Ethereum как одна из самых активных платформ в блокчейне в настоящее время, она поддерживает множество децентрализованных приложений, от Децентрализованных финансов до NFT, экосистема очень процветает. Однако процветание транзакций в блокчейне также сопровождается некоторыми неотъемлемыми проблемами, такими как частые скачки цен на транзакции из-за перегруженности сети, увеличение времени транзакций и повышение уровня неудач, что сильно влияет на энтузиазм участников в блокчейне.
Чтобы решить вышеуказанные проблемы, не влияя на дистрибутивные характеристики основной цепи, сообщество в основном использует L2 решение для масштабирования. Основной принцип L2 заключается в том, чтобы перенести вычисления и транзакции с основной сети (то есть L1) на сеть второго уровня, отправляя только окончательные результаты транзакций в основную сеть. Это позволяет сделать сами транзакции более эффективными, с более низкими расходами, одновременно сохраняя безопасность основной сети.
Сравнительно известные решения L2 включают Rollups, сайдчейн и другие.
Среди них Rollups дополнительно делятся на Optimistic Rollups и Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups).
OP-Роллапы
Сначала рассмотрим Optimistic Rollups, который выполняет все вычисления транзакций и обновления состояния в сети L2 (это может ускорить скорость транзакций и снизить затраты на транзакции), а затем сжимает оригинальные данные транзакций в пакет и публикует их в основной сети (это необходимо для обеспечения действительности транзакций). При подаче L2 узлы по умолчанию считают, что эти транзакции являются действительными и не содержат злонамеренных транзакций, что основано на реальных законах: если никто не может доказать вашу вину, вы должны считаться невиновным. Эта модель исключает множество ненужных проверок, что значительно ускоряет скорость подтверждения транзакций и повышает эффективность транзакций.
После того как транзакция была отправлена узлом, если валидатор обнаружит проблему с какой-либо транзакцией, он может в течение семи дней подать доказательство мошенничества, которое будет проверено смарт-контрактом на уровне L1. Поскольку подающий должен четко указать проблемную транзакцию, валидатору необходимо проверить только указанную транзакцию, поэтому можно быстро доказать, действительно ли есть проблема с транзакцией. Если действительно имеется проблемная транзакция, то пакет, в котором она находится, а также все последующие пакеты должны быть откатаны, и L2 цепочка вернется в состояние до выполнения злонамеренной транзакции. Злонамеренные узлы будут наказаны (конфискация залогового обеспечения), а валидаторы получат вознаграждение.
Если в течение семи дней не будет получено никаких доказательств мошенничества, представленных узлами, все транзакции будут подтверждены как законные сетью блокчейна.
На данный момент "доказательство мошенничества" представляет собой довольно практичный дизайн. Оно похоже на меч Дамокла из мифов: его существование само по себе более полезно, чем реальное применение для наказания. Держатель меча способен эффективно удерживать вредителей, и это воздействие намного превышает ту роль, которую приносит его собственная боевое могущество. Судя по текущей ситуации, почти никогда не происходит, чтобы узлы представляли доказательства мошенничества, не говоря уже о том, чтобы действительно доказать злонамеренные действия узлов. Причины этому многообразны, например, различные проекты, реализующие Op-Rollups, уже прошли достаточное тестирование, серьезные наказания приводят к высоким затратам на мошенничество, и экономические и кредитные потери от злонамеренных действий значительно превышают незначительную выгоду от таких действий.
На самом деле, по сравнению с злоупотреблением узлами, люди чаще сталкиваются с колебаниями сети, вызванными колебаниями сети или сбоями программного обеспечения. Недостатки Op-Rollups в основном заключаются в проблемах с оборотом средств, связанных с семидневным периодом оспаривания, а также в рисках централизации.
ZK-роллапы
В отличие от оптимистичных Op-Rollups, ZK-Rollups требуют, помимо сжатых данных, также предоставление доказательства корректности при отправке данных в блокчейн. То есть ZK-Rollups также обрабатывают транзакции вне блокчейна и упаковывают транзакции для отправки в основную сеть, но перед официальной отправкой необходимо сначала вычислить доказательство корректности.
Концепция ZK на самом деле существовала еще до появления блокчейна, но сложность реального мира делает ее области применения очень ограниченными, и при использовании необходимо ограничиваться очень узким кругом, например, вопросами конфиденциальности между двумя сторонами, и обычно требуется наличие централизованного проверяющего, что подразумевает необходимость доверия в определенной степени. Преимущество блокчейна при использовании технологии ZK заключается в том, что он позволяет естественным образом сводить сложность в смарт-контракты; по сути, ему нужно только проверять данные и вычисления, находящиеся в блокчейне. То, что смарт-контракт не может сделать, он тоже не может проверить. Таким образом, в отличие от первого случая, людям нужно просто доверять децентрализованным смарт-контрактам, и это доверие не требует привязки к какой-либо централизованной организации или личности.
Сложность ZK-Rollups по сравнению с Op-Rollups также заключается в этом: необходимо скомпилировать данные во время выполнения транзакции и фактическую логику, через которую проходит выполнение транзакции, в сложную схему логической цепи. Затем на основе этой схемы с помощью специализированного доказателя с использованием криптографических вычислений генерируется результат, который может быть быстро проверен (это требует определенного времени). Поскольку математические операции зависят от мощных вычислительных машин, обычно для выполнения этих задач используются специализированные компиляторы и проверяющие.
Затраты на Layer 2
Таким образом, есть еще один вопрос: одной из целей существования сети L2 является снижение затрат пользователей на взаимодействие в L1, так каковы же затраты самих L2?
Сначала это Op-Rollups, его затраты состоят из двух частей: одна - это плата за транзакции, которую нужно заплатить при отправке сжатых данных транзакций на L1; другая - это операционные расходы узлов L2 (включая их оборудование и прибыль). В конечном итоге все эти затраты будут переложены на пользователей.
Хорошая новость заключается в том, что текущая схема EIP-4844 для Ethereum существенно снизила затраты на взаимодействие между L2 и основной сетью.
Кроме того, для обслуживания узлов необходимо заблокировать значительные средства, которые не могут быть использованы для других целей, что может привести к упущенным возможностям и косвенным потерям для инвесторов.
Основные затраты на ZK-Rollups связаны с вычислительными затратами, поскольку для генерации нулевых знаний необходимо использовать большое количество вычислительных ресурсов, а также требуется развертывание специализированного оборудования. Кроме того, как и в случае с Op-Rollups, ему также необходимо нести затраты на транзакции по отправке данных в блокчейн.
И, кроме того, профессиональное оборудование отпугивает обычных пользователей, что также приводит к дальнейшей централизации сети.
Итог
Как Optimistic Rollups, так и ZK-Rollups являются ключевыми ответами экосистемы Ethereum на вызовы масштабируемости. В настоящее время оба решения продолжают развиваться, и с внедрением обновлений, таких как EIP-4844, затраты на публикацию данных L2 значительно снизились, что дополнительно раскроет потенциал обоих решений.
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
Серия для новичков по Web3: Введение в Rollups на Ethereum
Ethereum как одна из самых активных платформ в блокчейне в настоящее время, она поддерживает множество децентрализованных приложений, от Децентрализованных финансов до NFT, экосистема очень процветает. Однако процветание транзакций в блокчейне также сопровождается некоторыми неотъемлемыми проблемами, такими как частые скачки цен на транзакции из-за перегруженности сети, увеличение времени транзакций и повышение уровня неудач, что сильно влияет на энтузиазм участников в блокчейне.
Чтобы решить вышеуказанные проблемы, не влияя на дистрибутивные характеристики основной цепи, сообщество в основном использует L2 решение для масштабирования. Основной принцип L2 заключается в том, чтобы перенести вычисления и транзакции с основной сети (то есть L1) на сеть второго уровня, отправляя только окончательные результаты транзакций в основную сеть. Это позволяет сделать сами транзакции более эффективными, с более низкими расходами, одновременно сохраняя безопасность основной сети.
Сравнительно известные решения L2 включают Rollups, сайдчейн и другие.
Среди них Rollups дополнительно делятся на Optimistic Rollups и Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups).
OP-Роллапы
Сначала рассмотрим Optimistic Rollups, который выполняет все вычисления транзакций и обновления состояния в сети L2 (это может ускорить скорость транзакций и снизить затраты на транзакции), а затем сжимает оригинальные данные транзакций в пакет и публикует их в основной сети (это необходимо для обеспечения действительности транзакций). При подаче L2 узлы по умолчанию считают, что эти транзакции являются действительными и не содержат злонамеренных транзакций, что основано на реальных законах: если никто не может доказать вашу вину, вы должны считаться невиновным. Эта модель исключает множество ненужных проверок, что значительно ускоряет скорость подтверждения транзакций и повышает эффективность транзакций.
После того как транзакция была отправлена узлом, если валидатор обнаружит проблему с какой-либо транзакцией, он может в течение семи дней подать доказательство мошенничества, которое будет проверено смарт-контрактом на уровне L1. Поскольку подающий должен четко указать проблемную транзакцию, валидатору необходимо проверить только указанную транзакцию, поэтому можно быстро доказать, действительно ли есть проблема с транзакцией. Если действительно имеется проблемная транзакция, то пакет, в котором она находится, а также все последующие пакеты должны быть откатаны, и L2 цепочка вернется в состояние до выполнения злонамеренной транзакции. Злонамеренные узлы будут наказаны (конфискация залогового обеспечения), а валидаторы получат вознаграждение.
Если в течение семи дней не будет получено никаких доказательств мошенничества, представленных узлами, все транзакции будут подтверждены как законные сетью блокчейна.
На данный момент "доказательство мошенничества" представляет собой довольно практичный дизайн. Оно похоже на меч Дамокла из мифов: его существование само по себе более полезно, чем реальное применение для наказания. Держатель меча способен эффективно удерживать вредителей, и это воздействие намного превышает ту роль, которую приносит его собственная боевое могущество. Судя по текущей ситуации, почти никогда не происходит, чтобы узлы представляли доказательства мошенничества, не говоря уже о том, чтобы действительно доказать злонамеренные действия узлов. Причины этому многообразны, например, различные проекты, реализующие Op-Rollups, уже прошли достаточное тестирование, серьезные наказания приводят к высоким затратам на мошенничество, и экономические и кредитные потери от злонамеренных действий значительно превышают незначительную выгоду от таких действий.
На самом деле, по сравнению с злоупотреблением узлами, люди чаще сталкиваются с колебаниями сети, вызванными колебаниями сети или сбоями программного обеспечения. Недостатки Op-Rollups в основном заключаются в проблемах с оборотом средств, связанных с семидневным периодом оспаривания, а также в рисках централизации.
ZK-роллапы
В отличие от оптимистичных Op-Rollups, ZK-Rollups требуют, помимо сжатых данных, также предоставление доказательства корректности при отправке данных в блокчейн. То есть ZK-Rollups также обрабатывают транзакции вне блокчейна и упаковывают транзакции для отправки в основную сеть, но перед официальной отправкой необходимо сначала вычислить доказательство корректности.
Концепция ZK на самом деле существовала еще до появления блокчейна, но сложность реального мира делает ее области применения очень ограниченными, и при использовании необходимо ограничиваться очень узким кругом, например, вопросами конфиденциальности между двумя сторонами, и обычно требуется наличие централизованного проверяющего, что подразумевает необходимость доверия в определенной степени. Преимущество блокчейна при использовании технологии ZK заключается в том, что он позволяет естественным образом сводить сложность в смарт-контракты; по сути, ему нужно только проверять данные и вычисления, находящиеся в блокчейне. То, что смарт-контракт не может сделать, он тоже не может проверить. Таким образом, в отличие от первого случая, людям нужно просто доверять децентрализованным смарт-контрактам, и это доверие не требует привязки к какой-либо централизованной организации или личности.
Сложность ZK-Rollups по сравнению с Op-Rollups также заключается в этом: необходимо скомпилировать данные во время выполнения транзакции и фактическую логику, через которую проходит выполнение транзакции, в сложную схему логической цепи. Затем на основе этой схемы с помощью специализированного доказателя с использованием криптографических вычислений генерируется результат, который может быть быстро проверен (это требует определенного времени). Поскольку математические операции зависят от мощных вычислительных машин, обычно для выполнения этих задач используются специализированные компиляторы и проверяющие.
Затраты на Layer 2
Таким образом, есть еще один вопрос: одной из целей существования сети L2 является снижение затрат пользователей на взаимодействие в L1, так каковы же затраты самих L2?
Сначала это Op-Rollups, его затраты состоят из двух частей: одна - это плата за транзакции, которую нужно заплатить при отправке сжатых данных транзакций на L1; другая - это операционные расходы узлов L2 (включая их оборудование и прибыль). В конечном итоге все эти затраты будут переложены на пользователей.
Хорошая новость заключается в том, что текущая схема EIP-4844 для Ethereum существенно снизила затраты на взаимодействие между L2 и основной сетью.
Кроме того, для обслуживания узлов необходимо заблокировать значительные средства, которые не могут быть использованы для других целей, что может привести к упущенным возможностям и косвенным потерям для инвесторов.
Основные затраты на ZK-Rollups связаны с вычислительными затратами, поскольку для генерации нулевых знаний необходимо использовать большое количество вычислительных ресурсов, а также требуется развертывание специализированного оборудования. Кроме того, как и в случае с Op-Rollups, ему также необходимо нести затраты на транзакции по отправке данных в блокчейн.
И, кроме того, профессиональное оборудование отпугивает обычных пользователей, что также приводит к дальнейшей централизации сети.
Итог
Как Optimistic Rollups, так и ZK-Rollups являются ключевыми ответами экосистемы Ethereum на вызовы масштабируемости. В настоящее время оба решения продолжают развиваться, и с внедрением обновлений, таких как EIP-4844, затраты на публикацию данных L2 значительно снизились, что дополнительно раскроет потенциал обоих решений.