Первые дни блокчейна были полны волнения. Однако по мере того, как его стали использовать все больше людей, и объемы транзакций выросли, возникла значительная проблема: масштабируемость. Вместе с проблемами масштабируемости возникли другие, такие как безопасность и децентрализация. Эта проблема, известная как "тройная проблема блокчейна", предполагает, что одновременно сложно достичь всех трех атрибутов.

Биткойн, первая блокчейн, могла обрабатывать всего несколько транзакций в секунду, и Эфириум не был намного лучше. Это привело к спросу на решения, способные увеличить масштабируемость блокчейна.

Это требование родило ZK Proofs.

ZK Proofs как решение масштабирования

«Нулевое знание» было впервые представлено в статье 1985 года Шафи Голдвассер, Сильвио Микали и Чарльза Ракоффа под названием «Сложность знаний интерактивных систем доказательств,” В этой статье были объяснены доказательства без знания, задолго до появления криптовалют.

Согласно документу,

Доказательство в нулевом знании - это способ для одной стороны (доказывающей) доказать другой стороне (проверяющей), что утверждение верно, не раскрывая никакой дополнительной информации, кроме правдивости этого конкретного утверждения.

Другими словами, принципы нулевого знания гарантируют, что от доказывающего к проверяющему не передается никаких дополнительных знаний, кроме истинности утверждения.

Классической аналогией для объяснения концепции доказательств ZK является "Пещера Али-Бабы":

Сценарий: Есть пещера с двумя путями, A и B, которые образуют петлю и встречаются у запертой двери. Джейн (доказатель) знает секретный код для открытия двери, а Пол (проверяющий) хочет быть убежден, что Джейн знает код, не узнавая сам код.

Процесс:

1. Джейн входит в пещеру и случайным образом выбирает либо путь A, либо путь B.

2. Пол ждет снаружи, не зная, какой путь выбрала Джейн.

Источник:Могучий блок

1. Пол затем входит в пещеру и призывает дорогу, по которой хочет, чтобы Джейн вернулась (либо A, либо B).

2. Если Джейн знает код, она может открыть дверь и вернуться выбранным путем.

3. Этот процесс (1–5) повторяется несколько раз, чтобы гарантировать, что Джейн не просто угадывает правильно случайно.

Если после многократных повторений Джейн последовательно возвращается по правильному пути, Пол может быть уверен, что Джейн знает код, не учив его сам.

Доказательства ZK направлены на обеспечение конфиденциальности и безопасности, сохраняя конфиденциальную информацию в то время как позволяют другим проверять ее подлинность. Проще говоря, ZK-доказательства помогают сохранить важные данные в безопасности, доказывая их легитимность, не раскрывая детали.

Концепция ZK Proofs также породила развитие различных передовых криптографических техник и приложений, таких как ZK Rollups и ZK Compressions.

В 2018 году анонимный Барри Уайтхат загрузил репозиторий GitHub под названием “roll_up”, который представил идею rollups. Вскоре создатель Ethereum, Виталик Бутерин, развил эту концепцию и предложил zk-Rollups.

Zk-Rollups, сокращение от нулевых сверток знаний, являются решениями масштабирования уровня 2, разработанными для увеличения производительности основной сети Ethereum путем ее масштабирования. Они делают это, перемещая вычисления и хранение состояния вне цепи.

Layer-2 - это вторичный протокол, построенный поверх блокчейна для увеличения его масштабируемости, скорости и снижения комиссий за транзакции.

21 июня Light Protocol, слой конфиденциальности на основе Solana,объявленочто он объединился с командой разработчиков Solana, Helius Labs, чтобы запустить тестовую сеть для своего нового решения масштабирования «ZK Compression» в качестве средства значительного снижения затрат на вычисления on-chain.

В то время как zk-Rollups и zk-Compression используют силу доказательств в нуле для оптимизации технологии блокчейн, они служат разным целям и реализуются по-разному.

В любом случае, в сообществах Ethereum и Solana продолжаются споры и дискуссии о том, что лучше.

Например, участник сообщества Ethereum называетсяСжатие ZK «еще один уровень L2».

После этогоответИз Мерта (генерального директора heliuslabs) в твите выше сообщество Solana ответило творческим видео с диссом, нацеленным на Ethereum.

видеов ролике показан врач, который лечит пациента с «ETH Maximysis». В одной из строчек видео было сказано:

«Это обычная реакция, с которой сталкиваются максималисты ETH. Они не могут функционировать без другого уровня. Уровень 3! Уровень 4!»

Продолжающаяся ривальность между этими блокчейнами очевидна. Поэтому целью этой статьи является предоставление четкого и всестороннего сравнения их решений масштабируемости, выделяя уникальные особенности, различия и практические применения каждого из них.

Что такое ZK Rollups?

В своей сути ZK Rollups - это решение масштабирования уровня 2, разработанное для улучшения эффективности и масштабируемости сетей блокчейн.

Идея проста: вместо обработки каждой транзакции непосредственно на основной цепи блоков ZK-Rollups объединяют несколько транзакций в один единственный доказательство. Это сгруппированное доказательство затем представляется на блокчейн для верификации.

Источник:Datawallet

Этот подход значительно увеличивает пропускную способность транзакций (количество транзакций, которые сеть может обработать за определенный период) без ущерба для безопасности сети.

Чтобы правильно понять это,

Представьте себе, что вы организуете концерт. Вместо того, чтобы пускать каждого посетителя по одному через узкое ворота (основной блокчейн), что может вызвать заторы и задержки, вы внедряете систему, в которой группы посетителей проверяются вместе на контрольных пунктах. Каждая группа имеет один общий билет, который подтверждает, что все в группе были правильно проверены и допущены. Таким образом, вы обеспечиваете безопасность и эффективность, уменьшая заторы у входа.

ZK Rollups улучшает масштабируемость путем обработки транзакций вне цепи и обеспечения их защиты передовыми криптографическими методами, такими как ZK-SNARKs или ZK-STARKs. Это гарантирует, что транзакции действительны и конфиденциальны, тем самым повышая общую эффективность и безопасность для пользователей.

zk-SNARKs - это zk-доказательства, которые обеспечивают краткость доказательств (т.е. размер доказательства короткий и эффективный для проверки). Они хорошо подходят для приложений, где размер доказательства и время проверки критически важны.

zk-STARKs - это zk-доказательства, которые позволяют создавать более крупные и сложные доказательства, что делает их подходящими для таких приложений, как масштабные финансовые аудиты, конфиденциальность данных и проверка вычислений.

ZK Rollups - идеальное решение для масштабирования блокчейн-сетей, таких как Ethereum, поскольку они агрегируют транзакции вне цепи в пакеты, уменьшая данные, направляемые непосредственно в Ethereum.

Как работают ZK Rollups на Ethereum

ZK-rollups использует криптографические техники для агрегации и проверки транзакций вне цепи, тем самым повышая масштабируемость и снижая затраты на блокчейне Ethereum.

Источник: Кленовый блок

Вот пошаговое объяснение того, как работают ZK-rollups:

1. Агрегация транзакций: это включает в себя подписание пользователей и отправку транзакций операторам ZK-Rollup (последователям), которые агрегируют их в пакеты.
2. Обработка внецепных данных: транзакции обрабатываются вне цепи, за пределами основной сети Ethereum (Уровень 1).
3. Обновления состояния: После обработки пакета транзакций оператор ZK-Rollup вычисляет новый корневой элемент состояния для состояния rollup.
4. Доказательства допустимости: затем оператор ZK-Rollup генерирует доказательство допустимости, обеспечивая, что все транзакции в пакете были выполнены правильно и соответствовали правилам протокола.
5. При верификации on-chain оператор ZK-Rollup представляет доказательство допустимости и новый корень состояния в умный контракт Ethereum на цепи, называемый контрактом rollup, который проверяет и обновляет свое состояние соответственно.
6. Взаимодействие с пользователем: Пользователи взаимодействуют с ZK Rollup, депонируя токены в контракт роллапа на основной сети Ethereum, инициируя транзакции внутри роллапа и выводя токены обратно на основную сеть по мере необходимости.
7. Механизм вывода: Чтобы вывести токены из ZK Rollup на основу Ethereum, пользователи отправляют запрос на вывод с доказательством Merkle, подтверждающим их владение токеном в состоянии rollup. После проверки контрактом rollup токены переводятся обратно на адрес Ethereum пользователя.

Достоинства ZK Rollups

Вот некоторые плюсы ZK Rollups:

1. Увеличенная масштабируемость: Путем объединения множества транзакций в один пакет zk-rollups могут обрабатывать тысячи транзакций в секунду (TPS), значительно увеличивая пропускную способность по сравнению с базовым уровнем.
2. Снижение комиссий: Стоимость каждой транзакции снижается, поскольку комиссии за газ распределяются между многими транзакциями в пакете роллапа, что делает его более экономичным для пользователей.
3. Безопасность на уровне Ethereum: zk-rollups наследуют безопасность основной цепи Ethereum, поскольку они публикуют доказательства (zk-SNARKs) на Ethereum, обеспечивая действительность внецепных транзакций.
4. Сокращенная загрузка данных: Путем публикации только кратких доказательств на главной цепи zk-rollups значительно сокращают объем данных, который необходимо обрабатывать и хранить в блокчейне Ethereum.
5. Расширенная конфиденциальность: zk-rollups могут предложить улучшенные функции конфиденциальности. Доказательства нулевого знания могут скрывать детали транзакций, продемонстрировав их действительность, обеспечивая конфиденциальные транзакции на публичных блокчейнах.

Недостатки ZK Rollups

Хотя ZK Rollups предлагают множество преимуществ, они также имеют недостатки и вызовы.

Вот некоторые недостатки:

1. Сложность: ZK-rollups технически сложны и требуют специализированных знаний для реализации и поддержки.
2. Доступность данных: Обеспечение доступности данных, необходимых для воссоздания состояния на цепи, имеет решающее значение. Если данные недоступны, это может затруднить возможность проверки и воссоздания состояния роллапа. Кроме того, zk-rollups часто полагаются на хранение данных вне цепи, что может создавать риски в случае потери данных или их недоступности.
3. Вычислительные затраты: Генерация доказательств нулевого знания (zk-SNARKs) требует значительной вычислительной мощности и интенсивной вычислительной работы.
4. Риски централизации: Возможны риски централизации, если инфраструктура доказательств контролируется несколькими субъектами.

Текущие случаи использования ZK Rollups

Каждый день появляются новые проекты ZK Rollup. Вот некоторые из проектов ZK-Rollup:

Источник: Moralis

Проекты типа Starkware(который разрабатывает разрешенный и индивидуальный масштабирование L2),Сеть Aztec(построение блокчейна с использованием zkSNARKs), Argent(кошелек без доверительного управления, интегрированный с zkSync)Immutable X(платформа для создания и торговли NFT) иLoopring(протокол обмена и оплаты zk-rollup на Ethereum) все используют ZK Rollups.

Вот различные способы использования ZK Rollups:

1. В децентрализованных финансах (DeFi): помогает пользователям занимать, одалживать и торговать с более низкими затратами на газ.
2. На децентрализованных биржах (DEXs): облегчает более быстрые и экономичные обмены токенов, улучшая при этом конфиденциальность.
3. В играх и NFT: улучшает вовлеченность пользователей на цифровых платформах, обеспечивая масштабируемые внутриигровые экономики и живые рынки NFT.
4. В платежах: облегчает быстрые и недорогие микротранзакции и международные платежи.

Что такое сжатие ZK?

ZK сжатие является примитивным, созданным и запущенным Протокол LightиHelius Labs. Он снижает затраты на цепочке, используя доказательства нулевого знания и сжатие, чтобы минимизировать объем данных, хранимых в цепочке, и, следовательно, требования к вычислениям, предъявляемые к Solana через транзакции.

Примитив - это низкоуровневый криптографический алгоритм, который используется в качестве основы или строительного блока более высокоуровневыми криптографическими алгоритмами.

Для лучшего понимания сжатия ZK важно понять уникальную архитектуру Solana и стоящие перед ней вызовы.

Понимание «Счетов» на Solana

В отличие от Ethereum, где смарт-контракты и данные тесно связаны, Solana использует модель, в которой данные хранятся в отдельных «счетах». Эти счета включают в себя исполняемый код и балансы токенов.

Все на Solana - это счет.

Хотя эту модель позволяет высокая производительность Solana и параллельная обработка, это имеет свою цену: валидаторы должны хранить все активные учетные записи в памяти быстрого доступа (RAM), что дорого.

Чтобы предотвратить злоупотребление и компенсировать валидаторов, Solana реализует систему "аренды", в рамках которой пользователи должны блокировать токены SOL, чтобы сохранить активность своих учетных записей, причем сумма аренды прямо связана с размером хранимых данных.

Источник: 0XMert’s 𝕏

Поскольку Солана приобрела популярность, стоимость создания и поддержания этих учетных записей стала значительным барьером для масштабирования, а также возникла необходимость в решении — ZK Compression.

С появлением ZK Compression стоимость создания новых учетных записей Solana существенно снизится, возможно, на "порядки".

Если что-то становится дешевле на «порядки», это означает, что стоимость или усилия снижаются драматически, часто в десять раз или более по сравнению с предыдущей суммой.

Это означает, что создание 100 сжатых учетных записей пользователей, которые удерживают и отслеживают криптосредства (также известные как токен-счета), будет стоить в 5000 раз дешевле, чем создание 100 обычных токен-счетов.

Подумайте об этом так: сжатие включает в себя сжатие чего-то до тех пор, пока оно не займет меньше места. ZK-сжатие применяет этот принцип, где «ZK» означает, что конфиденциальность сжатых данных остается неповрежденной.

По сути, сжатие ZK хранит только «отпечаток пальца» (хэш) сжатых данных на цепи. Такой подход снижает затраты на хранение, сохраняя при этом конфиденциальность данных.

В отличие от того, что говорят конкуренты, ZK Compression не является цепочкой уровня 2 на Solana; это обновление для улучшения хранения данных Solana и радикального снижения затрат для разработчиков.

Как работает сжатие ZK на Solana

ZK Compression решает эту проблему, позволяя разработчикам сжимать несколько состояний учетных записей в одну цепочечную учетную запись.

Источник:0xSumanth’s 𝕏

Вот как это работает:

1. Сжатие учетной записи: Несколько состояний учетной записи объединяются и хешируются рекурсивно в компактный 32-байтовый «корень состояния».
2. Хранение на цепи и вне цепи: Дерево состояний - это двоичное дерево Меркля, которое организует данные в иерархическую структуру, обеспечивая эффективную проверку целостности данных. Этот корень состояния хранится на цепи, в то время как полные данные учетной записи хранятся вне цепи в журнале Solana.
3. Проверка доказательств: Краткие нулевые доказательства подтверждают существование нескольких сжатых учетных записей в деревьях состояний, поддерживая постоянный размер 128 байт. Когда транзакция должна получить доступ или изменить сжатые данные, она предоставляет доказательство того, что данные соответствуют корню состояния в цепи.
4. Проверка: Доказательство проверяется на цепочке, что позволяет провести транзакцию в случае ее допустимости.

Основное новшество заключается в использовании доказательств с нулевым разглашением информации, в частности SNARKs (Краткие неинтерактивные аргументы знаний), для сжатия доказательств Меркла, используемых в этом процессе.

Источник: 0xMert’s 𝕏

Это сжатие уменьшает размер доказательства от потенциально сотен байтов до постоянных 128 байтов, независимо от количества учетных записей, которые сжимаются.

Это драматическое сокращение размера данных позволяет разработчикам работать в пределах лимитов размера транзакции в Solana, взаимодействуя при этом с несколькими сжатыми учетными записями в одной транзакции.

Плюсы сжатия ZK на блокчейне Solana

Это преимущества сжатия ZK для экосистемы Solana:

1. Энергоэффективность: уменьшение требований к хранению и вычислительным мощностям снижает энергопотребление, связанное с операциями.
2. Масштабируемость: сжатие данных Solana позволяет увеличить объем приложений и транзакций, повышая общую масштабируемость.
3. Сохраняет безопасность уровня 1: В отличие от решений уровня 2, сжатые данные сохраняют все преимущества безопасности основной цепи Solana.
4. Все в одной среде: Разработчики могут создавать и развертывать приложения в одной среде, исключая необходимость моста между слоями, что упрощает процесс создания.
5. Снижение затрат: уменьшает затраты на хранение данных за счет минимизации требований к хранению on-chain.
6. Программируемость: Сжатые данные остаются полностью совместимыми с умными контрактами Solana, сохраняя их утилиту и программирование.

Недостатки сжатия ZK на блокчейне Solana

Вот недостатки сжатия ZK для Solana:

1. Вычислительная сложность: Генерация доказательств нулевого знания требует больших вычислительных затрат, что может привести к высоким затратам и медленной производительности.
2. Проблемы внедрения: разработка и внедрение сжатия ZK требует специализированных знаний в криптографии.
3. Проблемы масштабируемости: В то время как сжатие ZK направлено на улучшение масштабируемости, вычислительные требования иногда могут компенсировать эти преимущества, особенно в ресурсо-ограниченных средах.
4. Накладные расходы на проверку: проверка доказательств в нулевом знании, хотя в целом менее интенсивная, чем их генерация, все равно требует вычислительных ресурсов. В некоторых случаях это может вызвать задержку и повлиять на общую эффективность системы.
5. Экономические издержки: высокие вычислительные требования приводят к увеличению энергопотребления и операционных издержек. Это может сделать ZK-сжатие менее экономически целесообразным для определенных приложений.

Применение сжатия ZK

Вот некоторые возможные случаи использования сжатия zk:

1. Приложения DeFi: DeFi протоколы на Solana, такие как Биржа Юпитерможет использовать сжатие ZK для снижения комиссий и ускорения времени транзакции.
2. Микроплатежи: В решениях микроплатежей, таких как Код, сжатие zk сделает платежи более эффективными и устойчивыми на сети Solana, уменьшая требования к хранению на цепи блоков для множества маленьких транзакций,
3. Децентрализованные сети: Протоколы, такие как Гелий, обеспечивающих децентрализованные беспроводные сети, обслуживающие миллионы пользователей и устройств. Сжатие ZK играет важную роль в управлении огромным объемом данных, генерируемых этими сетями, без необходимости сложных решений уровня 2.
4. Игры: Сжатие ZK может оптимизировать затраты на хранение в играх, таких как HoneylandВсе игровые активы, игровые предметы и метаданные NFT будут стоить меньше, тем самым улучшая общее пользовательское впечатление.

Краткое изложение: Сравнение ZK Rollups и ZK Compression

Похожести

1. Использование доказательств нулевого разглашения: Обе решения используют доказательства нулевого разглашения для проверки и обеспечения безопасности транзакций вне цепи блоков.
2. Повышение масштабируемости: Они стремятся улучшить масштабируемость блокчейна путем сокращения обработки транзакций on-chain и хранения данных.
3. Решения уровня 2: Оба считаются решениями уровня 2 по масштабированию, построенными на основе их соответствующих блокчейнов для увеличения пропускной способности транзакций и снижения затрат.

Различия

1. Платформа блокчейн: ZK Rollups работает на Ethereum, а ZK Compression реализована на Solana.
2. Основное внимание: ZK Rollups фокусируются на агрегации и обработке транзакций вне цепи для улучшения масштабируемости, в то время как ZK Compression в первую очередь направлен на снижение затрат на хранение в цепи через сжатие данных.
3. Подход к реализации: ZK Rollups объединяют несколько транзакций в один доказательство для отправки на основную цепь Ethereum, в то время как ZK Compression сжимает несколько состояний учетных записей в одну цепную учетную запись на Solana.
4. Размер доказательства: ZK Rollups используют zk-SNARKs или zk-STARKs для генерации кратких доказательств, в то время как ZK Compression использует zk-SNARKs для сжатия доказательств Merkle до постоянного размера.
5. Обработка транзакций: ZK Rollups обрабатывает транзакции вне цепи и периодически представляет доказательства в Ethereum, тогда как ZK Compression обрабатывает сжатые данные учетной записи на цепи с верификацией с использованием доказательств с нулевым разглашением.

Использование случаев

Текущие случаи использования ZK Rollups

1. Приложения DeFi: улучшают протоколы децентрализованных финансов, снижая комиссии за транзакции и увеличивая скорость транзакций.
2. Децентрализованные биржи (DEXs): облегчают эффективные обмены токенов, сохраняя конфиденциальность.
3. Игры: Поддерживает масштабируемые внутриигровые экономики и рынки NFT с более низкими издержками.
4. Платежи: обеспечивает быстрые и недорогие микротранзакции и международные платежи.

Потенциальное применение сжатия ZK

1. Приложения DeFi: снижает комиссии и увеличивает скорость транзакций для протоколов DeFi на Solana.
2. Микроплатежи: Делает маленькие транзакции более эффективными и устойчивыми, минимизируя хранение на цепи блоков.
3. Децентрализованные сети: Эффективно управляет большими объемами данных для децентрализованных беспроводных сетей и приложений Интернета вещей.
4. Игры: Оптимизирует затраты на хранение игровых активов и метаданных NFT, улучшая пользовательский опыт.

Мое честное мнение

Будь то вы страдаете от Эфир Максимизма, или вы, как и я, крепкий сторонник Solana, главное - использовать блокчейн, который соответствует вашим потребностям в данный момент.

Я считаю, что ZK Rollups наилучшим образом подходят для проектов, требующих высокой безопасности и получающих выгоду от установленной экосистемы Ethereum, поскольку они предоставляют надежный метод масштабирования Ethereum, сохраняя его децентрализованную структуру.

С другой стороны, благодаря сжатию ZK Solana может обрабатывать больше транзакций, не замедляясь, даже когда цена SOL растет. Поэтому я считаю, что ZK Compression на Solana идеально подходит для приложений, ценящих скорость, производительность и экономичность.

Возможность Соланы поддерживать высокопроизводительные и экономичные децентрализованные приложения (dApps) имеет футуристическое привлекательность, поскольку скорость и стоимость являются ключевыми для широкого принятия технологии блокчейн.

В конце концов, как ZK Rollups, так и ZK Compression могут помочь ускорить транзакции, сделать их более дешевыми и, следовательно, более масштабируемыми.

Ссылки

S. Goldwasser, S. Micali, и C. Rackoff, 1985. “Сложность знаний интерактивных систем доказательств”

Helius.dev

zkCompression

Cointelegraph

Ethereum.org

Техопедия

Solanacompass.com

Отказ от ответственности:

1. Эта статья перепечатана из@thelxlxan/scaling-solutions-zk-rollups-on-ethereum-vs-zk-compression-on-solana-3f0386c09007">[Лилиан], Все права принадлежат оригинальному автору [Лилиан]. Если есть возражения против этой публикации, пожалуйста, свяжитесь с Gate Learnкоманда, и они незамедлительно разберутся с этим.
2. Отказ от ответственности: Взгляды и мнения, выраженные в этой статье, являются исключительно мнениями автора и не являются инвестиционными советами.
3. Переводы статьи на другие языки выполняются командой Gate Learn. За исключением упоминаний, копирование, распространение или плагиат переведенных статей запрещены.