ZK-Rollups và con đường mở rộng quy mô Ethereum

ZK-Rollups đang hướng tới việc khắc phục các vấn đề về mở rộng quy mô của Ethereum.

Khi chi phí sử dụng Ethereum tăng lên, nhu cầu mở rộng mạng trở nên rõ ràng hơn bao giờ hết. Công nghệ Zero-Knowledge Rollup hứa hẹn sẽ giảm phí gas mà không ảnh hưởng đến phân cấp và bảo mật.

Các vấn đề về khả năng mở rộng của Ethereum

Phí gas cao đã trở thành một vấn đề lớn đối với Ethereum.

Khi phí giao dịch được thanh toán bằng ETH, chi phí sử dụng mạng tăng lên khi giá của tài sản tăng. ETH tăng 460% trong năm nay, có nghĩa là chi phí giao dịch cũng đã tăng 460% tính theo đô la Mỹ.

Phí giao dịch cũng phụ thuộc vào mức độ nghẽn mạng. Do nhu cầu về không gian khối Ethereum ngày nay rất lớn, phí gas cũng cao.

Chi phí sử dụng mạng cao đã khiến nhiều người dùng phải bỏ DeFi, NFT và thậm chí tham gia DAO. Nhiều người đam mê tiền điện tử đã chuyển sang các blockchain Lớp 1 khác như Solana và Avalanche vì chi phí của Ethereum.

Ethereum: Giá gas giao dịch trung bình (Nguồn: Glassnode)

Trong vài năm qua, một số giải pháp mở rộng quy mô đã được phát triển để giúp giảm thiểu tắc nghẽn trên Ethereum và giảm chi phí giao dịch. Polygon ra mắt vào năm 2019 và được cho là giải pháp mở rộng quy mô Ethereum đầu tiên để đạt được lực kéo đáng kể. Mạng sử dụng giải pháp mở rộng quy mô được gọi là Plasma, giải pháp này giảm tải các giao dịch từ blockchain Ethereum chính thành một sidechain chuyên dụng. Nhiều ứng dụng DeFi gốc Ethereum như Curve và Aave đã ra mắt trên Polygon trong năm nay.

Mặc dù Polygon đã thành công trong việc thu hút người dùng bằng cách đưa ra mức phí thấp, nhưng nó thường bị chỉ trích vì không phải là một giải pháp mở rộng quy mô thực sự. Polygon sử dụng cơ chế đồng thuận Proof-of-Stake được điều chỉnh bởi tập hợp các trình xác thực nút của chính nó. Điều này có nghĩa là nó không sử dụng Ethereum mainnet để xác thực các giao dịch nên thường được coi là kém an toàn và phi tập trung hơn. Chỉ có 100 trình xác thực quản lý Polygon. Theo dữ liệu từ Polygonscan, địa chỉ xác thực hàng đầu chiếm hơn 27% mạng.

25 trình xác thực Polygon hàng đầu theo khối (Nguồn: Polygonscan)

Trong năm qua, một loại giải pháp mở rộng quy mô khác được gọi là cuộn lên đã tạo ra một tiếng vang trong cộng đồng Ethereum. Hiện tại, mọi giao dịch trên Ethereum đều bao gồm tất cả dữ liệu tính toán cần thiết khi tương tác với hợp đồng thông minh. Vì không gian khối bị hạn chế, Ethereum có thể dễ dàng bị tắc nghẽn, dẫn đến xác nhận giao dịch chậm và phí gas cao.

Bản tổng hợp cung cấp một cách để thuê ngoài dữ liệu tính toán và gửi lại các bằng chứng hợp lệ cho Ethereum mainnet. Điều này tiết kiệm không gian khối và cho phép các giao dịch được nhóm lại với nhau, giảm hơn nữa lượng dữ liệu được cam kết với mainnet. Khi các giao dịch được gộp lại với nhau, phí gas được chia cho nhiều người dùng. Bản tổng hợp cung cấp cho người dùng tốc độ giao dịch gần như tức thì và có thể giảm phí từ 50 đến 200 trong khi vẫn duy trì tính bảo mật và phân quyền của mạng chính Ethereum.

Bản tổng hợp Zero-Knowledge là gì?

Bản tổng hợp có hai hương vị: Lạc quan và Không kiến ​​thức. Optimistic Rollups giả định rằng các giao dịch được gửi trở lại chuỗi cơ sở là hợp pháp. Các giao dịch chỉ bị từ chối nếu ai đó theo dõi chuỗi có thể chứng minh rằng họ gian lận bằng cách gửi bằng chứng gian lận. Nói cách khác, Optimistic Rollups thực hiện một cách tiếp cận “vô tội cho đến khi được chứng minh là có tội” để xác thực các giao dịch.

Ngược lại, Zero-Knowledge Rollups, còn được gọi là ZK-Rollups, tạo ra các bằng chứng mật mã chứng minh các giao dịch là hợp pháp khi được gửi trở lại mainnet. Các giao dịch chỉ được chấp nhận trên Ethereum sau khi bằng chứng mật mã được xác thực. Không giống như Optimistic Rollups, ZK-Rollups thực hiện phương pháp xác thực “có tội cho đến khi được chứng minh là vô tội”.

Hiện tại, Optimistic Rollups đã được chấp nhận nhiều nhất, một phần nhờ vào việc dễ dàng phát triển các ứng dụng trên đó. Optimistic Rollups có thể hỗ trợ hợp đồng thông minh đầy đủ về mặt chức năng và các nhà phát triển có thể viết mã các ứng dụng bằng Solidity, ngôn ngữ lập trình gốc của Ethereum. Dữ liệu từ L2beat cho thấy rằng Công ty Lạc quan tổng hợp lớn nhất hiện nay, Arbitrum, đã thu hút hơn 2,5 tỷ đô la tổng giá trị bị khóa trong các ứng dụng DeFi. Nó lưu trữ nhiều ứng dụng DeFi phổ biến nhất trên Ethereum.

Tuy nhiên, Optimistic Rollups phải đối mặt với một số thách thức. Do cách tiếp cận của họ để xác thực các giao dịch, các khoản tiền được gửi trở lại Ethereum mainnet có thời gian tranh chấp lên đến một tuần. Điều này gây bất tiện cho người dùng và phá vỡ khả năng phối ghép.

Mặc dù Optimistic Rollups đã được cải thiện trên các giải pháp dựa trên Plasma như Polygon, nhưng chúng thường được coi là kém hơn so với ZK-Rollups. Optimistic Rollups có thời gian tranh chấp và cung cấp các cải tiến về khả năng mở rộng lên đến hệ số 77. ZK-Rollups không có thời gian tranh chấp và họ cung cấp các cải tiến lên đến hệ số 500.

Tuy nhiên, ZK-Rollups vẫn chưa đạt được mức độ tương thích như các đối tác Lạc quan của họ. Vì ZK-Rollups có các bằng chứng hợp lệ đi kèm với mọi giao dịch nên công nghệ của họ khó xây dựng hơn. ZK-Rollups đã được phát triển để xử lý các tác vụ đơn giản như chuyển khoản và giao dịch trực tiếp. Mặc dù việc tích hợp chức năng hợp đồng thông minh là có thể thực hiện được, nhưng nó đã được chứng minh là khó hơn rất nhiều.

Gần đây nhất trong năm nay, người đồng sáng lập Ethereum, Vitalik Buterin đã dự đoán rằng việc phát triển ZK-Rollups có thể tổng hợp hoàn toàn sẽ mất vài năm. Tuy nhiên, các nhà phát triển đang đi trước thời hạn. Một số ZK-Rollups đang sẵn sàng triển khai các giải pháp có thể kết hợp và tương tác lẫn nhau, ngay cả trên các lần tổng hợp.

Sự phát triển của ZK-Rollups sẽ cho phép tạo ra một khuôn khổ giao tiếp được chia sẻ giữa mạng chính Ethereum và nhiều mạng Lớp 2, nơi các mạng có thể chia sẻ tính thanh khoản và vượt qua những thách thức chấp nhận lớn nhất mà các blockchain Lớp 1 phải đối mặt. Các mạng dựa trên ZK-Rollup sẽ không cần phải cạnh tranh về tính thanh khoản để cung cấp giao dịch hiệu quả thông qua các sàn giao dịch phi tập trung và thay vào đó sẽ có thể hợp tác để mở rộng quy mô Ethereum.

ZK-Rollups cũng có một tính năng độc đáo khác. Các giao dịch trở nên rẻ hơn khi có nhiều người sử dụng do cách tính phí cho mỗi đợt giao dịch. Chi phí để gửi một lô không có nhiều chênh lệch, do đó, chi phí gas có thể được chia cho nhiều người dùng hơn khi nhiều giao dịch được gộp trong một lô. ZK-Rollups có thể đóng gói số lượng giao dịch gần như vô hạn, do đó phí gas cho các giao dịch có thể giảm xuống còn vài xu với đủ người dùng. Tính năng này được gọi là khấu hao bằng chứng hợp lệ.

Trong khi Ethereum vẫn đang phải đối mặt với các vấn đề về khả năng mở rộng, một số nhà phát triển đã trong quá trình triển khai mạng ZK-Rollup Lớp 2, hứa hẹn khả năng tổng hợp và tương thích đầy đủ giữa các hợp đồng thông minh, các giải pháp Lớp 2 khác và Máy ảo Ethereum.

Các loại ZK-Rollup

Hiện tại có hai loại ZK-Rollup khác nhau đang được sử dụng trong các giải pháp mở rộng quy mô Ethereum.

Loại ZK-Rollup đầu tiên và được sử dụng rộng rãi nhất sử dụng ZK-SNARK — cô đọng các đối số kiến ​​thức không tương tác. SNARK là loại bằng chứng kiến ​​thức không đầu tiên được phát hiện; dự án blockchain ban đầu Zcash đã sử dụng chúng vào đầu năm 2016. SNARK tạo thành phần lớn các thư viện dành cho nhà phát triển ZK-Rollup và mã đã xuất bản và được coi là một lựa chọn mạnh mẽ cho các dự án mở rộng quy mô Ethereum.

Một nhược điểm lớn của SNARK là chúng yêu cầu sự kiện tạo ban đầu của các khóa được sử dụng để tạo các bằng chứng cần thiết cho các giao dịch. Nếu các khóa trong sự kiện thiết lập đáng tin cậy không bị phá hủy, chúng có thể được sử dụng để tạo các token mới hoặc giả mạo các giao dịch.

Giải pháp mở rộng quy mô dựa trên SNARK nổi bật nhất hiện nay là dự án zkSync của Matter Labs. Ra mắt vào tháng 6 năm 2020, zkSync hứa hẹn 2.000 giao dịch mỗi giây trong lần lặp lại hiện tại, với hy vọng đạt được thông lượng cao hơn trong tương lai. Vào tháng 5, nền tảng này bắt đầu hoạt động hướng tới việc triển khai hợp đồng thông minh trong môi trường tương thích với EVM với sự ra mắt của mạng thử nghiệm zkEVM.

Trọng tâm chính của zkSync là làm cho việc chuyển đổi từ mạng chính Ethereum trở nên dễ dàng nhất có thể. Những người muốn phát triển trên zkEVM có thể viết các hợp đồng thông minh bằng cách sử dụng Solidity, ngôn ngữ lập trình của Ethereum. Matter Labs gần đây đã huy động được 50 triệu đô la để hỗ trợ phát triển zkSync trong vòng tài trợ Series B do Andreessen Horowitz dẫn đầu. Ngoài ra, công ty đã hợp tác với một số chip xanh Ethereum DeFi như Curve Finance, Aave và 1inch.

Loại ZK-Rollup khác sử dụng STARK – đối số kiến ​​thức minh bạch có thể mở rộng. STARK mang lại lợi thế hơn SNARK vì chúng hoàn toàn dựa vào các hàm băm và không yêu cầu thiết lập đáng tin cậy. Điều này có nghĩa là STARK về mặt lý thuyết an toàn hơn SNARK, điều này đã làm cho chúng trở thành một ứng dụng yêu thích của Ethereum Foundation.

StarkWare là công ty đầu tiên sử dụng STARK để mở rộng quy mô Ethereum và hiện là động lực chính thúc đẩy sự phát triển của công nghệ dựa trên STARK (Hai trong số các nhà đồng sáng lập của StarkWare, Eli Ben-Sasson và Michael Riabzev, đã đồng phát minh ra công nghệ này). StarkWare đã tạo ra một ngôn ngữ lập trình hoàn chỉnh Turing cho ZK-Rollups dựa trên STARK có tên là Cairo. Nó đã sử dụng Cairo để tạo ra sản phẩm đầu tiên của mình, giao thức StarkEx.

StarkEx là một giải pháp mở rộng quy mô dành riêng cho ứng dụng hiện đang được sử dụng bởi một số dự án Ethereum, bao gồm dYdX, Immutable X, Sorare và DeversiFi. StarkWare sắp phát hành StarkNet, một mạng ZK-Rollup không được phép cho phép các nhà phát triển xây dựng và khởi chạy ứng dụng trực tiếp trên Lớp 2. StarkNet đang hướng tới mục tiêu trở thành một giải pháp mở rộng đa ứng dụng thực sự, phi tập trung.

ZK-Rollups sắp thay đổi cách cộng đồng tiền điện tử sử dụng Ethereum. Khi các mạng tốc độ cao, chi phí thấp như zkSync và StarkNet thành hiện thực, các giao dịch trên mạng chính Ethereum sẽ ngày càng được gia công cho Lớp 2. Điều này sẽ cho phép Ethereum tiến gần hơn đến tầm nhìn trở thành một mạng blockchain có thể mở rộng, an toàn và phi tập trung.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Bài viết trước

‘Tất cả chúng tôi đều quyết định ngân hàng tập trung là có gian lận’ – tập South Park giới thiệu một tương lai chỉ có Bitcoin

Bài viết kế tiếp

Omicron khiến Bitcoin giảm xuống mức 53,5 nghìn đô la, Ethereum giảm xuống dưới 4.000 đô la

Bài viết liên quan