Войны за объединение Ethereum Layer 2

базовое введение

Уровень 2 разработан как одно из ключевых решений проблемы масштабируемости Ethereum. Создавая дополнительный сетевой уровень поверх основной цепи Ethereum, он позволяет обрабатывать больше транзакций, сохраняя при этом безопасность и децентрализацию основной цепи.

Rollup — это масштабируемое решение уровня 2, которое обрабатывает транзакции вне цепочки, а затем упаковывает данные транзакций в основную цепочку. Его безопасность гарантируется уровнем 1. В настоящее время это самое распространенное масштабируемое решение уровня 2. По сравнению с другими решениями для транзакций вне цепочки, такими как каналы состояния, боковые цепи, Plasma и т. д., Rollup имеет три характеристики:

1. Layer 2 — это относительно независимая платформа от Layer 1. Все участвующие пользователи также являются независимыми учетными записями Layer 2. Пользователи могут торговать с другими пользователями Layer 2 на платформе Layer 2, но взаимодействие между учетными записями Layer 1 и Layer 2 должно осуществляться через смарт-контракты, развернутые на Layer 1 и Layer 2 оператором Layer 2. Наиболее распространенным взаимодействием является передача токенов, таких как ETH.

2. Вся информация о транзакциях должна быть полностью записана в основной цепочке, т. е. Calldata или Blob data (EIP-4844). Даже если состояние уровня 2 потеряно, любой может восстановить потерянное состояние из информации, хранящейся в основной цепочке, решая проблему доступности данных в предыдущих решениях для транзакций вне цепочки.

3. Выполнение транзакций и изменение статуса происходит на платформе уровня 2, но сводка статуса будет опубликована в цепочке уровня 1, поэтому цепочку уровня 1 можно проверить с помощью некоторого метода проверки достоверности данных. После проверки статус уровня 2 будет заблокирован в основной цепочке уровня 1; в соответствии с различными методами проверки достоверности данных, Rollups можно далее подразделить на Optimistic Rollups и ZK Rollups.

История накопления

Sidechain — одно из самых ранних решений уровня 2. Как следует из названия, sidechain — это независимый блокчейн, который привязан к основной цепочке (уровень 1) и имеет собственную модель консенсуса и параметры блока. Когда мы привязываем один блокчейн к другому, это означает, что мы можем перемещать активы между двумя блокчейнами. Если вы хотите торговать быстрее, вы можете перевести активы из основной цепочки в сайдчейн и торговать на сайдчейне. После завершения переведите активы обратно в основную цепочку.

Plasma — это решение расширения Layer 2, предложенное в 2017 году Джозефом Пуном, одним из авторов Lightning Network, и Виталиком Бутериным, основателем Ethereum. Это эволюция боковой цепи.

Цепочка Plasma — это независимый блокчейн, созданный вне Ethereum, также известный как подцепь, как и ветви дерева, Ethereum — это ствол, также известный как корневая цепочка. Каждая подцепь может развертывать настраиваемый смарт-контракт на Ethereum, который может использоваться для управления различными предприятиями. Другой слой подцепей может быть построен поверх цепочки Plasma, чтобы сформировать древовидную сеть Plasma. Принцип работы Plasma заключается в разделении больших вычислительных задач на маленькие задачи и назначении их каждой подцепи для обработки. Обработанные результаты суммируются слой за слоем и отправляются на верхний уровень, тем самым достигая быстрой и недорогой обработки большого количества сложных вычислений.

Plasma требует предоставления корня Merkle транзакций, которые произошли в цепочке Plasma. Когда пользователь пытается переместить свои активы из цепочки Plasma обратно в корневую цепочку, пользователь может предоставить ветвь Merkle последней транзакции, которая отправила активы в Plasma. Это запускает период испытаний, в течение которого любой может попытаться доказать, что ветвь Merkle пользователя является мошеннической. Если ветвь Merkle является мошеннической, можно предоставить доказательство мошенничества. Поскольку корневой блокчейн отслеживает только корень Merkle, ему приходится обрабатывать гораздо меньше данных, чем транзакции, которые происходят в основной цепочке, что улучшает масштабируемость корневой цепочки.

Plasma — это нерегулируемая технология сайдчейна Ethereum. Нерегулируемость означает, что даже если цепочка Plasma подвергнется злонамеренной атаке или валидаторы сговорятся совершить злодеяние, активы в цепочке Plasma могут быть безопасно возвращены в корневую цепочку. Это также самое большое различие между Plasma и сайдчейнами, которым необходимо полагаться на собственные модели безопасности для защиты активов пользователей. Представительным решением Plasma является Polygon 1.0 (Matic).

Но у плазмы есть три фатальных недостатка:

1. Цепочка Plasma требует от оператора публикации корневого обязательства Merkle в корневой цепочке. Оператор может выполнить атаку на доступность данных, то есть отказаться публиковать определенные транзакции в цепочке. В этом случае отсутствие транзакций для построения доказательств мошенничества не позволяет пользователям выводить свои активы;

2. Когда пользователь пытается вывести активы из цепочки Plasma, он должен отправить запрос на транзакцию выхода, а затем подождать в течение определенного периода времени, известного как период вызова. В любое время в течение периода вызова любой пользователь может оспорить выход другого пользователя, предоставив доказательство того, что выход недействителен;

3. Пользователи должны отслеживать и проверять все транзакции в цепочке Plasma, чтобы обнаружить вредоносное поведение узла и своевременно выйти. Однако проверка транзакций является дорогостоящей, и это требование мониторинга добавляет много накладных расходов к участию в цепочке Plasma.

Из-за недостатков Plasma, с 2019 года Plasma оказалась в узком месте в разработке. В это время Джон Адлер, исследователь масштабируемости уровня 2 в ConsenSys, предложил решение Optimistic Rollup. Поскольку оно по-прежнему использует доказательства мошенничества, оно в основном решает проблему доступности данных Plasma.

С другой стороны, Виталик Бутерин был пионером внедрения технологии доказательства с нулевым разглашением в 2018 году для доказательства действительности изменений статуса блока, что также является прототипом ZK Rollup. Доказательство с нулевым разглашением было впервые предложено С. Голдвассером, С. Микали и К. Ракоффом в начале 1980-х годов. Оно относится к способности доказывающего убедить проверяющего в правильности определенного утверждения, не предоставляя проверяющему никакой полезной информации. Другими словами, доказывающий доказывает проверяющему и заставляет его поверить, что он знает или имеет определенное сообщение, но процесс доказательства не может допустить утечки какой-либо информации о доказанном сообщении проверяющему.

zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-interactive Arguments of Knowledge) — широко используемая общая схема доказательства с нулевым разглашением. Она преобразует любой вычислительный процесс в форму нескольких схем вентилей и использует ряд математических свойств полиномов для преобразования схем вентилей в полиномы, тем самым генерируя неинтерактивные доказательства. Она может применяться в различных сложных бизнес-сценариях.

Но один момент, который zk-SNARK не может обойти, это централизованная доверенная настройка, что означает, что в доверенной настройке несколько сторон генерируют частичный ключ для запуска сети, а затем уничтожают ключ. Если конфиденциальная информация ключа, используемого для создания доверенной настройки, не уничтожается, то эта конфиденциальная информация может быть использована для подделки транзакций посредством ложной проверки.

Алгоритм Plonk, предложенный исследовательской группой Aztec в 2019 году, решил проблему универсальности zk-SNARK. То есть доверенная настройка не зависит от приложения. Для удовлетворения всех приложений требуется только одна доверенная настройка. Более того, доверенная настройка может обновляться произвольно. Пока есть один доверенный участник, безопасность доверенной настройки может быть гарантирована. Можно сказать, что внедрение алгоритма Plonk значительно ускорило разработку ZK Rollup.

Свернутый трек

Если посмотреть на трек Rollup, то текущая конкуренция очень жесткая. Среди Layer 2 Rollups, запущенных в основной сети, Optimistic Rollups по-прежнему занимают большую часть TVL. Основная причина в том, что Optimistic Rollups — это первое полное решение Rollup, которое будет реализовано. Однако с развитием технологии ZK Rollups все больше людей стали обращать внимание на экосистему ZK Rollups и участвовать в ней.

Оптимистичные сводки

Оптимистичные роллапы полагаются на оптимистическое предположение, что большинство транзакций являются действительными, и допускают вызовы и откаты при обнаружении мошенничества. Контракт уровня 1 Rollup не проверяет напрямую новое состояние, отправленное уровнем 2, но подготавливает период вызова для каждого нового отправленного состояния. Поскольку Rollup отправляет всю информацию о транзакциях в основную цепочку и делает ее общедоступной, любой может проверить обновление статуса (особенно когда обновление статуса касается их собственного кошелька). Если новое состояние неверно, валидатор может сгенерировать доказательство мошенничества для неправильного состояния и отправить его в течение периода вызова, тем самым аннулируя неправильное обновление состояния.

Типичными решениями Optimistic Rollups являются Arbitrum и Optimism.

Arbitrum официально запустил свою основную сеть в сентябре 2021 года и в настоящее время является протоколом уровня 2 с самым высоким TVL.

В настоящее время в экосистеме Arbitrum существуют три основные сети, включая Arbitrum One, Arbitrum Nova и Arbitrum Orbit.

• Arbitrum One — это основная цепь Rollup текущей экосистемы Arbitrum. Все ее данные о транзакциях хранятся в основной сети Ethereum. Большинство приложений L2 и on-chain environmental, которые мы обычно упоминаем, работают в этой основной сети.

• Arbitrum Nova — это новая сеть, построенная на технологии AnyTrust, разработанная для игр, социальных приложений и высокопроизводительных DApp-приложений. Данные о транзакциях в сети хранятся вне блокчейна и управляются Data Committee DAC.

• Arbitrum Orbit — это набор инструментов с открытым исходным кодом для построения сетей уровня 3, который позволяет разработчикам развертывать и создавать собственные цепочки. Разработчики могут создавать собственные цепочки Rollup и AnyTrust (уровень 3) на основе набора инструментов Orbit и выбирать одну из цепочек, Arbitrum One или Arbitrum Nova, в качестве расчетного уровня для расширения.

Optimism запустил свою основную сеть в августе 2021 года и в настоящее время имеет второй по величине TVL на уровне 2, уступая только Arbitrum.

Optimism достигает эквивалентности EVM. Смарт-контракты Solidity на Ethereum могут работать на Optimisms Layer 2 без создания дополнительных функций. Разработчики могут легко перейти на Optimism для разработки приложений.

OP Stack — это модульный инструментарий с открытым исходным кодом, запущенный Optimism, охватывающий уровень доступности данных, уровень выполнения, уровень расчетов, уровень управления и т. д. Разработчики могут использовать инструментарий OP Stack для сборки настраиваемой сети уровня 2 в соответствии со своими собственными потребностями. По этой причине OP Stack представил концепцию суперцепи в Optimism. Суперцепь относится к группе блокчейнов уровня 2 (также известных как цепочки OP), построенных на OP Stack. В настоящее время существуют десятки сетей уровня, построенных на OP Stack, включая такие тяжеловесные проекты, как Base, opBNB, Magi и Worldcoin.

ZK накопительные пакеты

ZK Rollups использует технологию доказательства с нулевым разглашением, чтобы гарантировать, что транзакции, обработанные вне цепочки, являются действительными и правильными, обеспечивая более высокую безопасность и эффективность. После изменения состояния платформа уровня 2 Rollup должна предоставить доказательство с нулевым разглашением правильности изменения состояния и отправить его в основную цепочку вместе с изменением состояния. Контракт в основной цепочке проверит доказательство, чтобы определить правильность обновления состояния. По сравнению с решением Optimistic Rollup, ZK Rollup не нужно устанавливать длительный период проверки для завершения транзакции уровня 2, и ему не нужно полагаться на предположение, что неверные обновления состояния будут обнаружены в течение периода проверки.

Типичными решениями являются zkSync, StarkNet, Polygon zkEVM и Scroll.

ZK Rollups — первый проект zkEVM, запущенный в основной сети, основанный на доказательствах с нулевым разглашением, что позволяет проверять транзакции без раскрытия базовых данных. Одной из основных особенностей zkSync является использование оптимистичных переводов, что позволяет пользователям отправлять и получать транзакции, не дожидаясь их подтверждения в блокчейне Ethereum. Это значительно сокращает время транзакций и обеспечивает более высокую пропускную способность транзакций. Помимо использования доказательств с нулевым разглашением и оптимистичных переводов, zkSync также использует несколько других технологий для улучшения масштабируемости и безопасности. Эти технологии включают агрегацию подписей, которая позволяет сжимать несколько подписей в одну подпись, и поддержку нескольких цепочек, которая помогает zkSync взаимодействовать с другими сетями блокчейнов.

StarkNet использует масштабирующее решение zkSTARK, систему доказательства с нулевым разглашением, которая позволяет пользователям доказывать правильность вычисления, не раскрывая базовые данные. Это обеспечивает большую конфиденциальность и безопасность в сети и возможность выполнять сложные вычисления без необходимости доверять третьей стороне. StarkNet также использует шардинг, технологию, которая позволяет разделить блокчейн на несколько более мелких цепочек или шардов, которые могут обрабатываться параллельно. Это обеспечивает большую пропускную способность и более быстрое время транзакций, поскольку каждый шард может обрабатываться независимо от других шардов.

Polygon 2.0 запускает технологию ZK Rollups, называемую Polygon zkEVM. Эта технология решает проблему масштабируемости блокчейна Ethereum, используя доказательства с нулевым разглашением, делая транзакции в сети Ethereum быстрее и дешевле, и эта реализация совместима на уровне байт-кода, а не на уровне языка.

Scroll — это совместимый с EVM ZK Rollup, который поддерживает тот же язык программирования и смарт-контракты, что и Ethereum, что позволяет разработчикам легко переносить свои существующие приложения в сеть Rollup без внесения каких-либо изменений в код.

Подведем итог

Из-за собственных проблем с производительностью блокчейн не способен удовлетворить текущие потребности. Ожидается, что оптимистичные и основанные на нулевом разглашении решения по расширению устранят узкое место производительности блокчейна и улучшат скорость транзакций и пропускную способность, не жертвуя децентрализацией и безопасностью. Rollup повышают пропускную способность блокчейна за счет переноса вычислений за пределы цепочки, то есть упаковки большого количества транзакций в блок Rollup и генерации доказательства действительности для блока за пределами цепочки. Смарт-контракту на уровне 1 нужно только проверить доказательство, чтобы напрямую применить новое состояние, что может обеспечить более низкий Gas и более высокую безопасность в цепочке.

В краткосрочной перспективе Optimistic Rollups, скорее всего, победит в общих расчетах EVM, в то время как ZK Rollups может победить в простых платежах, транзакциях и других конкретных сценариях применения. Основная причина в том, что хотя Zk Rollups быстрее и эффективнее Optimistic Rollups, они не предоставляют простого способа для существующих смарт-контрактов перейти на уровень 2.

Однако благодаря развитию новых технологических приложений, таких как блокчейн и конфиденциальные вычисления в последние годы, технология доказательства с нулевым разглашением стала важной технологией для укрепления доверия. В среднесрочной и долгосрочной перспективе, с улучшением технологии ZK-SNARK, ZK Rollups победит во всех сценариях и станет окончательным ответом на план расширения Ethereum.

Эта статья взята из интернета: Ethereum Layer 2 Rollup Wars

По теме: Интерактивный проект этой недели: Succinct и Solv Protocol

Оригинал | Odaily Planet Daily Автор | Эшер В этом месяце «вечеринка по стяжательству» начала пожинать плоды. Сначала был эйрдроп Taiko, затем io.net выпустил экономику токенов, и сообщество предполагало, что zkSync выпустит токен в этом месяце (нажмите здесь, чтобы просмотреть: потенциальный сбор горячих эйрдропов в этом месяце). Упорствуйте во взаимодействии, и всегда будет прибыль. Сегодня Odaily Planet Daily отобрала два проекта, в которых стоит поучаствовать на этой неделе, исходя из условий финансирования, популярности проекта и других аспектов. Краткое описание: Основная инфраструктура ZK Причины для участия Источник изображения: Официальный Twitter Succinct использует технологию доказательства с нулевым разглашением для обеспечения подлинности и бездоверительной проверки приложений блокчейна, тем самым повышая безопасность и надежность системы. Его ключевые особенности включают защиту подлинности, бездоверие, масштабируемость…