ZK Rollups: Gajah di Dalam Ruangan

Penulis asli: Jaehyun Ha

Disusun oleh: TechFlow

Ringkasan

• Meskipun bukti pengetahuan nol (ZKP) menjanjikan lebih pribadi dan terukur ekosistem blockchain, banyak aspek dari zero-knowledge (ZK) disalahpahami atau diterapkan secara berbeda dari yang diyakini secara umum.

• Ada dua aspek utama ZKP: “tanpa pengetahuan” dan “ringkasan.” Meskipun pernyataan ini tidak salah, sebagian besar rollup ZK hanya memanfaatkan properti keringkasan, dan data transaksi serta informasi akun tidak sepenuhnya bersifat rahasia atau bersifat rahasia.

• Untuk berbagai jenis DApps, Rollup ZK mungkin bukan pilihan terbaik untuk tumpukan pengembangan Misalnya, pembuatan ZKP dapat menjadi hambatan untuk finalitas cepat, sehingga mengurangi kinerja permainan Web3, sementara jaminan ketersediaan data berdasarkan publikasi perbedaan status dapat merugikan layanan protokol peminjaman DeFi.

Gambar 1: ZK adalah kata kunci yang bagus

Sumber: imgflip

Keadaan industri blockchain saat ini dapat disamakan dengan era Zero Knowledge (ZK). ZK menonjol di mana pun Anda berada, dan semakin jarang menemukan proyek blockchain generasi berikutnya yang tidak menyertakan ZK dalam namanya. Dari perspektif teknis, tidak dapat disangkal bahwa ZK adalah teknologi yang menjanjikan yang dapat berkontribusi pada ekosistem blockchain yang lebih terukur dan privat. Namun, karena latar belakang teknis ZK yang kompleks, banyak investor, baik ritel maupun institusional, sering berinvestasi dalam proyek ZK berdasarkan "keyakinan" bahwa ZK terlihat keren, baru, dan dapat memecahkan trilema blockchain, tanpa sepenuhnya memahami bagaimana teknologi ZK dapat menguntungkan setiap proyek.

Dalam seri ZK ini, kita akan menjelajahi kebenaran yang tidak mengenakkan (kekurangan dan kerugian) dari rollup ZK dan aplikasinya yang bermanfaat. Pertama, kita akan mengupas dua properti inti dari bukti ZK (ZKP) dalam blockchain: "tanpa pengetahuan" dan "keringkasan". Kemudian kita akan membahas bagaimana sejumlah besar rollup ZK yang saat ini beroperasi tidak benar-benar memanfaatkan aspek "tanpa pengetahuan". Selanjutnya, kita akan melihat area di mana penerapan rollup ZK dapat lebih merugikan daripada membantu, menghindari masalah yang sudah dikenal seperti kompleksitas implementasi. Terakhir, kita akan menyoroti proyek-proyek menonjol yang secara efektif mewujudkan prinsip-prinsip ZK dan benar-benar memperoleh manfaat yang jelas dari penggunaan teknologi ZK.

Rekap: Siklus Hidup Transaksi di ZK Rollups

Rollup adalah solusi penskalaan yang mengatasi keterbatasan throughput L1 dengan mengeksekusi bundel transaksi di luar rantai dan kemudian menyimpan data ringkasan status L2 terbaru di L1. Di antara semuanya, fitur ZK Rollup yang menonjol adalah kemampuan untuk menarik dana dengan cepat dengan menyerahkan bukti validitas komputasi di luar rantai di rantai. Sebelum kita membahas masalah ZK Rollup, mari kita tinjau siklus hidup transaksinya secara singkat.

Gambar 2: Siklus hidup transaksi dalam rollup ZK

Sumber: Pusat Penelitian Presto

• Setiap pengguna L2 membuat dan mengirimkan transaksinya ke sequencer.

• Sequencer menggabungkan dan mengurutkan beberapa transaksi, lalu mengeksekusi transaksi ini di luar rantai untuk menghitung status rollup baru. Sequencer kemudian mengirimkan status rollup baru ini ke kontrak pintar status on-chain dalam bentuk batch dan mengompresi data transaksi L2 yang sesuai ke dalam blok data untuk memastikan ketersediaan data.

• Batch ini dikirim ke pembuktian, yang membuat bukti validitas (atau ZKP) dari pelaksanaan batch. Bukti validitas ini kemudian dikirim ke kontrak pintar validator pada L1 bersama dengan data tambahan (yaitu akar status sebelumnya), yang membantu validator mengidentifikasi apa yang divalidasinya.

• Setelah kontrak validator memeriksa apakah buktinya valid, status rollup diperbarui dan transaksi L2 dalam batch yang dikirimkan dianggap selesai.

(Perlu dicatat bahwa penjelasan ini adalah versi sederhana dari proses ZK Rollup, dan setiap implementasi dapat bervariasi dari satu protokol ke protokol lainnya. Jika kita membedakan peran, mungkin ada lebih banyak entitas di L2, seperti agregator, pelaksana, dan pengusul. Hierarki blok data juga dapat berbeda, seperti blok, grup blok, dan batch, tergantung pada tujuannya. Penjelasan di atas mengasumsikan situasi di mana sequencer terpusat memiliki otoritas yang kuat untuk mengeksekusi transaksi dan juga menghasilkan format blok data terpadu sebagai batch.)

Tidak seperti Optimistic Rollups, berkat ZKP (seperti ZK-SNARK atau ZK-STARK), ZK Rollups dapat memverifikasi kebenaran pelaksanaan ribuan transaksi dengan memverifikasi bukti sederhana tanpa memutar ulang semua transaksi. Jadi, apa itu ZKP dan apa saja karakteristiknya?

Dua sifat ZKP: pengetahuan nol dan kesederhanaan

Seperti yang tersirat dalam namanya, ZKP pada dasarnya adalah sebuah bukti. Bukti dapat berupa apa pun yang cukup mendukung klaim penyedia. Katakanlah Bob (penyedia) ingin meyakinkan Alice (verifikator) bahwa ia memiliki otoritas atas laptopnya. Cara paling sederhana untuk membuktikannya adalah Bob cukup memberi tahu Alice kata sandinya, dan Alice memasukkan kata sandi tersebut ke laptop dan memverifikasi bahwa Bob memang memiliki otoritas. Akan tetapi, proses verifikasi ini tidak memuaskan bagi Alice dan Bob. Jika Bob menetapkan kata sandi yang sangat panjang dan rumit, akan sangat sulit bagi Alice untuk memasukkannya dengan benar (dengan asumsi Alice tidak dapat menyalin dan menempel). Lebih realistisnya, Bob mungkin tidak bersedia mengungkapkan kata sandinya kepada Alice untuk membuktikan otoritasnya.

Bagaimana jika ada proses verifikasi di mana Alice dapat dengan cepat memverifikasi akses ke komputer tanpa Bob mengungkapkan kata sandinya? Misalnya, Bob dapat membuka kunci laptopnya dengan pengenalan sidik jari di depan Alice, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 (perlu dicatat bahwa ini bukan contoh ZKP yang sempurna). Di sinilah Alice dan Bob dapat memperoleh manfaat dari dua properti utama ZKP: sifat pengetahuan nol dan sifat kesederhanaan.

Gambar 3: Intuisi tingkat tinggi dengan pengetahuan nol dan kesederhanaan

Sumber: imgflip

Pengetahuan Nol (ZK)

Properti zero-knowledge mengacu pada fakta bahwa bukti yang dihasilkan oleh penyedia tidak mengungkapkan informasi apa pun tentang saksi rahasia (yaitu, data pribadi) kecuali validitas bukti, yang membuat verifikator tidak mengetahui data tersebut. Dalam blockchain, properti ini dapat digunakan untuk melindungi privasi pengguna individu. Jika ZKP diterapkan pada setiap transaksi, pengguna dapat membuktikan keabsahan tindakan mereka (yaitu, membuktikan bahwa pengguna memiliki cukup dana untuk melakukan transaksi) tanpa mengungkap detail transaksi mereka (misalnya, transfer, pembaruan saldo akun, penerapan dan pelaksanaan kontrak pintar) kepada publik.

Kesederhanaan

Properti ringkas mengacu pada kemampuan ZK untuk menghasilkan bukti yang singkat dan cepat diverifikasi dari pernyataan berukuran besar, dengan kata lain, ia memadatkan sesuatu yang besar ke dalam bentuk yang ringkas. Dalam blockchain, ini khususnya berguna untuk rollup. Dengan menggunakan ZKP, seorang verifikator di L2 dapat mengklaim eksekusi transaksi yang benar dengan mengirimkan bukti ringkas kepada seorang verifikator di L1 (validitas transaksi berukuran TB dapat direpresentasikan oleh bukti berukuran 10~100 KB). Verifikator kemudian dapat dengan mudah mengonfirmasi validitas eksekusi dalam waktu singkat (yaitu, 10 milidetik hingga 1 detik) dengan memverifikasi bukti ringkas alih-alih memutar ulang semua transaksi.

ZK Rollup memang hebat, tapi bukan berarti privasi

Properti ZKP yang dijelaskan di atas dimanfaatkan dengan baik dalam ZK Rollup. Meskipun validator tidak dapat menyimpulkan data transaksi asli dari ZKP yang diterima dari penyedia, memverifikasi bukti ringkas memungkinkan mereka untuk memverifikasi klaim penyedia secara efektif (yaitu, status L2 yang baru). Meskipun demikian, adalah menyesatkan untuk menyatakan bahwa ZK Rollup saat ini sepenuhnya mematuhi properti zero-knowledge dan scinctness. Ini mungkin benar ketika berfokus pada interaksi antara penyedia dan validator, tetapi ada komponen lain dalam ZK Rollup seperti sequencer, penyedia, dan node rollup. Jadi, apakah prinsip zero-knowledge juga dipastikan untuk mereka?

Tantangan dalam mencapai privasi penuh dengan ZKP di setiap ZK Rollup datang dari kompromi yang dapat terjadi jika beberapa bagian dijadikan privat melalui ZK sementara yang lain tetap publik. Pikirkan tentang siklus transaksi di ZK Rollups, apakah privasi terjaga saat transaksi dikirim dari pengguna ke sequencer? Bagaimana dengan penyedia? Atau apakah privasi informasi akun individual terjaga saat batch L2 dikirimkan ke lapisan DA? Saat ini, tidak satu pun dari hal tersebut yang benar.

Gambar 4: Kebocoran privasi dalam rollup ZK

Sumber: Penelitian Presto

Pada sebagian besar ZK Rollup arus utama, sequencer atau penyedia (atau entitas terpusat lainnya dengan izin yang kuat) dapat melihat dengan jelas detail transaksi, termasuk jumlah transfer, pembaruan saldo akun, penerapan dan pelaksanaan kontrak. Sebagai contoh sederhana, Anda dapat dengan mudah mengamati semua detail yang disebutkan dengan mengunjungi browser blok ZK Rollup mana pun. Tidak hanya itu, pertimbangkan situasi di mana sequencer terpusat berhenti melayani karena suatu alasan dan node rollup lain mencoba memulihkan status rollup. Ia akan mengekstrak informasi dari data L2 yang dirilis secara publik oleh lapisan DA (dalam kebanyakan kasus, L1 Ethereum) dan merekonstruksi status L2. Dalam proses ini, setiap node yang dapat memutar ulang transaksi L2 yang disimpan oleh lapisan DA dapat memulihkan informasi tentang status setiap akun pengguna.

Oleh karena itu, terminologi “pengetahuan nol” diimplementasikan dalam bentuk terfragmentasi dalam ZK Rollups saat ini. Meskipun ini tidak dapat dianggap salah, Hal ini jelas berbeda dari persepsi umum bahwa “ZK berarti pengetahuan nol yang setara dengan privasi penuh”. Hal baru dari ZK Rollups saat ini adalah memanfaatkan properti “keringkasan” alih-alih “pengetahuan nol”, yaitu, untuk mengeksekusi transaksi di luar rantai dan menghasilkan bukti ringkas untuk validator sehingga mereka dapat dengan cepat dan terukur memverifikasi validitas eksekusi tanpa harus mengeksekusinya kembali.

Karena alasan ini, beberapa ZK Rollup, seperti Starknet, menyebut diri mereka sebagai “Validity Rollups” untuk menghindari kebingungan, sementara yang lain yang memastikan privasi ZK yang sebenarnya, seperti Aztec, melabeli diri mereka sebagai ZK-ZK rollups.

Pertimbangan lebih mendalam tentang kepraktisan ZK Rollups

Seperti yang disebutkan sebelumnya, sebagian besar ZK Rollup tidak sepenuhnya menerapkan privasi ZK. Jadi, apa tujuan kita selanjutnya? Untuk mencapai privasi transaksi yang lengkap dengan menerapkan ZK sepenuhnya di setiap bagian Rollup? Sebenarnya, ini bukan pertanyaan sederhana. Selain perlunya kemajuan teknis yang signifikan untuk lebih mematangkan teknologi, ZK masih memiliki masalah kontroversial dalam ideologi (seperti penggunaan transaksi pribadi secara ilegal) dan kepraktisan (seperti apakah itu benar-benar berguna?). Mengingat bahwa membahas masalah etika privasi transaksi lengkap berada di luar cakupan artikel ini, kami akan fokus pada dua masalah praktis ZK Rollup yang ditemui dalam proyek blockchain.

Poin 1: Pembuatan ZKP dapat menjadi hambatan untuk finalisasi yang cepat

Pertama, mari kita bahas kepraktisan ZK Rollups itu sendiri. Nilai jual ZK Rollups yang paling menarik adalah latensi penarikan aset yang berkurang karena penyelesaian transaksi yang cepat, berkat ZKP. Peningkatan TPS dan biaya transaksi yang rendah merupakan manfaat tambahan. Bidang yang paling efektif memanfaatkan karakteristik ZK Rollups adalah industri game, karena penyetoran dan penarikan mata uang dalam game sangat sering, menghasilkan sejumlah besar transaksi dalam game setiap detik.

Namun, dapatkah ZK Rollups benar-benar dianggap sebagai tumpukan teknologi terbaik untuk permainan? Untuk tujuan ini, kita perlu berpikir lebih mendalam tentang konsep finalitas cepat dalam ZK Rollups. Bayangkan seorang pengguna menikmati permainan Web3 yang berjalan pada tumpukan teknologi berdasarkan ZK Rollup. Pengguna menukar item dalam permainan dengan koin permainan dan mencoba menarik aset tersebut dari permainan.

Untuk menarik aset, transaksi dalam game harus diselesaikan. Ini berarti bahwa transaksi harus disertakan dalam komitmen status Rollup baru, ZKP yang sesuai harus diserahkan ke L1, dan perlu menunggu finalitas bukti di L1 Ethereum untuk memastikan bahwa transaksi tidak dapat dibatalkan. Jika semua proses ini dapat terjadi secara instan, maka kita dapat mencapai konfirmasi transaksi instan yang sering digembar-gemborkan oleh ZK Rollup, yang memungkinkan pengguna untuk segera menarik aset.

Akan tetapi, kenyataannya jauh dari itu. Berdasarkan statistik waktu finalitas dari berbagai ZK Rollup yang disediakan oleh L2beat , zkSync Era membutuhkan waktu sekitar 2 jam, Linea membutuhkan waktu 3 jam, dan Starknet membutuhkan waktu sekitar 8 jam rata-rata. Hal ini dikarenakan dibutuhkan waktu untuk membuat ZKP, dan juga dibutuhkan waktu tambahan untuk menyertakan lebih banyak transaksi dalam satu batch (yaitu, satu bukti tunggal) guna mengurangi biaya transaksi. Dengan kata lain, kecepatan pembuatan dan pengiriman bukti merupakan hambatan potensial untuk mencapai finalitas ZK Rollup yang cepat, yang dapat mengurangi pengalaman pengguna dalam permainan Web3.

Gambar 5: Pembuatan ZKP dapat menjadi hambatan potensial untuk penyelesaian cepat rollup ZK

Sumber: imgflip

Di sisi lain, rantai yang dioptimalkan untuk permainan seperti Ronin (yang mendukung permainan Web3 seperti Pixels dan Axie Infinity) memastikan finalitas yang sangat cepat, mengorbankan desentralisasi dan keamanan. Ronin bukanlah rantai berbasis ZK atau Rollup: ini adalah blockchain EVM yang berjalan di bawah algoritma konsensus PoA (Proof of Authority) + DPoS (Delegated Proof of Stake). Ia memilih 22 validator berdasarkan jumlah stake yang didelegasikan, dan validator ini kemudian menghasilkan dan memvalidasi blok dengan cara PoA (yaitu, proses pemungutan suara di antara 22 validator saja). Hasilnya, pada Ronin, transaksi dapat diselesaikan dengan cepat, dimasukkan ke dalam blok hampir tanpa penundaan, dan memiliki waktu validasi yang rendah. Setelah hard fork Shillin, dibutuhkan rata-rata hanya 6 detik untuk setiap transaksi yang harus diselesaikan. Ronin melakukan semua ini tanpa memerlukan ZKP.

Tentu saja, Ronin juga memiliki kekurangan. Karena dikelola oleh validator terpusat, Ronin relatif lebih rentan terhadap ancaman serangan 51%. Selain itu, karena tidak menggunakan Ethereum sebagai lapisan penyelesaian, Ronin tidak dapat mewarisi keamanan Ethereum. Ada juga risiko keamanan dalam penggunaan jembatan lintas rantai. Namun dari sudut pandang pengguna: apakah mereka peduli dengan hal ini? ZK Rollup saat ini tanpa pemesanan terdesentralisasi juga memiliki masalah titik kegagalan tunggal (SPOF). Ethereum memberi mereka jaminan karena mengurangi kemungkinan pembatalan transaksi, tetapi ZK Rollup juga dapat membeku jika sequencer atau validator terpusat gagal. Perhatikan lagi bahwa ZK dalam ZK Rollup hanya digunakan untuk memverifikasi validitas kebenaran eksekusi. Jika ada proyek lain yang menyediakan fungsionalitas yang sama tetapi lebih cepat dan lebih murah, ZK Rollup mungkin tidak lagi dianggap sebagai tumpukan teknologi yang disukai oleh pengguna dan pengembang game Web3.

Poin 2: Perbedaan status rilis adalah pedang bermata dua

Hal lain yang perlu diperhatikan adalah kepraktisan implementasi protokol ZK Rollup. Di antara semuanya, di sini kami akan fokus pada penerbitan perbedaan status, yang merupakan salah satu metode untuk memastikan ketersediaan data dalam ZK Rollup (lihat Membuka Kunci Peningkatan Dencun: Kebenaran Tak Terlihat tentang Penskalaan Lapisan DA , Jaehyun Ha, 12 Apr 24).

Cara sederhana untuk memahami ketersediaan data di Rollups adalah dengan membayangkan seorang pendaki amatir membuktikan dan mendokumentasikan pendakiannya di Gunung Everest. Cara paling sederhana untuk melakukannya adalah dengan merekam setiap langkah dari base camp ke puncak dalam bentuk video. Meskipun file video mungkin besar, siapa pun dapat memverifikasi pendakian pendaki dan berpotensi memutar ulang rekamannya. Metafora ini dapat dibandingkan dengan pendekatan penerbitan data transaksi asli untuk memastikan ketersediaan data. Optimistic Rollups mengikuti pendekatan ini sehingga masing-masing penantang dapat memutar ulang dan memverifikasi eksekusi yang benar karena sequencer menyatakan komitmen tidak dapat dipercaya. Dalam ZK Rollups, Polygon zkEVM dan Scroll menggunakan pendekatan ini, menyimpan data transaksi L2 asli dalam bentuk terkompresi di L1 sehingga siapa pun dapat memutar ulang transaksi L2 untuk memulihkan status Rollup saat diperlukan.

Kembali ke contoh pendaki amatir, metode verifikasi lain mungkin adalah pendaki terkenal mendaki Everest bersama pendaki amatir untuk membuktikan kepada dunia bahwa pendakian tersebut memang telah selesai. Karena pendakian telah dikonfirmasi oleh orang yang tepercaya, pendaki tidak perlu lagi mencatat setiap langkah untuk pencatatan. Cukup dengan mengambil foto di titik awal dan di puncak gunung, orang lain akan percaya bahwa pendaki tersebut telah mencapai puncak. Metafora ini mencerminkan pendekatan perbedaan negara digunakan untuk memastikan ketersediaan data. Dalam ZK Rollups, zkSync Era dan StarkNet menggunakan pendekatan ini, dengan hanya menyimpan perbedaan status sebelum dan setelah transaksi L2 dijalankan pada L1, sehingga siapa pun dapat menghitung perbedaan status dari status awal untuk memulihkan status Rollup jika diperlukan.

Gambar 6: Rilis transaksi asli dan rilis perbedaan status

Sumber: Penelitian Presto

Metode perbedaan status ini tidak diragukan lagi hemat biaya dibandingkan dengan metode penerbitan data transaksi asli, karena dapat menghemat langkah penyimpanan transaksi perantara, sehingga mengurangi biaya penyimpanan L1. Meskipun ini biasanya tidak menjadi masalah, ada potensi kelemahan di sini: metode ini tidak memungkinkan pemulihan riwayat transaksi L2 yang lengkap, yang mungkin menjadi masalah bagi beberapa DApps.

Ambil Compound, protokol peminjaman DeFi, misalnya, dan asumsikan bahwa protokol tersebut dibangun di atas tumpukan ZK Rollup berbasis perbedaan status. Protokol ini memerlukan riwayat transaksi lengkap untuk menghitung pasokan dan suku bunga pinjaman setiap detik. Namun, jika sequencer ZK Rollup gagal, apa yang terjadi ketika node Rollup lain mencoba memulihkan status terbaru? Ia mungkin memulihkan status, tetapi suku bunga akan dipulihkan secara tidak akurat karena ia hanya dapat melacak snapshot antar batch, bukan setiap transaksi perantara.

Kesimpulannya

Pernyataan utama dari artikel ini adalah bahwa tidak ada “ZK” di sebagian besar ZK Rollup saat ini, dan ada banyak tempat di DApps di mana penggunaan ZKP dan prosedur ZK mungkin bukan pilihan terbaik. Teknologi ZK mungkin merasa tidak bersalah karena dituduh karena tidak ada yang salah dengan teknologi itu sendiri, tetapi teknologi itu dapat menyebabkan potensi penurunan kinerja pada DApps dalam proses pemanfaatan kemajuan teknologinya. Namun, ini tidak berarti bahwa teknologi ZK tidak berguna bagi industri. Ketika ZKP dan rollup ZK akhirnya matang, mereka pasti dapat memberikan solusi yang lebih baik untuk trilema blockchain. Faktanya, sudah ada proyek berbasis ZK yang menjaga privasi ZK, dan ada banyak jenis DApps yang secara efektif memanfaatkan ZKP dan konvolusi ZK.

Tautan asli

Artikel ini bersumber dari internet: ZK Rollups: Gajah di Ruangan

Terkait: ETF spot Hong Kong akan segera dicatatkan. Proyek konsep Hong Kong apa lagi yang patut diperhatikan?

Pada tanggal 24 April, menurut berita resmi, China Asset Management (Hong Kong) hari ini mengumumkan bahwa China Asset Managements Bitcoin ETF dan China Asset Managements Ethereum ETF telah disetujui oleh Securities and Futures Commission (SFC) Hong Kong dan dijadwalkan untuk disetujui. diterbitkan pada tanggal 29 April 2024 dan terdaftar di platform perdagangan Hong Kong pada tanggal 30 April 2024. Ini merupakan pertama kalinya produk tersebut diluncurkan di pasar Asia. Kedua jenis produk ini dirancang untuk memberikan pengembalian investasi yang didasarkan pada harga spot Bitcoin dan Ethereum. Langkah besar ini sekali lagi menarik perhatian terhadap konsep Hong Kong. Pada awal tahun ini, CFX, pemimpin konsep Hong Kong, naik dari US$0.19 menjadi US$0.52 dalam dua bulan.…