Ethereum on kindlustanud enda detsentraliseeritud rahanduse ja laiema Web3 ökosüsteemi nurgakiviks. See toimib arvelduskihina miljardite dollarite väärtuse jaoks ning majutab tuhandeid detsentraliseeritud rakendusi. Kuid see tohutu populaarsus on tekitanud olulisi väljakutseid võrgu mahu osas. Kuna üha enam kasutajaid liitub võrguga, ületab blokiruumi nõudlus kättesaadavat pakkumist. See pudelikael põhjustab võrgu ummistusi ja taevasse kiirguvaid tehingutasusid, mis sageli tavakasutajad kõrvale jätavad.
Kogukond on ammu tunnustanud, et peamine Ethereum blockchain, mida sageli nimetatakse Layer 1-iks, ei suuda maailma tehingumahtu üksi hakkama saada. Veeb töötleb regulaarselt üle miljoni tehingu päevas, kuid see pole piisav globaalse nõudluse rahuldamiseks. Sellele vastamiseks on arendajad loonud lahendusi, mis asuvad mainneti peal. Neid tuntakse kollektiivselt kui Layer 2 skaleerimislahendusi. Need eesmärkivad tehingute läbilaskevõime suurendamist ilma Ethereumit väärtuslikuks tegeva tugeva turvalisuse ohverdamata.
Erinevate skaleerimislähenemiste seas on rollup'id kerkinud kõige perspektiivisemaks tehnoloogiaks võrgu pikaajaliseks tulevikuks. Rollup'id töötlevad tehinguid peamise Ethereum ahela väljaspool, kuid postitavad tehinguandmed tagasi sinna. See lähenemine vähendab koormust peamisel võrgul, tagades samal ajal andmete kättesaadavuse ja turvalisuse. Selles kategoorias on esiplaanile tõusnud kaks peamist kandidaati: Optimistic Rollups ja Zero-Knowledge (ZK) Rollups.
Skaleerimise väljakutse ja Layer 2
Rollup'ide vajaduse mõistmiseks tuleb esmalt haarata blockchaini disaini sisemisi piiranguid. Seda kirjeldatakse sageli kui "blockchaini trilemmat". Kontseptsioon väidab, et detsentraliseeritud võrk saab korraga optimeerida vaid kahte kolmest peamisest omadusest: detsentraliseeritust, turvalisust ja skaleeritavust. Ethereum on ajalooliselt andnud eelistust detsentraliseeritusele ja turvalisusele. See valik tähendab, et baaskihi skaleeritavus on looduslikult piiratud.
Ummistuste maksumus
Kui võrk muutub hõivatuks, toimib tehingute bloki lisamise mehhanism oksjonilaadselt. Kasutajad konkureerivad sisuliselt pakkumistega, et nende tehinguid töötleksid valideerijad. See viib volatiilsete gaasihinnaldo ni. Kõrge nõudluse perioodidel võib lihtsa tokenite vahetuse või detsentraliseeritud rakendusega suhtlemine maksta ülikõrgeid summasid. See hõõrdumine piirab ökosüsteemi kasvu ja takistab detsentraliseeritud rakenduste (DAppide) laialdast omaksvõttu.
Täituse viimine off-chain'i
Layer 2 lahendused lahendavad selle, viies raske töö peamise Ethereum ahela väljale. Selle asemel, et iga peavõrgu sõlm töötleks iga arvutust, toimub täitus sekundaarsel kihil. Layer 2 võrk haldab arvutusi ja olekumuutuste salvestamist. Seejärel esitab see perioodiliselt kokkuvõtte või tõendi nendest tehingutest Ethereum mainnetile. See ankurdab Layer 2 oleku Layer 1-ile, kasutades Ethereum turvalisust ilma selle ummistusteta.
Skaleerimislahenduste tüübid
Kuigi rollup'id on fookuses, eksisteerivad ka teised lahendused. Kanalid, sarnased Bitcoin Lightning Networkiga, võimaldavad kasutajatel teha lõputult off-chain tehinguid ja settida lõpptaseme ainult on-chain. Plasma loob alamkette, mis kasutavad peachainit usalduse arbitraažiks. Iseseisvad külgketid töötavad paralleelselt Ethereumiga enda konsensusmehhanismidega. Siiski on rollup'id saanud eelistust, kuna need hoiavad andmeid on-chain, pakkudes kõrgemaid turvalisuse garantiisid kui külgketid või Plasma.
Kuidas rollup'id toimivad
Rollup'id saavad nime protsessist "rullida kokku" ehk pakitakse sadade või tuhandete tehingute bundel ühte partii. Selle asemel, et iga tehing eraldi Ethereum mainnetile esitada, esitab rollup operaator tihendatud andmeparti. See vähendab oluliselt Layer 1 andmejälge. Jagades esitamise tehingutasud mitme kasutaja vahel, langeb kasutaja kohta kulu dramaatiliselt.
Kriitiline erinevus kahe peamise rollupi tüübi vahel peitub selles, kuidas nad peavõrgule tõestavad, et off-chain tehingud on kehtivad. Peavõrk vajab viisi, et tagada esitatavate andmete õigsus ja et keegi ei töötle sobimatuid tehinguid ega varasta raha. Optimistic Rollups ja ZK-Rollups võtavad selle kinnitamise protsessi jaoks kaks fundamentaalselt erinevat filosoofilist ja tehnilist lähenemist.
Optimistic Rollups: Süütuse eeldus
Optimistic Rollups töötavad põhimõttel, mis sarnaneb "süütu, kuni süü tõendatakse". Kui tehingute partii esitatakse Ethereum mainnetile, eeldab süsteem automaatselt, et tehingud on kehtivad. See ei tee kohest rasket arvutust iga allkirja või olekumuutuse kontrollimiseks. See "optimistlik" eeldus võimaldab olulist kiiruse ja läbilaskevõime paranemist, kuna pideva kinnitamise ülemõhk eemaldatakse.
Petmise tõendi mehhanism
Turvalisuse tagamiseks kasutavad Optimistic Rollups't petmise tõendi mehhanismi. Kuigi süsteem eeldab vaikimisi kehtivust, on esitamise järel kindel ajaperiood, tuntud kui vaieldav periood. Selle aja jooksul, mis kestab tavaliselt umbes seitse päeva, saavad võrgu teised osalised vaielda tehingute parti kehtivust. Kui keegi tuvastab pahatahtliku tegevuse või sobimatu arvutuse, võib ta esitada peavõrgule tõendi parti vaidlustamiseks.
Kui vaidlus kinnitatakse õigeks, rullitakse sobimatu tehingute partii tagasi. Pahatahtlik osapool, kes esitas halva parti, karistatakse, sageli kaotades raha, mida ta sidus või "panustas" valideerijana osalemiseks. See "porgand ja kepp" lähenemine motiveerib ausat käitumist. Osalised teavad, et petmise proovimisel jäävad nad tõenäoliselt vaieldava aknaga vahele ja karistatakse finantsiliselt.
Ühilduvus ja arendus
Üks Optimistic Rollupside peamisi eeliseid on nende teostuse keerukuse tase. Nad tuginevad standardsele krüptograafilisele tehnoloogiale, mis on tööstuses hästi mõistetud. Kuna nad ei vaja iga parti jaoks keerulisi uusi matemaatilisi tõendeid, on neid lihtsam ehitada. Veelgi olulisem on see, et need pakuvad kõrget ühilduvust Ethereum Virtual Machine (EVM)-iga.
See EVM ühilduvus tähendab, et arendajad saavad oma olemasolevad detsentraliseeritud rakendused Ethereum Layer 1-st Optimistic Rollupisse viia minimaalsete muudatustega. Peavõrgu jaoks kirjutatud nutilepingud töötavad nendel Layer 2-del üldiselt sujuvalt. See on võimaldanud kiiret omaksvõttu, kuna suuremad DeFi protokollid ja projektid saavad oma tegevusi skaleerida ilma koodibaasi ümberkirjutamata.
Väljamaksete pudelikael
Vaideldava perioodi sõltuvus toob kaasa olulise kasutajakogemuse puudujäägi. Kuna võrk peab ootama, kas petmise tõend esitatakse, pole varade liikumine Layer 2-lt Layer 1-le hetkeval. Kasutajad peavad tavaliselt ootama vaidlusperioodi lõppu, mis võib kesta nädal või rohkem. Kuigi kolmandate osapoolte likviidsusandjad võivad pakkuda kiiremaid väljumisi tasu eest, säilitab kohalik sild selle viivitusega turvalisuse tagamiseks.
ZK-Rollups: Matemaatiline kindlus
Zero-Knowledge (ZK) Rollups võtavad vastupidise lähenemise. Selle asemel, et eeldada tehingute kehtivust, pakuvad nad selget tõendit, et need on kehtivad. Iga kord, kui tehingute partii pakitakse, genereerib Layer 2 operaator krüptograafilise tõendi, konkreetselt Zero-Knowledge Proofi (SNARK või STARK). See tõend esitatakse Ethereum mainnetile koos tehinguandmetega.
Kehtivuse tõendid
Tõend toimib matemaatilise garantiina, et parti tehingud viidi protokolli reeglite järgi õigesti läbi. Ethereum mainnet kontrollib selle tõendi. Kui tõend läbib kontrolli, lõpetatakse olekumuutus koheselt. Pole vaja operaatorit usaldada ega oodata kelgi andmeid vaidlustamas. Matemaatika tagab, et sobimatut olekumuutust ei saa algselt genereerida.
Kohe lõplikkus
Kuna kehtivus kontrollitakse koheselt Layer 1-le esitamisel, ei vaja ZK-Rollups't vaieldavat perioodi. Kui partii aktsepteeritakse, on rahad turvalised ja olek lõplik. See lahendab Optimistic Rollupside sisemise väljamaksete viivitusprobleemi. Kasutajad saavad oma rahad Layer 2-lt Layer 1-le välja võtta niipea, kui tõend on kontrollitud, ilma mitmepäevase ooteperioodita. See pakub paremat kasutajakogemust kihtidevahelise varade ülekandmise jaoks.
Arvutuslik intensiivsus
ZK-Rollupside puudus on tohutu arvutusvõimsus, mida kehtivuse tõendite genereerimiseks vajatakse. Zero-Knowledge tõendi loomine on keeruline ja ressursimahukas ülesanne. See kõrge arvutuslik ülemõhk võib piirata rollupi enda läbilaskevõimet või suurendada blokkide genereerimise kulusid. Siiski vähenevad need kulud riistvara paranemise ja aluse krüptograafilise tehnoloogia küpsemisega.
Tehniline keerukus
ZK-Rollups tuginevad uuematele ja keerulisematele krüptograafilistele primitiividele võrreldes Optimistic Rollupsidega. Nende teostamine on oluliselt raskem. Täiendavalt on täielikult EVM-iga ühilduva ZK-Rollupi loomine ajalooliselt olnud suur inseneriväljakutse. Kuigi edasiminek toimub, on üldise eesmärgi arvutamine ZK-Rollupside peal jäänud maha Optimistic lahenduste lihtsa ühilduvuse taha.
Kaubeldiste kompromisside võrdlus
Mõlemad rollupi tüübid pakuvad erinevaid eeliseid vastavalt rakenduse ja kasutaja vajadustele. Mõlemad asuvad turvaliselt Ethereum peal, tuletades turvalisuse peavõrgust, kuid nende operatsioonimehhanismid viivad erinevate tugevuste ja nõrkusteni.
| Omadus | Optimistic Rollups | ZK-Rollups |
|---|---|---|
| Kinnitamisviis | Fraud Proofs (Vaieldud mudel) | Validity Proofs (Matemaatiline kinnitus) |
| Väljamaksete aeg | Aeglane (umbes 7 päeva) | Kiire (minutitest tundideni) |
| Keerukus | Madalam (Standardne krüptograafia) | Kõrge (Uus krüptograafiline tehnoloogia) |
Turvalisuse kaalutlused
Optimistic Rollups tuginevad vähemalt ühele ausale osapoolele, kes jälgib ahelat ja esitab petmise tõendi, kui midagi valesti läheb. Vastupidi, ZK-Rollups tuginevad matemaatikale; peavõrgu nutileping lükkab tagasi iga parti, millel puudub kehtiv tõend. Kuigi mõlemad peetakse külgketidest oluliselt turvalisemaks, pakuvad ZK-Rollups teoreetiliselt tugevamat turvalisuse garantiid, kuna need ei sõltu mänguteoreetilistest stiimulitest ega aktiivsetest jälgijatest petmise tabamiseks.
Läbilaskevõime potentsiaal
ZK-Rollups'il on ka eelise andmetõhususes. Kuna kehtivuse tõend ise kinnitab muudatuste õigsust, peavad ZK-Rollups tehniliselt postitama peavõrgu vähem andmeid kui Optimistic Rollups. Optimistic lahendused peavad avaldama piisavalt andmeid, et keegi saaks tehingu uuesti läbi mängida ja vaidluse ajal kontrollida. See väike erinevus tähendab, et ZK-Rollups võiks pikas perspektiivis saavutada kõrgemat läbilaskevõimet.
Tulevane ökosüsteem
Nende tehnoloogiate vaheline konkurents pole nullsummaline mäng. Nad võivad koeksisteerida aastaid, teenindades erinevaid nišše. Siiski on paljude uurijate konsensus, et ZK-Rollups esindavad Ethereum skaleerimise pikaajalist tulevikku. Optimistic Rollupside kohesete eeliste – kerge juurutamise ja EVM ühilduvuse – tõttu on nad saanud omaksvõtus varase edu. Projektid nagu Polygon on kasutanud Optimistic tehnoloogiat kohese kergenduse pakkumiseks ummistustele.
Hübriidlähenemised
Huvitaval kombel võivad piirid hägustuda. Mõned platvormid, nagu Polygon, on uurinud ZK tehnoloogia integreerimist oma teekondadesse hoolimata algsest muude raamistikega alustamisest. Ökosüsteem näeb tõenäoliselt hübriidlahendusi või järkjärgulist üleminekut, kus Optimistic teostused uuendatakse ZK tõenditeks, kuna tehnoloogia muutub kättesaadavamaks ja EVM-iga ühilduvaks.
Shardingu roll
Mõlemad rollupite tüübid saavad kasu Ethereum tulevastest uuendustest, konkreetselt shardingu poolt. Sharding jagab võrgu väiksemateks tükkideks rohkema andme töötlemiseks. Rollup'ide jaoks on peamine eelis suurenenud andmekättesaadavus. Kuna rollup'id peavad postitama tehinguandmeid Layer 1-le, piirab peavõrgu ruumi kättesaadavus neid. Sharding suurendab Ethereum andma mahutavust tohutult, võimaldades rollup'idel töödelda eksponentsiaalselt rohkem tehinguid madalamate tasudega.
Arendajate omaksvõtt
Praegu valivad arendajad praeguse küpsuse põhjal. DApp'id, mis vajavad täielikku EVM tuge täna, eelistavad sageli Optimistic Rollups'e. Siiski, kuna "zkEVM" (EVM-iga ühilduvad ZK-Rollups'id) tehnoloogia küpseb, kaob kehtivuse tõendi mudeli sisenemise barjäär. Kui keerukuse kulud langevad, ajavad kohese väljamaksete ja matemaatilise turvalisuse eelised tõenäoliselt üleminekut ZK lahendustele.
Järeldus
Ethereum skaleerimine on hädavajalik, et võrk saaks täita oma potentsiaali globaalse finantsaluspinnana. Layer 2 lahendused on liikunud teoreetilistest kontseptsioonidest kriitiliste infrastruktuuri osadeks. Optimistic Rollups pakuvad praegu pragmaatilist, töötavat lahendust, mis leevendab ummistusi standardtehnoloogia ja mänguteooria abil. Nad pakuvad arendajatele lihtsat teed olemasolevate rakenduste skaleerimiseks, kuigi väljamaksete viivitusega kompromissina.
ZK-Rollups pakuvad tehniliselt keerukamat lahendust, mis lubab kohest lõplikkust ja ranget turvalisust kehtivuse tõendite kaudu. Kuigi nad seisavad silmitsi arvutuslike kulude ja teostuse keerukuse takistustega, lahendavad nad Optimistic mudelite vaevavaid väljamaksete pudelikaelu. Kuna krüptograafiline uurimus edeneb, on ZK-Rollups valmis saama kõrge jõudlusega blockchaini skaleerimise standardiks.
Valik nende vahel sõltub praegu kohese ühilduvuse ja pikaajalise efektiivsuse vajadusest.