Поэтому ZK-Rollups являются важной частью масштабирования криптоинфраструктуры.

Почему ZK-Rollups важны для крипторынка

ZK-Rollups важны, поскольку пространство блоков в блокчейнах ограничено.

Когда слишком много пользователей одновременно хотят торговать, минтить, кредитовать, брать кредиты, использовать мосты, играть или отправлять платежи, комиссии базового уровня могут быстро вырасти.

Высокие комиссии усложняют использование криптовалюты для небольших транзакций.

ZK-Rollups помогают решить эту проблему, перенося исполнение за пределы базового уровня и сохраняя использование базового уровня для финальной проверки и расчетов.

Это может сделать децентрализованные приложения дешевле и удобнее.

Например, платежное приложение может использовать ZK-Rollup для поддержки множества недорогих переводов.

Блокчейн-игра может использовать ZK-Rollup для обработки частых перемещений внутриигровых активов.

Приложение децентрализованных финансов может использовать ZK-Rollup для снижения стоимости свопов, депозитов, выводов средств и обновлений позиций.

NFT-приложение может использовать ZK-Rollup, чтобы сделать минтинг и переводы доступнее.

Более масштабная цель — приблизить криптоприложения по удобству к обычным интернет-приложениям, сохраняя гарантии расчетов в блокчейне.

Что такое доказательство достоверности?

Доказательство достоверности — ключевая функция безопасности ZK-Rollup.

Оно подтверждает, что пакет офчейн-транзакций был исполнен корректно.

Базовой сети не нужно доверять секвенсору лишь потому, что он отправил пакет.

Секвенсор или прувер должен предоставить криптографическое доказательство действительности пакета.

Это отличается от системы, которая лишь предполагает корректность транзакций, пока кто-либо не оспорит их позднее.

При использовании доказательства достоверности корректность подтверждается до принятия обновления состояния.

Распространенные системы доказательств в инфраструктуре с нулевым разглашением включают ZK-SNARKs и ZK-STARKs.

В руководстве Ethereum по доказательствам с нулевым разглашением объясняется, что эти системы могут проверять информацию или вычисления без раскрытия всех исходных деталей.

Для ZK-Rollups важнейшим аспектом не всегда является конфиденциальность.

Главное — доказательство подтверждает корректность перехода состояния роллапа.

Поэтому ZK-Rollups могут обеспечивать масштабируемость, даже если данные транзакций не являются полностью конфиденциальными.

ZK-Rollup и zkRollup

ZK-Rollup и zkRollup обычно означают одно и то же.

ZK-Rollup — более формальное написание, которое часто лучше подходит для заголовков глоссария, образовательного контента и SEO-страниц.

zkRollup — распространенное сокращенное написание в обсуждениях разработчиков, поисковых запросах и технических сообществах.

Zero-knowledge rollup — полное описательное название.

Все три термина обозначают роллап, использующий доказательства достоверности на основе технологии доказательств с нулевым разглашением.

При планировании контента обычно лучше выбрать одну основную страницу для ZK-Rollup и естественно упомянуть варианты написания внутри нее.

Это позволяет избежать дублирования контента и каннибализации ключевых слов.

Отдельная страница zkRollup может использоваться как псевдоним, перенаправление или страница с кратким объяснением, если сайт требует отдельный URL для каждого термина глоссария.

ZK-Rollup и ZK-Rollup-as-a-Service

ZK-Rollup — это сама технология масштабирования.

ZK-Rollup-as-a-Service — это модель инфраструктурного сервиса, которая помогает проектам запускать и эксплуатировать ZK-Rollup.

Разница похожа на разницу между блокчейном и платформой, которая помогает командам развертывать блокчейны.

ZK-Rollup включает фактическую обработку транзакций, пакетирование, создание доказательств, проверку, расчеты и архитектуру доступности данных.

ZK-Rollup-as-a-Service включает инструменты, управляемую инфраструктуру, секвенсоры, пруверы, ноды, панели управления, мосты, мониторинг и поддержку развертывания.

Криптопроект может использовать ZK-Rollup-as-a-Service, чтобы запустить кастомный роллап быстрее, чем при создании всей системы с нуля.

Однако пользователям все равно следует оценивать модель безопасности самого роллапа.

Сервисная модель может упростить развертывание, но не устраняет автоматически риски, связанные с мостами, секвенсорами, пруверами, обновлениями или доступностью данных.

ZK-Rollup и масштабирование Layer 2

ZK-Rollup обычно является сетью Layer 2, поскольку работает поверх базового блокчейна.

Базовый блокчейн часто называют Layer 1.

Layer 1 обеспечивает расчеты, безопасность и финальную проверку.

Layer 2 обеспечивает более дешевое и быстрое исполнение.

Такое разделение позволяет экосистеме блокчейна масштабироваться, не заставляя каждую ноду базового уровня напрямую обрабатывать каждое действие пользователя.

Роллап выполняет операции, а базовая сеть проверяет доказательства и хранит ключевые данные или обязательства.

Эта модель важна, поскольку позволяет базовому уровню сосредоточиться на безопасности и расчетах.

Одновременно она дает приложениям больше возможностей для роста.

Масштабирование на основе роллапов стало важным направлением для блокчейн-экосистем, которые хотят поддерживать больше пользователей без отказа от проверки с минимальным доверием.

Доступность данных в ZK-Rollups

Доступность данных означает, что данные, необходимые для восстановления или проверки состояния роллапа, доступны пользователям и участникам сети.

Это одна из важнейших концепций безопасности в архитектуре роллапов.

Доказательство достоверности может подтверждать корректность перехода состояния.

Однако пользователям также нужен доступ к данным, чтобы знать балансы, проверять состояние и безопасно выйти, если что-то пойдет не так.

В официальной документации Ethereum о доступности данных объясняется, почему пользователи должны быть уверены, что данные для проверки активности блокчейна действительно доступны.

Настоящий роллап обычно публикует достаточный объем данных в базовой сети или на четко определенном уровне доступности данных.

Если важные данные скрыты или удерживаются, пользователи могут столкнуться с проблемами при выходе и проверке, даже если само доказательство действительно.

Поэтому пользователям следует спрашивать не только о том, использует ли сеть доказательства с нулевым разглашением.

Также следует выяснить, где публикуются данные, кто имеет к ним доступ и что произойдет, если оператор перестанет сотрудничать.

Как EIP-4844 изменил расходы ZK-Rollup

EIP-4844, также известный как proto-danksharding, ввел в Ethereum транзакции с blob-данными через обновление Dencun.

Blob-транзакции предназначены для более дешевой публикации роллапами больших объемов данных с временной доступностью.

В официальном FAQ Ethereum Dencun объясняется, что proto-danksharding ввел blobs, чтобы сделать Ethereum более удобным для роллапов.

Официальная спецификация EIP-4844 описывает транзакции с blob-данными как новый формат транзакций, содержащий крупные объекты данных, обязательства которых доступны уровню исполнения.

Это важно для ZK-Rollups, поскольку публикация данных часто составляет значительную часть расходов роллапа.

Если роллапы могут публиковать данные дешевле, пользователи могут получить выгоду в виде более низких комиссий за транзакции.

Однако более низкая стоимость данных не устраняет все расходы роллапа.

ZK-Rollup по-прежнему имеет расходы на исполнение, генерацию и проверку доказательств, работу секвенсора, мосты и инфраструктуру.

Пользователям следует понимать, что транзакции Layer 2 все еще могут дорожать при росте спроса на сеть.

ZK-Rollup и оптимистический роллап

ZK-Rollups и оптимистические роллапы являются решениями масштабирования Layer 2, но используют разные методы проверки обновлений состояния.

ZK-Rollup отправляет доказательство достоверности, подтверждающее правильность пакета.

Оптимистический роллап обычно предполагает правильность пакета, пока кто-либо не оспорит его в течение периода спора.

Это различие влияет на вывод средств, финализацию и допущения безопасности.

Поскольку ZK-Rollup доказывает корректность до принятия, он может обеспечивать более надежную финализацию на основе доказательств после проверки доказательства достоверности.

Поскольку оптимистический роллап полагается на оспаривание, пользователям может потребоваться ждать окончания периода оспаривания для некоторых выводов средств.

Это не означает, что ZK-Rollups всегда лучше во всех ситуациях.

ZK-Rollups могут быть сложнее в разработке, особенно при поддержке универсальных смарт-контрактов.

Создание доказательств достоверности может требовать передовой инженерной работы и значительных вычислительных ресурсов.

Лучший дизайн роллапа зависит от приложения, целей безопасности, инструментов разработчика, целевых затрат и потребностей пользовательского опыта.

ZK-Rollup и validium

ZK-Rollup и validium могут использовать доказательства достоверности, но различаются доступностью данных.

ZK-Rollup обычно публикует достаточный объем данных в базовой сети или на надежном уровне доступности данных, чтобы пользователи могли восстановить состояние роллапа.

Validium использует доказательства достоверности, но хранит данные транзакций офчейн.

В документации Ethereum о validium объясняется, что validium использует офчейн-доступность данных, продолжая применять доказательства достоверности для проверки транзакций.

Это создает компромисс между стоимостью и допущениями доверия.

Validium может предлагать более низкие комиссии и более высокую пропускную способность, поскольку публикует меньше данных в базовой сети.

Однако пользователи могут столкнуться с более высоким риском доступности данных, если офчейн-поставщик данных удерживает данные.

ZK-Rollup обычно предоставляет более надежные гарантии с минимальным доверием, поскольку его модель доступности данных ближе к уровню расчетов.

Это различие важно, поскольку некоторые проекты используют похожие формулировки при разных моделях безопасности.

Преимущества ZK-Rollups

Первое ключевое преимущество ZK-Rollups — более низкая стоимость транзакций.

Многие пользователи могут совместно оплачивать одно пакетное доказательство и одно событие публикации данных.

Второе преимущество — более высокая пропускная способность.

ZK-Rollup может обрабатывать множество транзакций офчейн вместо того, чтобы заставлять базовую сеть исполнять каждую транзакцию отдельно.

Третье преимущество — надежная криптографическая проверка.

Недействительные пакеты должны отклоняться, поскольку контракт-верификатор проверяет доказательство достоверности.

Четвертое преимущество — более быстрая финализация по сравнению с системами, которые используют длительные периоды оспаривания.

После проверки доказательства достоверности обновление состояния может быть принято.

Пятое преимущество — улучшенный пользовательский опыт.

Более низкие комиссии и быстрые транзакции могут сделать кошельки, игры, платежи, NFT-приложения и инструменты децентрализованных финансов удобнее.

Шестое преимущество — лучшая масштабируемость для разработчиков.

Приложения могут обслуживать больше пользователей, не полагаясь исключительно на дорогое исполнение базового уровня.

Седьмое преимущество — совместимость с будущей модульной архитектурой блокчейна.

ZK-Rollups могут объединять исполнение, расчеты, создание доказательств и доступность данных на разных уровнях криптостека.

Ограничения ZK-Rollups

Первое ограничение ZK-Rollups — техническая сложность.

Создание пруверов, контрактов-верификаторов, схем, нод, мостов и систем исполнения роллапов требует передовой инженерной работы.

Второе ограничение — стоимость генерации доказательств.

Создание доказательств достоверности может требовать специализированного ПО, оборудования и оптимизации.

Третье ограничение — централизация секвенсора.

Многие роллапы начинают работу с централизованным или частично централизованным секвенсором для обеспечения производительности и простоты эксплуатации.

Четвертое ограничение — риск мостов.

Пользователи часто перемещают активы между базовой сетью и роллапом через контракты мостов, а архитектура моста может создавать серьезные риски безопасности.

Пятое ограничение — риск обновлений.

Некоторые роллапы используют административные ключи, советы безопасности, экстренные механизмы контроля или разрешения на обновление, пока система развивается.

Шестое ограничение — риск доступности данных.

Если пользователи не могут получить нужные данные, им может быть сложно проверить состояние роллапа или безопасно выйти.

Седьмое ограничение — непонимание со стороны пользователей.

Некоторые пользователи считают, что «ZK» означает полную конфиденциальность, но многие ZK-Rollups используют доказательства с нулевым разглашением главным образом для масштабируемости и подтверждения действительности, а не для скрытия каждой детали транзакции.

Вопросы безопасности перед использованием ZK-Rollup

Пользователям следует выяснить, активны ли уже доказательства достоверности и обязательны ли они для обновлений состояния.

Следует узнать, публикуются ли данные транзакций в базовой сети, в blobs или на другом уровне доступности данных.

Следует узнать, кто контролирует секвенсор.

Следует узнать, могут ли пользователи принудительно отправлять транзакции или выводить средства, если секвенсор отключится.

Следует узнать, проходили ли контракты мостов аудит.

Следует узнать, предусмотрена ли задержка обновлений, которая дает пользователям время на выход.

Следует узнать, может ли экстренный совет или административный ключ приостановить систему.

Следует узнать, централизована или распределена генерация доказательств.

Следует узнать, есть ли у роллапа понятная публичная документация о рисках.

Модель рисков роллапов L2BEAT объясняет, что роллапы публикуют обязательства состояния и проверяют их с помощью доказательств достоверности или механизмов оспаривания.

Модель Stages L2BEAT также помогает пользователям понять степень зрелости роллапа по этапам децентрализации и минимизации доверия.

Эти проверки важны, поскольку ZK-Rollup может использовать надежную криптографию, но при этом иметь операционные риски, риски управления или мостов.

ZK-Rollups и смарт-контракты

Ранние ZK-Rollups было проще создавать для простых действий, таких как переводы токенов и базовые свопы.

Универсальные смарт-контракты сложнее, поскольку комплексное исполнение должно быть представлено внутри системы доказательств.

Здесь важна технология zkEVM.

zkEVM — это виртуальная машина Ethereum с нулевым разглашением, предназначенная для доказательства исполнения смарт-контрактов в стиле Ethereum.

Это может помочь разработчикам использовать знакомые шаблоны смарт-контрактов, получая более дешевое исполнение через ZK-Rollup.

Однако проектирование zkEVM сложно, поскольку система должна доказывать изменения аккаунтов, обновления хранилища, вызовы контрактов, операции с памятью и множество правил исполнения.

Для пользователей роллапы на базе zkEVM могут быть больше похожи на обычные сети смарт-контрактов.

Для разработчиков они могут снизить сложности миграции и поддерживать более привычные инструменты.

Для широкого крипторынка развитие zkEVM помогает сделать ZK-Rollups полезнее не только для простых платежей.

ZK-Rollups и конфиденциальность

ZK-Rollups используют технологию доказательств с нулевым разглашением, но не становятся автоматически конфиденциальными.

Многие ZK-Rollups используют доказательства для подтверждения корректности транзакций, а не для скрытия их деталей.

Транзакция в ZK-Rollup может по-прежнему раскрывать адреса отправителя и получателя, суммы, вызовы контрактов или другие метаданные в зависимости от архитектуры.

Конфиденциальность требует дополнительных архитектурных решений помимо использования доказательств достоверности.

Система, ориентированная на конфиденциальность, может использовать доказательства с нулевым разглашением для скрытия отдельных деталей, одновременно подтверждая соблюдение правил транзакцией.

ZK-Rollup, ориентированный на масштабирование, может открыто публиковать данные транзакций, используя доказательства только для снижения затрат на проверку.

Пользователям всегда следует проверять, какая информация является публичной, а какая скрыта.

Слово «ZK» не следует считать обещанием анонимности.

Распространенные варианты использования ZK-Rollups

Платежи — один из ключевых сценариев ZK-Rollups, поскольку пользователям нужны быстрые и недорогие переводы.

Децентрализованные финансы — еще один важный сценарий, поскольку свопы, депозиты, выводы, ликвидации и обновления позиций могут быть дорогими в загруженной базовой сети.

Блокчейн-игры могут извлечь выгоду из ZK-Rollups, поскольку играм может требоваться множество небольших перемещений активов и частые изменения состояния.

NFT-платформы могут использовать ZK-Rollups для снижения стоимости минтинга, переводов и взаимодействий с маркетплейсами.

Социальные приложения могут использовать ZK-Rollups для массовых действий: публикаций, подписок, значков и обновлений репутации.

Платформы токенизированных активов могут использовать ZK-Rollups для сочетания более низких затрат с проверяемыми расчетами.

Приложения идентификации могут использовать доказательства с нулевым разглашением для выборочного раскрытия данных и проверки с сохранением конфиденциальности.

Корпоративные блокчейн-системы могут использовать ZK-Rollups для обеспечения аудита, эффективности и кастомной бизнес-логики.

ZK-Rollups простыми словами

ZK-Rollup похож на кассира, который обрабатывает сотни чеков вне главной бухгалтерской книги, а затем передает бухгалтеру одно надежное доказательство того, что все чеки обработаны правильно.

Бухгалтеру не нужно проверять каждый чек по отдельности.

Ему достаточно проверить доказательство.

В терминах блокчейна роллап обрабатывает множество транзакций офчейн.

Затем он отправляет доказательство достоверности в базовую сеть.

Базовая сеть проверяет доказательство и принимает результат, если оно действительно.

Это делает активность в блокчейне быстрее и дешевле, сохраняя связь с безопасностью базового уровня.

Именно поэтому ZK-Rollups считаются одной из важнейших технологий масштабирования в криптоиндустрии.

FAQ

Что означает ZK-Rollup?

ZK-Rollup — это решение масштабирования Layer 2, которое объединяет множество офчейн-транзакций и отправляет доказательство достоверности с нулевым разглашением в базовый блокчейн.

ZK-Rollup и zkRollup — это одно и то же?

Да, ZK-Rollup и zkRollup обычно означают одно и то же, однако ZK-Rollup — более формальное написание.

В чем разница между ZK-Rollup и zero-knowledge rollup?

Существенной разницы нет: zero-knowledge rollup — полное название, а ZK-Rollup — сокращенный вариант.

В чем разница между ZK-Rollup и ZK-Rollup-as-a-Service?

ZK-Rollup — технология масштабирования, а ZK-Rollup-as-a-Service — модель управляемой инфраструктуры для запуска и эксплуатации ZK-Rollups.

Являются ли ZK-Rollups конфиденциальными?

Не всегда, поскольку многие ZK-Rollups используют доказательства с нулевым разглашением для подтверждения действительности и масштабирования, а не для полной конфиденциальности транзакций.

Почему ZK-Rollups дешевле?

ZK-Rollups дешевле, поскольку множество транзакций делят расходы на пакетную обработку, проверку доказательств и публикацию данных.

Что такое доказательство достоверности?

Доказательство достоверности — криптографическое доказательство, подтверждающее, что пакет транзакций или обновление состояния были обработаны корректно.

Какое главное преимущество ZK-Rollup?

Главное преимущество заключается в том, что ZK-Rollup может улучшить масштабируемость блокчейна, сохраняя надежную проверку на основе доказательств.

Каков крупнейший риск ZK-Rollup?

К основным рискам относятся уязвимости мостов, централизованные секвенсоры, контроль обновлений, зависимость от прувера и проблемы доступности данных.

Чем ZK-Rollup отличается от оптимистического роллапа?

ZK-Rollup доказывает корректность с помощью доказательства достоверности, тогда как оптимистический роллап обычно предполагает корректность, пока пакет не будет оспорен.

Чем ZK-Rollup отличается от validium?

ZK-Rollup обычно обеспечивает более надежную доступность данных через базовую сеть или определенный уровень доступности, тогда как validium хранит данные транзакций офчейн.

Могут ли ZK-Rollups поддерживать смарт-контракты?

Да, многие современные ZK-Rollups поддерживают смарт-контракты, особенно через архитектуры zkEVM, предназначенные для доказательства исполнения в стиле Ethereum.

Устраняют ли ZK-Rollups комиссии за газ?

Нет, ZK-Rollups не устраняют комиссии за газ, но могут снизить комиссии, распределяя расходы между множеством транзакций.

Почему ZK-Rollups важны для внедрения криптовалют?

ZK-Rollups важны, поскольку могут сделать блокчейн-приложения быстрее, дешевле и практичнее для повседневных пользователей.

Заключение

ZK-Rollup — это решение масштабирования Layer 2, которое обрабатывает транзакции офчейн и доказывает их корректность с помощью доказательств достоверности с нулевым разглашением.

Он также часто пишется как zkRollup или zero-knowledge rollup.

Основная идея проста: обработать множество транзакций за пределами базовой сети, а затем доказать базовой сети действительность результата.

Это помогает блокчейнам увеличивать пропускную способность, снижать комиссии и поддерживать более сложные приложения без отказа от надежной проверки.

ZK-Rollups полезны для платежей, децентрализованных финансов, игр, NFT, социальных приложений, систем идентификации и токенизированных активов.

Однако пользователям не следует считать, что каждый ZK-Rollup полностью децентрализован, полностью конфиденциален или не несет рисков.

Фактическая безопасность ZK-Rollup зависит от проверки доказательств, доступности данных, конструкции моста, контроля секвенсора, надежности прувера, разрешений на обновления и прав на выход.

Для SEO и структуры глоссария ZK-Rollup — лучший основной термин, тогда как zkRollup и zero-knowledge rollup можно использовать как естественные варианты написания.

По мере дальнейшего масштабирования криптоиндустрии ZK-Rollups, вероятно, останутся одной из важнейших технологий для повышения скорости, снижения стоимости и расширения практической полезности блокчейн-сетей для массового внедрения.