Rollups Ethereum это решения масштабирования Layer-2, которые разработаны для увеличения масштабируемости и пропускной способности (или скорости транзакций) сети блокчейн Ethereum.

Хотя блокчейн Ethereum известен своей высокой безопасностью, он не обладает естественной масштабируемостью. Однако, по мере его роста, возникла необходимость увеличить его масштабируемость и мощность обработки транзакций. Для достижения этой цели были созданы роллапы Ethereum.

Путем объединения или свертки нескольких транзакций, которые затем отправляются на блокчейн Ethereum в виде одной транзакции, роллапы Ethereum упрощают основную цепь Ethereum, увеличивая скорость обработки транзакций или пропускную способность сети блокчейн Ethereum.

Типы роллапов Ethereum: Оптимистичные роллапы и роллапы с нулевым знанием

Оптимистический Ethereum роллапы

Optimistic rollups - это роллапы, которые предполагают действительность транзакций на L2. Как следует из названия, они не проверяют действительность транзакций роллапа и предполагают, что они действительны, если не доказано обратное.

Чтобы исключить возможность вычисления и отправки неверных транзакций на главную цепь Ethereum, Оптимистический роллап предоставляет пользователям период испытания от 7 до 14 дней, в течение которого они могут оспорить действительность транзакций роллапа.

Если происходит ошибка, уже вычисленные транзакции выполняются повторно, и правильное состояние роллапа обновляется на главной цепочке Ethereum. Это не останавливает на этом – последователь, ответственный за вычисление и включение ошибочной транзакции, получает штраф за сокращение.

Arbitrum - это пример оптимистичного роллапа Ethereum. Это решение масштабирования второго уровня, обеспечивающее быстрые транзакции смарт-контрактов для сети блокчейна Ethereum.

Он обрабатывает и пакетирует транзакции блокчейна Ethereum, снижая загруженность и стоимость транзакций для блокчейна Ethereum.

Благодаря своей уникальной особенности сжатия транзакций, которая помогает снизить комиссии за газ, Arbitrum теперь используется проектами DeFi, такими как Sushiswap и Aave, для эффективного и недорогого обмена в рамках DeFi.

ZK-роллапы с нулевым раскрытием информации

Zero-knowledge Ethereum rollups проверяют действительность транзакций. В отличие от оптимистичных роллапов, которые предполагают, что транзакции роллапа действительны, Zero-knowledge роллапы не предполагают, а вместо этого тратят время на проверку действительности транзакций.

После того, как транзакции роллапа будут проверены и подтверждены, Zero-knowledge роллап отправляет криптографическое доказательство на основную цепь Ethereum, подтверждая их действительность. Смарт-контракты делают возможной верификацию транзакций роллапа.

ZK sync — это решение L2, созданное в первую очередь для масштабирования сети блокчейна Ethereum и увеличения ее пропускной способности или скорости обработки транзакций. С помощью ZK-роллапов ZKSync может обрабатывать транзакции в основной цепочке Ethereum, объединяя их в пакеты и отправляя обратно в блокчейн Ethereum после завершения. Scroll и Starkware — два других известных роллапа с нулевым разглашением.

Как работают роллапы Ethereum? Внебиржевые транзакции и пакетная обработка транзакций

Внебиржевая транзакция

Поскольку роллапы являются решениями блокчейна уровня 2, они не обрабатывают транзакции в основной сети блокчейна Ethereum. Они обрабатывают транзакции вне сети Ethereum.

Сущность или компонент роллапа, известный как секвенсор, отвечает за подтверждение транзакций роллапа, построение блоков L2 и отправку криптографических доказательств на главную цепь Ethereum.

Пакетирование транзакций

Группировка транзакций включает в себя процесс группировки нескольких транзакций по последователю. Последователь упрощает основную цепь Ethereum, удаляя некоторые транзакции из основной цепи Ethereum и затем группируя их в одну транзакцию.

После того, как транзакции сгруппированы, роллап отправляет данные транзакции на L1-цепочку с использованием смарт-контрактов. После добавления на цепочку Ethereum L1 одну роллап-транзакцию нельзя изменить или модифицировать.

Кроме того, некоторые нулевые доказательства знаний также публикуют сводки или криптографическое доказательство на основной цепи Ethereum, подтверждая действительность представленных транзакций.

Механизмы доказательства блокчейна: доказательство мошенничества и доказательство действительности

доказательство мошенничества

Доказательство мошенничества, также известное как доказательство непредвзятости, является механизмом проверки подлинности данных, опубликованных оптимистическими роллапами.

Чтобы предотвратить отправку неверных данных в Ethereum L1 цепь с помощью оптимистических роллапов, механизмы доказательства мошенничества позволяют пользователям на блокчейне Ethereum оспаривать пакетные транзакции роллапа.

Как только обнаружена ошибка в одной из пакетированных транзакций, она удаляется и повторно выполняется, после чего повторно проверенная транзакция отправляется обратно в пакет. За включение ошибочной транзакции также наказывается последователь.

Однако, если в течение периода оспаривания не обнаружено неправильных транзакций, изменение состояния оптимистично считается правильным.

Типы доказательств мошенничества: однокруговое интерактивное и многокруговое интерактивное

Доказательство мошенничества в один раунд

Однокруговое интерактивное доказательство - это механизм доказательства мошенничества, который позволяет оппоненту оспаривать подлинность или действительность транзакции роллапа без постоянного взаимодействия или коммуникации с оператором, поскольку транзакцию можно проверить сразу.

OP Stack - это пример блокчейн-решения, которое использует механизм мошенничества с однократным интерактивным доказательством. OP Stack - это модульный, открытый синтез, используемый для создания высоко масштабируемых и интероперабельных блокчейнов.

Разработанный фондом Optimism, стек OP позволяет разработчикам создавать блокчейны, которые могут взаимодействовать с суперцепью Optimism. Используя систему однораундовых интерактивных доказательств мошенничества, стек OP позволяет легко предотвращать мошенничество в блокчейнах.

Многоходовое интерактивное доказательство мошенничества

Многофазное интерактивное доказательство - это механизм доказательства мошенничества, который требует, чтобы оппонент постоянно или повторно взаимодействовал с оператором.

Оператор часто делит оспариваемый блок роллапа на равные половины, а затем на гораздо меньшие кусочки, пока оспаривающий не заметит ошибку. В процессе постоянного общения между оператором и оспаривающим происходит.

Хотя однокруговое интерактивное доказательство является более быстрым способом проверки действительности транзакции, оно является дорогостоящим. С другой стороны, хотя многоугольное интерактивное доказательство требует больше времени, оно более экономично и эффективно при разрешении споров с комплексными смарт-контрактами.

Arbitrum, решение для масштабирования L2, использует многоходовую интерактивную систему доказательства мошенничества. Как уже обсуждалось ранее, Arbitrum увеличивает пропускную способность блокчейна Ethereum, сжимая транзакции и снижая комиссию за газ.

Как работает доказательство мошенничества? Проверка корневого дерева Меркля

Проверка корня Меркля

Доказательство мошенничества работает путем проверки Merkle-корней. Merkle-корень - это структура данных, используемая для обеспечения безопасности блокчейна. Он сжимает данные в сети блокчейна, таким образом, пользователи не обязаны скачивать весь блокчейн.

Для проверки действительности транзакций роллапа механизм доказательства мошенничества должен сравнивать начальное и конечное состояния корней Меркла до и после транзакции, либо через однокруговое, либо многокруговое интерактивное доказательство.

Если оба состояния корня Меркля совпадают, это означает, что транзакция корректна; в противном случае транзакция является недействительной и повторно выполняется.

Таким образом, если верификатор хочет оспорить действительность транзакции роллапа, ему нужно только представить текущий корень послетранзакционного состояния и конкретные части дерева Меркла, которые будут использованы для расчета правильного корня послетранзакционного состояния.

Преимущества доказательства мошенничества: низкая вычислительная стоимость, простота, низкие газовые сборы

• Низкая вычислительная стоимость: Доказательство мошенничества, используемое для проверки оптимистичных транзакций роллапов, часто требует небольших вычислительных усилий. Его предположение о действительности транзакции делает его менее вычислительно интенсивным.
• Простота: Поскольку системы с доказательством мошенничества не требуют сложных криптографических систем, они просты и гибкие.
• Низкие комиссии за газ: Низкие комиссии за газ обусловлены меньшими криптографическими требованиями доказательств действительности при проверке действительности Оптимистичных роллапов.

доказательство действительности

Доказательство действительности, также известное как доказательство нулевого знания, является механизмом подтверждения блокчейна, используемым для проверки подлинности или действительности данных, опубликованных с использованием роллапов с нулевым знанием.

Эта действительность состоит из трех сущностей: доказывающего, проверяющего и свидетеля.

• Доказывающее лицо - это существо, создающее доказательство.
• Верификатор - это сущность, которая проверяет действительность или точность данных о транзакциях роллапа, доказываемых доказывающим.
• Свидетель - это данные, которые обмениваются между доказателем и проверяющим.

Важно отметить, что во время общения доказывающего и проверяющего не раскрывается содержание свидетеля (или обмениваемой информации).

Как работает доказательство действительности? Полиномиальные обязательства

Подтверждение полинома

Доказательства действительности зависят от полиномиальных обязательств для проверки действительности транзакций в роллапах. В полиномиальных обязательствах информация о транзакции, которую необходимо проверить, кодируется в полиномы, которые являются математическими выражениями.

Этот процесс проверки и подтверждения подлинности и правильности транзакций роллап намного безопаснее и сложнее взломать, поэтому он эффективно предотвращает мошенничество в сети блокчейн Ethereum.

Преимущества доказательства действительности: высокая безопасность, более быстрое время завершения, высокая масштабируемость

• Высокая безопасность: Доказательства действительности часто основаны на сложной криптографии, что делает очень сложным включение мошеннических транзакций в пакетную транзакцию.
• Более быстрое время завершения: поскольку в системах с доказательством мошенничества нет периодов оспаривания, транзакции могут быть завершены вовремя.
• Высокая масштабируемость: Удаление транзакций из основной цепи Ethereum и их последующая пакетная обработка делает сеть блокчейн Ethereum высокомасштабируемой.

Заключение

Интеграция доказательств мошенничества и доказательств действительности в роллапы Ethereum значительно повысила эффективность и безопасность сети. Разработчики и пользователи могут использовать преимущества роллапов, сохраняя целостность экосистемы Ethereum.

По мере развития блокчейна Ethereum растет важность масштабируемых и безопасных решений. Роллапы Ethereum, работающие на основе доказательства мошенничества и доказательства действительности, могут сыграть ключевую роль в формировании будущего технологии блокчейн.