Оптимістичні Rollups і Zero-Knowledge Rollups (zkRoll-ups): порівняння

Вступ

Технологія блокчейну зазнала стрімкої еволюції протягом останніх років. Цей процес спричинив різке зростання попиту на транзакції в криптовалютних мережах. Підвищена активність спричинила навантаження на провідні блокчейни, що призвело до заторів у мережі та зростання комісій. Для розв’язання питань масштабованості розробники впровадили низку рішень, які загалом поділяють на підходи першого (Layer 1) та другого рівня (Layer 2).

Рішення Layer 1 змінюють саму структуру блокчейну, зокрема через шардинг — розподіл мережі на менші частини задля паралельної обробки транзакцій. Layer 2 розміщують над базовим протоколом без модифікації фундаментальних принципів. Серед основних рішень Layer 2 виділяють state channels, сайдчейни та блокчейн-роллапи. Саме rollups нині вважають одним із найбільш перспективних механізмів для підвищення пропускної здатності й зниження вартості транзакцій у криптосекторі.

Що таке блокчейн-роллапи?

Блокчейн-роллапи — це інноваційна технологія масштабування Layer 2, яка об’єднує транзакції для обробки поза основним ланцюгом. Розуміння принципу роботи роллапів є важливою складовою розвитку блокчейн-технології. Основний підхід полягає у виконанні транзакцій на додатковому рівні за умови збереження активів під контролем смартконтракту основного ланцюга. Така архітектура дозволяє зберігати безпеку та децентралізацію головного блокчейну й водночас значно підвищувати швидкість і ефективність транзакцій.

Фактично роллап агрегує й стискає транзакційні дані. Після позаланцюгової обробки стиснена інформація повертається на основний блокчейн для постійного зберігання. Це дає змогу будь-якому блокчейну Layer 1 суттєво підвищити пропускну здатність. Для прикладу, блокчейн із 15 транзакціями на секунду може збільшити цю кількість у кілька разів завдяки впровадженню rollups, що забезпечить більший обсяг оброблених та підтверджених транзакцій за певний період.

Інакше кажучи, rollup — це ефективний підсумок серії операцій, що зберігає безпеку основного ланцюга й водночас оптимізує продуктивність. У сучасному блокчейн-середовищі виділяють два основні типи роллапів: оптимістичні (optimistic rollups) та zero-knowledge rollups (zkRoll-ups). Кожен із них застосовує унікальні методи валідації та має свої особливості й обмеження.

Що таке оптимістичний rollup?

Оптимістичний rollup — це протокол масштабування, який значно підвищує пропускну здатність завдяки пакетній обробці транзакцій поза ланцюгом. Його ключова характеристика — "оптимістичне" припущення: усі транзакції вважають чинними, якщо їх не оскаржують, що усуває потребу негайної верифікації й підвищує загальну ефективність системи. Після обробки транзакції стискають і записують у головному блокчейні, що дає змогу масштабувати мережу в 10–100 разів від початкових можливостей.

Валідація в оптимістичних rollups ґрунтується на fraud-proof механізмі. Протокол не перевіряє кожну транзакцію одразу, а запроваджує період оскарження — спеціальне вікно для подачі суперечок. Протягом цього періоду будь-який учасник може оскаржити підозрілу транзакцію. У разі виявлення помилки за допомогою fraud proof протокол автоматично повторно обробляє відповідні транзакції й оновлює блок. Сторони, які затвердили некоректні операції, несуть фінансову відповідальність, що стимулює доброчесну поведінку.

Попри переваги, оптимістичні rollups мають і недоліки. Необхідний період оскарження подовжує час до фіналізації транзакцій, що впливає на впевненість користувачів у незворотності своїх операцій. Виведення коштів відкладається на цей період, який може тривати від кількох днів до тижнів залежно від конкретної реалізації. Крім того, оптимістичні rollups вимагають публікації всіх транзакційних даних у головному ланцюзі, що вважають менш ефективним порівняно з рішеннями zero-knowledge.

Що таке Zero-Knowledge rollup (zkRoll-up)?

Zero-knowledge rollup (zkRoll-up) — це передове рішення для масштабування, яке агрегує транзакції для обробки поза ланцюгом. На відміну від оптимістичних rollups, zkRoll-ups застосовують технологію zero-knowledge proof (ZKP) для криптографічної верифікації транзакцій. Оператор zkRoll-up обробляє серії транзакцій і генерує математичний доказ коректності, який підтверджує всі зміни стану без розкриття деталей окремих операцій.

Валідація zkRoll-up працює за принципом "довідник-перевірник". Довідник (оператор zkRoll-up) створює складний математичний доказ, доступний лише за наявності достовірних даних пакета транзакцій. Перевірник (основний блокчейн) перевіряє цей доказ, підтверджуючи коректність усіх транзакцій без необхідності перегляду кожної окремо. Такі докази є значно компактнішими за повні транзакційні дані, що дозволяє прискорити й здешевити перевірку. Наприклад, у мережі Ethereum zkRoll-ups розміщують стиснені дані як calldata, через що користувачі сплачують менші комісії.

zkRoll-ups забезпечують суттєві переваги. Вони гарантують високу безпеку за належного впровадження, адже докази коректності не дозволяють оператору вчиняти шахрайство чи привласнювати активи. Користувачам не потрібно контролювати мережу, оскільки всі дані зберігаються на ланцюгу, а кожна партія потребує перевіряємого доказу коректності. Крім того, zkRoll-ups дозволяють миттєво виводити кошти на основний ланцюг одразу після перевірки смартконтрактом, що виключає тривалі очікування, притаманні оптимістичним rollups.

Ключові відмінності: zkRoll-ups і оптимістичні rollups

Головні відмінності між zkRoll-ups і оптимістичними rollups полягають у методах валідації, фінальності транзакцій і моделях безпеки. Оптимістичні rollups за замовчуванням вважають транзакції чинними й використовують fraud proof із періодом оскарження, а zkRoll-ups застосовують криптографічні докази коректності, які перевіряються перед записом у головний ланцюг.

Щодо фінальності: zkRoll-ups забезпечують майже миттєве виведення коштів після перевірки доказу, тоді як оптимістичні rollups передбачають період оскарження — від декількох днів до тижнів, протягом якого активи залишаються заблокованими. Це впливає на досвід користувача й ліквідність активів.

В аспекті ефективності даних zkRoll-ups передають у головний ланцюг лише компактні докази, тоді як оптимістичні rollups публікують усі транзакційні дані для забезпечення можливості fraud proof. zkRoll-ups мають вищу технічну складність і потребують більше обчислювальних ресурсів для генерації доказів, проте ці витрати розподіляються між усіма транзакціями в пакеті.

Обидва підходи залишають активи на основному блокчейні під контролем смартконтракту, однак zkRoll-ups забезпечують сильніші криптографічні гарантії без залучення зовнішнього моніторингу. Для оптимістичних rollups потрібен хоча б один доброчесний учасник, який стежить за можливими шахрайськими транзакціями та ініціює оскарження.

Майбутнє оптимістичних rollups і zkRoll-ups

Rollups залишаються пріоритетом для досліджень і розробки масштабованості блокчейну. Зі зростанням використання криптовалют і децентралізованих застосунків розуміння роллапів і їхнього потенціалу стає вирішальним для інвесторів, розробників та користувачів. Обидва типи роллапів надалі відіграватимуть ключову роль у підвищенні ефективності й масштабованості блокчейнів, а технологічний прогрес забезпечить їхню адаптацію під різноманітні сценарії.

Нещодавні досягнення підвищили ефективність обох технологій. zkRoll-ups продемонстрували значне зростання швидкості й економічності генерації криптографічних доказів. Оптимістичні rollups удосконалюють механізми скорочення періоду оскарження без втрати рівня безпеки, покращуючи користувацький досвід.

Галузь досліджує і паралельні рішення масштабування: шардінг, протоколи Layer 0 та гібридні технології, які поєднують переваги різних підходів. Важливим напрямом стає підвищення взаємодії між різними rollup-рішеннями, а також між rollups та іншими інструментами масштабування. З’являються проєкти, які створюють ефективні й захищені міжланцюгові містки.

Серед розробників і дослідників панує розуміння: універсального рішення не існує. Різні застосунки потребують різних типів роллапів. Для швидкої фінальності й високого рівня безпеки переважають zkRoll-ups; для зниження витрат на розробку й сумісності з екосистемою частіше обирають оптимістичні rollups. Подальший розвиток обох технологій забезпечить ще масштабованіший та ефективніший блокчейн-ландшафт.

Висновки

Rollups — ключове рішення для масштабування, яке дає змогу подолати обмеження сучасних блокчейнів у разі зростання кількості транзакцій. У цьому матеріалі детально розглянуто типи rollups, принципи їхньої роботи, переваги та обмеження.

Оптимістичні rollups вирізняються простотою впровадження та сумісністю з поточною інфраструктурою, покладаючись на припущення чесності й fraud-proof механізми для валідації. zkRoll-ups забезпечують вищий рівень криптографічної безпеки, швидку фінальність транзакцій і ефективне використання даних, але вимагають складнішої технічної реалізації.

Розуміння роллапів є необхідним для всіх, хто працює у сфері блокчейну, оскільки ці технології змінюють підходи до вирішення питань масштабованості децентралізованих мереж. Із розвитком блокчейн-технологій і глобальним впровадженням криптовалют rollups надалі еволюціонуватимуть і застосовуватимуться в різних сферах. Взаємодія й конкуренція між різними рішеннями масштабованості сприятимуть подальшим інноваціям і, ймовірно, поєднанню найкращих характеристик різних підходів.

Подальший розвиток роллапів стане вирішальним для досягнення масштабованості, необхідної для масового впровадження блокчейну й децентралізованих застосунків. Вибір між оптимістичними й zkRoll-ups визначається потребами кожного рішення — балансом між безпекою, швидкістю, витратами й технічною складністю. Глибоке розуміння концепцій роллапів і їхніх різновидів дозволяє учасникам екосистеми приймати обґрунтовані рішення відповідно до власних потреб.

FAQ

Що таке rollup і яка його мета?

Rollup — це рішення для масштабування, яке об’єднує транзакції для обробки поза ланцюгом, що дозволяє зменшити витрати й прискорити роботу. Це підвищує ефективність блокчейн-мережі, забезпечуючи більшу пропускну здатність і менші комісії.

Що таке rollup (визначення іспанською)?

Rollup — це технологія масштабування, яка групує транзакції в єдиний пакет, що дає змогу зменшити витрати й прискорити обробку в блокчейн-мережах, зберігаючи безпеку основного ланцюга.

Які бувають типи роллапів (Optimistic Rollups і zk-Rollups)?

Оптимістичні rollups припускають чинність усіх транзакцій, доки не буде доведено протилежне. zk-rollups використовують докази з нульовим розголошенням для перевірки транзакцій до їх фіналізації. zk-rollups надсилають лише дані доказів, а оптимістичні rollups публікують повні транзакційні дані. zk-rollups забезпечують швидше виведення коштів.

Які переваги та недоліки використання роллапів у блокчейні?

Переваги: зростання масштабованості, зменшення комісій за транзакції, пришвидшення обробки. Недоліки: залежність від базового рівня, потенційні ризики безпеки й затримки підтверджень транзакцій.

Як rollups знижують витрати й підвищують швидкість транзакцій?

Rollups об’єднують транзакції в один пакет для обробки поза ланцюгом, що значно знижує навантаження на мережу, скорочує комісії за газ і прискорює підтвердження транзакцій.