В чем разница между zK на Солане и zK Эфириуме

Стандартный блокчейн уровня 1 состоит из трех  главных элементов: децентрализации , безопасности и масштабируемости.

Децентрализация достигается, когда власть распределяется между несколькими субъектами, а не между центральной структурой. Это основа любого блокчейна .

Безопасность достигается, когда сеть состоит из большого количества таких идентификаторов для защиты сети. Чем больше людей (узлов) в сети, тем сложнее взломать сеть.

С другой стороны, масштабируемость достигается за счет меньшего количества узлов в сети. Чем меньше участников в сети, тем быстрее происходит одобрение транзакций. Например, передать заметку 100 людям проще, чем передать ту же заметку 1000 людям.

Таким образом, как вы, возможно, заметили, безопасность не может сосуществовать с масштабируемостью. Это блокчейн Трилемма в самой грубой форме.

Различные сети предложили разные решения масштабирования для решения этой проблемы, исходя из требований и принципов своих сетей.

Эти решения по масштабированию представляют собой методы, позволяющие системе или сети обрабатывать растущее число пользователей и транзакций без ущерба для ее целостности. Это также означает более эффективную обработку большего количества транзакций при сохранении быстрого времени обработки и разумных комиссий за транзакции.

В этой статье мы сосредоточимся на решениях масштабирования zK свертывания и сжатия zK для сетей Ethereum и Solana.

Zk -Rollups (роллапы с нулевым знанием) — это тип решения масштабирования уровня 2 , предназначенный для решения проблем масштабируемости, с которыми сталкивается блокчейн Ethereum. Они предлагают способ обработки большого количества оффчейн транзакций,  соблюдая  при этом   требования безопасности основной сети Ethereum.

Этот процесс осуществляется с использованием трех основных компонентов:

Секвенсор: выступает в качестве координатора, ответственного за сбор транзакций и их группировку вне цепочки.

Верификатор: находится в  мейннете Ethereum и отвечает за проверку достоверности доказательств, сгенерированных секвенсором.

Валидатор: дополнительный уровень безопасности в некоторых версиях zk -rollup. Они периодически сверяют состояние свертки с представленными доказательствами, чтобы убедиться, что секвенатор не подделал данные.

Принцип работы

Пользователи отправляют свои транзакции в секвенсор в сети zk -rollup.

Секвенсор собирает эти транзакции и группирует их в пакеты.

Секвенсор выполняет все транзакции внутри пакета на уровне 2. Это означает, что фактические вычисления и обновления состояния происходят за пределами основной сети Ethereum.

Секвенсор обновляет статус  ролапов на основе выполненных транзакций. Статус представляет текущие балансы и другие соответствующие точки данных для всех счетов, участвующих в объединении.

Затем секвенсор использует доказательства с нулевым разглашением ( zk -SNARKs) для создания криптографического доказательства, которое доказывает достоверность всей партии транзакций без раскрытия фактических данных транзакции. Просто представьте краткое изложение, которое убеждает проверяющего в том, что вычисления были выполнены правильно.

6. После этого секвенсор отправляет доказательство достоверности ролапа вместе с обновленным состоянием ролапа в основная сеть Ethereum.

7. Верификатор в основной сети использует легкие вычисления для проверки доказательства zk -SNARK. Эта проверка подтверждает, что транзакции были выполнены правильно, не требуя обработки всего набора данных на уровне 1.

8. Если пользователь хочет вывести средства из накопителя обратно в  мейннет Ethereum,  он инициирует транзакцию вывода средств. Эта транзакция проходит период проверки, чтобы убедиться в ее действительности, прежде чем она будет завершена в основной сети.

9. Если валидатор обнаруживает несоответствие между состоянием и доказательством, он может подать предупреждение и  принять  решение о наличии факта мошенничества в основной сети. Это помогает гарантировать, что секвенсор действует честно и не вмешивается в состояние.

1. DeFi

Приложения DeFi  формата Loopring , dYdX и Immutable X, используют zk -Rollups для ускорения и удешевления торговли, кредитования и заимствования криптовалют.

Высокие комиссии за газ на основной сети Ethereum может стать барьером для доступа к DeFi. zk -Rollups эффективно решает эту проблему, обрабатывая транзакции оффчейн  таким образом значительно снижая затраты.

2. Блокчейн игры

Immutable X и Sorare являются яркими примерами игр на основе блокчейна, использующих zk -Rollups.

Эти игры часто включают в себя частые микротранзакции для внутриигровых активов или действий. Zk -Rollups обеспечивает быструю и дешевую обработку этих микротранзакций, улучшая общий игровой процесс.

1. Управление цепочкой поставок

Для сложной цепочки поставок отслеживание каждого шага от производства до распределения имеет решающее значение.

Каждый этап цепочки поставок можно представить в zk -ролапе. Данные о местоположении, температуре и праве собственности, можно обновлять вне сети с помощью zk -proofs, обеспечивающих целостность данных.

2. Децентрализованные торговые площадки

Одноранговая торговая площадка для поделок ручной работы работает на основе zk -rollup, что обеспечивает безопасные транзакции между покупателями и продавцами.

Покупатели могут оплачивать товары с помощью криптовалюты: zk -rollups обрабатывает транзакции вне сети, а доказательства zk -SNARK гарантируют действительность платежей.

В отличие от zK ролапов, zK компрессоры не является решением уровня 2. Сжатые Zk — это метод, специально разработанный для блокчейна Solana , который использует доказательства с нулевым разглашением (zk -SNARK) для достижения эффективного хранения данных и обработки транзакций.

Почему это  используется в Solana

Поскольку сетевая активность в цепочке увеличивается, хранение огромных объемов данных становится дорогим и ресурсоемким. Более того, обработка больших наборов данных для каждой транзакции замедлит работу сети, что повлияет на пропускную способность транзакций (TPS).

Таким образом, сжатые zk решает эти проблемы, используя возможности zk -SNARK.

Процесс сжатия ZK

zk в блокчейне Solana основано на скоординированных усилиях трех ключевых игроков: проверяющего, верификатор и набора валидаторов.

Функции  каждого из участников

1. Проверяющий (сжимает данные)

Кто: это может быть назначенный узел в сети Solana или, возможно, даже устройство пользователя в будущем.

Функции

Проверяющий собирает определенные наборы данных для сжатия, например записи транзакций за определенный период времени или балансы счетов. Он затем хеширует их в пары.

Хэш-функция действует как одностороннее шифрование, создавая уникальный код, представляющий объединенные данные. Этот код становится новым узлом по мере хеширования  большого количества пар

Таким образом, объединении и хеширование продолжаются, причем каждый новый хэш представляет собой сводку предыдущих данных.

Последняя пара, содержащая окончательный хэш, называется корнем Меркла.

При сжатии zK вместо хранения всех отдельных данных в цепочке сохраняется только  корень Меркла (корень состояния). Этот корень отражает суть всех предшествующих ему данных в гораздо более компактной форме.

Наконец, zk -SNARK (доказательства с нулевым разглашением) используются для создания значительно сжатого представления набора данных.

Программа доказывающего упаковывает корень Меркла вместе с соответствующим доказательством zk -SNARK.

2. Верификатор (проверка действий проверяющего):

Кто: Эту роль обычно выполняют узлы-валидаторы в сети Solana.

Функции

Верификатор получает от доказывающего корень Меркла и доказательство zk -SNARK.

Он использует процесс проверки zk -SNARK для проверки достоверности и полноты сжатых данных. Это включает в себя криптографические вычисления, основанные на конструкции zk -SNARK.

Прелесть zk -SNARK в том, что верификатор может подтвердить целостность сжатых данных без необходимости доступа к исходной несжатой версии. Этот существенно уменьшает тот вычислительный груз на тот верификатор.

3. Набор валидаторов 

Кто: это узлы, ответственные за безопасность и обслуживание сети Solana.

Функции 

После того как верификатор успешно подтверждает доказательство zk -SNARK, набор валидаторов коллективно решает, принимать ли сжатые данные. Это решение может включать дополнительные проверки в зависимости от конкретной реализации.

В случае принятия валидаторы немедленно добавляют сжатые данные в реестр блокчейна Solana .

1. Приложения DeFi (опционально)

zk -компрессоры еще не стали массовым явлением, он потенциально может использоваться в приложениях DeFi, созданных на Solana.

Подобно zk -ролапам, это может помочь снизить требования к хранилищу для сложных транзакций DeFi, что потенциально приведет к снижению комиссий за транзакции и улучшению масштабируемости протоколов DeFi.

2. Платформы NFT (начальное внедрение)

Некоторые платформы NFT на базе Solana формата Metaplex   рассматривают zk –компрессоры для оптимизации хранения данных NFT.

Сжимая данные транзакций NFT, zk –компрессоры  потенциально могут снизить затраты на хранение, связанные с NFT, и обеспечить более быструю обработку действий, связанных с NFT.

И zk -ролапы, и zk -компрессоры используют доказательства с нулевым разглашением (zk -SNARK) для масштабирования блокчейна , но они затрагивают разные аспекты и работают по-разному.

Функции

zk -Rollup фокусируется на обработке транзакций. Они перемещают вычисления и обновления состояния за пределы цепочки (уровень 2), используя zk -SNARK для подтверждения достоверности обработанных транзакций в основной цепочке (уровень 1).

В то время как zk –компрессия фокусируется на эффективности хранения данных. Они стремятся сжать данные непосредственно в основной цепочке (уровень 1) с помощью zk -SNARK, чтобы продемонстрировать, что сжатые данные точно представляют исходную информацию.

2. Реализация

zk -Rollups обычно реализуются как отдельные сети или протоколы, взаимодействующие с основным блокчейном. Они включают в себя секвенсоры для пакетной обработки транзакций, валидаторы для потенциальных проверок безопасности и доказывающие устройства для генерации zk -SNARK.

В то время как zk -Compression предназначен для работы непосредственно с самой основной цепочкой. Они используют существующую инфраструктуру блокчейна для хранения и проверки данных, а zk -SNARKs оптимизирует объем хранилища данных.

Преимущества

zk-роллапы

Снижение комиссий за транзакции. Обработка транзакций вне сети значительно снижает комиссию за газ по сравнению с основной цепочкой.

Повышенная масштабируемость: это позволяет обрабатывать гораздо больший объем транзакций, разгружая обработку из основной цепочки.

Безопасность, наследуемая от основного  блокчейна: Zk -SNARK обеспечивает достоверность транзакций, одновременно используя безопасность базового бокчейна.

zk- компресоры 

Снижение затрат на хранение. Сжатие данных в цепочке снижает требования к хранению, что потенциально может привести к снижению комиссий за транзакции.

Повышенная эффективность: более быстрая обработка данных благодаря меньшему объему хранилища.

Потенциально более простая интеграция: может потребоваться менее сложные изменения инфраструктуры по сравнению с zk -ролапы

zk-роллапы

Сложность: требует создания и обслуживания отдельных сетей уровня 2, что приводит к дополнительной сложности.

Риск централизации. В зависимости от реализации один секвенсор или валидатор может создавать точки централизации.

zk-компрессоры

Стадия запуска: все еще находится в стадии разработки и тестирования, с ограниченными реальными реализациями.

Ограниченная область применения: в первую очередь касается эффективности хранения данных, не влияя напрямую на скорость обработки транзакций.

Основываясь на всех возможных плюсах и минусах можно сделать вывод, что zk –ролапы имеют преимущество перед успешными реальными реализациями в DeFi, NFT и играх на Ethereum. Их проверенная репутация – основа надежности.

Решая как скорость транзакций, так и затраты за счет обработки вне цепочки, zk -Rollups обеспечивает более значительное общее улучшение производительности.

Кроме того, их способность значительно снижать комиссию за транзакции и время обработки идеально соответствует потребностям активной торговли DeFi , где скорость и стоимость являются решающими факторами.

Тем не менее zk –компрессоры могли  бы составить конкуренцию, если бы эффективность хранения была главной задачей. Это  обусловлено тем, что емкость хранилища Ethereum теоретически все еще очень высока из-за его конструкции, в которой все данные передаются по цепочке.

Достаточно скоро оба протокола могут стать не конкурирующими технологиями, а скорее взаимодополняющими. По мере развития и преодоления своих ограничений мы можем ожидать, что они сыграют решающую роль в формировании будущего эффективных и масштабируемых блокчейнов.