Cuộc chiến tổng hợp Ethereum Layer 2

giới thiệu cơ bản

Layer 2 được thiết kế như một trong những giải pháp chính cho vấn đề khả năng mở rộng của Ethereum. Bằng cách xây dựng một lớp mạng bổ sung trên chuỗi chính Ethereum, nó cho phép xử lý nhiều giao dịch hơn trong khi vẫn duy trì tính bảo mật và phi tập trung của chuỗi chính.

Rollup là giải pháp mở rộng quy mô Lớp 2 xử lý các giao dịch ngoài chuỗi và sau đó đóng gói dữ liệu giao dịch vào chuỗi chính. Tính bảo mật của giải pháp này được đảm bảo bởi Lớp 1. Hiện tại, đây là giải pháp mở rộng quy mô Lớp 2 phổ biến nhất. So với các giải pháp giao dịch ngoài chuỗi khác, chẳng hạn như kênh trạng thái, chuỗi phụ, Plasma, v.v., Rollup có ba đặc điểm:

1. Layer 2 là một nền tảng tương đối độc lập với Layer 1. Tất cả người dùng tham gia cũng là tài khoản Layer 2 độc lập. Người dùng có thể giao dịch với những người dùng Layer 2 khác trên nền tảng Layer 2, nhưng tương tác giữa tài khoản Layer 1 và tài khoản Layer 2 cần phải thông qua hợp đồng thông minh được triển khai trên Layer 1 và Layer 2 bởi nhà điều hành Layer 2. Tương tác phổ biến nhất là chuyển giao token như ETH.

2. Tất cả thông tin giao dịch cần được ghi lại đầy đủ trên chuỗi chính, tức là dữ liệu Calldata hoặc Blob (EIP-4844). Ngay cả khi trạng thái Lớp 2 bị mất, bất kỳ ai cũng có thể khôi phục trạng thái đã mất từ thông tin được lưu trữ trên chuỗi chính, giải quyết vấn đề về tính khả dụng của dữ liệu trong các giải pháp giao dịch ngoài chuỗi trước đây.

3. Việc thực hiện giao dịch và thay đổi trạng thái nằm trên nền tảng Lớp 2, nhưng tóm tắt trạng thái sẽ được công bố trên chuỗi Lớp 1, do đó chuỗi Lớp 1 có thể được xác minh thông qua một số phương pháp xác minh tính hợp lệ của dữ liệu. Sau khi xác minh, trạng thái Lớp 2 sẽ bị khóa trên chuỗi chính Lớp 1; theo các phương pháp xác minh tính hợp lệ của dữ liệu khác nhau, Rollup có thể được chia nhỏ thành Rollup Optimistic và Rollup ZK.

Lịch sử cuộn lên

Sidechain là một trong những giải pháp Lớp 2 sớm nhất. Như tên gọi của nó, sidechain là một blockchain độc lập được gắn với chuỗi chính (Lớp 1) và có mô hình đồng thuận và tham số khối riêng. Khi chúng ta gắn một blockchain này với blockchain khác, điều đó có nghĩa là chúng ta có thể di chuyển tài sản giữa hai blockchain. Khi bạn muốn giao dịch nhanh hơn, bạn có thể chuyển tài sản từ chuỗi chính sang sidechain và giao dịch trên sidechain. Sau khi hoàn tất, hãy chuyển tài sản trở lại chuỗi chính.

Plasma là giải pháp mở rộng Lớp 2 được đề xuất vào năm 2017 bởi Joseph Poon, một trong những người đề xuất Lightning Network, và Vitalik Buterin, người sáng lập Ethereum. Đây là sự phát triển của chuỗi bên.

Chuỗi Plasma là một blockchain độc lập được xây dựng bên ngoài Ethereum, còn được gọi là chuỗi con, giống như các nhánh của một cái cây, Ethereum là thân cây, còn được gọi là chuỗi gốc. Mỗi chuỗi con có thể triển khai một hợp đồng thông minh tùy chỉnh trên Ethereum, có thể được sử dụng để xử lý các doanh nghiệp khác nhau. Một lớp chuỗi con khác có thể được xây dựng trên chuỗi Plasma để tạo thành mạng Plasma giống như cây. Nguyên lý hoạt động của Plasma là chia các tác vụ tính toán lớn thành các tác vụ nhỏ và chỉ định chúng cho từng chuỗi con để xử lý. Các kết quả đã xử lý được tóm tắt theo từng lớp và gửi đến lớp trên cùng, do đó đạt được khả năng xử lý nhanh chóng và chi phí thấp cho một số lượng lớn các phép tính phức tạp.

Plasma yêu cầu phải gửi gốc Merkle của các giao dịch đã xảy ra trên chuỗi Plasma. Khi người dùng cố gắng di chuyển tài sản của họ từ chuỗi Plasma trở lại chuỗi gốc, người dùng có thể gửi nhánh Merkle của giao dịch mới nhất đã gửi tài sản đến Plasma. Điều này bắt đầu giai đoạn thử thách, trong đó bất kỳ ai cũng có thể cố gắng chứng minh rằng nhánh Merkle của người dùng là gian lận. Nếu nhánh Merkle là gian lận, có thể gửi bằng chứng gian lận. Vì chuỗi khối gốc chỉ theo dõi gốc Merkle, nên nó phải xử lý ít dữ liệu hơn nhiều so với các giao dịch xảy ra trên chuỗi chính, cải thiện khả năng mở rộng của chuỗi gốc.

Plasma là công nghệ chuỗi phụ Ethereum không được quản lý. Không được quản lý có nghĩa là ngay cả khi chuỗi Plasma bị tấn công ác ý hoặc các trình xác thực thông đồng để làm điều xấu, tài sản trên chuỗi Plasma vẫn có thể được trả về chuỗi gốc một cách an toàn. Đây cũng là điểm khác biệt lớn nhất giữa Plasma và các chuỗi phụ cần dựa vào mô hình bảo mật riêng của chúng để bảo vệ tài sản của người dùng. Giải pháp tiêu biểu của Plasma là Polygon 1.0 (Matic).

Nhưng Plasma có ba nhược điểm nghiêm trọng:

1. Chuỗi Plasma yêu cầu một nhà điều hành công bố cam kết gốc Merkle lên chuỗi gốc. Nhà điều hành có thể thực hiện một cuộc tấn công tính khả dụng của dữ liệu, tức là từ chối công bố một số giao dịch nhất định lên chuỗi. Trong trường hợp này, việc thiếu các giao dịch để xây dựng bằng chứng gian lận ngăn cản người dùng rút tài sản của họ;

2. Khi người dùng cố gắng rút tài sản khỏi chuỗi Plasma, họ phải gửi yêu cầu giao dịch thoát và sau đó chờ trong một khoảng thời gian, được gọi là thời gian thách thức. Vào bất kỳ thời điểm nào trong thời gian thách thức, bất kỳ người dùng nào cũng có thể thách thức việc thoát của người dùng khác bằng cách cung cấp bằng chứng cho thấy việc thoát không hợp lệ;

3. Người dùng phải theo dõi và xác minh tất cả các giao dịch trên chuỗi Plasma để phát hiện hành vi độc hại của nút và thoát ra kịp thời. Tuy nhiên, việc xác minh giao dịch rất tốn kém và yêu cầu giám sát này làm tăng thêm rất nhiều chi phí khi tham gia vào chuỗi Plasma.

Do những thiếu sót của Plasma, Plasma đã rơi vào tình trạng tắc nghẽn phát triển kể từ năm 2019. Vào thời điểm này, John Adler, một nhà nghiên cứu về khả năng mở rộng Lớp 2 tại ConsenSys, đã đề xuất giải pháp Optimistic Rollup. Vì vẫn sử dụng bằng chứng gian lận, nên giải pháp này chủ yếu giải quyết vấn đề về tính khả dụng của dữ liệu của Plasma.

Mặt khác, Vitalik Buterin là người tiên phong trong việc giới thiệu công nghệ chứng minh không kiến thức vào năm 2018 để chứng minh tính hợp lệ của các thay đổi trạng thái khối, đây cũng là nguyên mẫu của ZK Rollup. Chứng minh không kiến thức lần đầu tiên được đề xuất bởi S. Goldwasser, S. Micali và C. Rackoff vào đầu những năm 1980. Nó đề cập đến khả năng của người chứng minh để thuyết phục người xác minh rằng một khẳng định nào đó là đúng mà không cung cấp bất kỳ thông tin hữu ích nào cho người xác minh. Nói cách khác, người chứng minh chứng minh cho người xác minh và khiến người đó tin rằng mình biết hoặc có một thông điệp nào đó, nhưng quá trình chứng minh không thể rò rỉ bất kỳ thông tin nào về thông điệp đã được chứng minh cho người xác minh.

zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-interactive Arguments of Knowledge) là một chương trình chứng minh không kiến thức chung được sử dụng rộng rãi. Nó chuyển đổi bất kỳ quy trình tính toán nào thành dạng của một số mạch cổng và sử dụng một loạt các tính chất toán học của đa thức để chuyển đổi các mạch cổng thành đa thức, do đó tạo ra các chứng minh không tương tác. Nó có thể được áp dụng trong nhiều tình huống kinh doanh phức tạp.

Nhưng một điểm mà zk-SNARK không thể tránh khỏi là thiết lập tin cậy tập trung, nghĩa là trong thiết lập tin cậy, nhiều bên tạo ra một khóa một phần để khởi động mạng và sau đó phá hủy khóa. Nếu thông tin bí mật của khóa được sử dụng để tạo thiết lập tin cậy không bị phá hủy, thì thông tin bí mật này có thể được sử dụng để làm giả giao dịch thông qua xác minh sai.

Thuật toán Plonk do nhóm nghiên cứu Aztec đề xuất năm 2019 đã giải quyết được vấn đề phổ biến của zk-SNARK. Nghĩa là thiết lập đáng tin cậy độc lập với ứng dụng. Chỉ cần một thiết lập đáng tin cậy để đáp ứng tất cả các ứng dụng. Hơn nữa, thiết lập đáng tin cậy có thể được cập nhật tùy ý. Chỉ cần có một người tham gia đáng tin cậy, tính bảo mật của thiết lập đáng tin cậy có thể được đảm bảo. Có thể nói rằng việc giới thiệu thuật toán Plonk đã thúc đẩy đáng kể sự phát triển của ZK Rollup.

Theo dõi cuộn lên

Nhìn vào đường đua Rollup, cuộc cạnh tranh hiện tại rất khốc liệt. Trong số các Rollup Layer 2 đã được tung ra trên mainnet, Optimistic Rollups vẫn chiếm phần lớn TVL. Lý do chính là Optimistic Rollups là giải pháp Rollup hoàn chỉnh đầu tiên được triển khai. Tuy nhiên, với sự trưởng thành của công nghệ ZK Rollups, ngày càng có nhiều người bắt đầu chú ý và tham gia vào hệ sinh thái ZK Rollups.

Tổng hợp lạc quan

Optimistic Rollup dựa trên giả định lạc quan rằng hầu hết các giao dịch đều hợp lệ và cho phép thách thức và hoàn nguyên khi phát hiện gian lận. Hợp đồng Lớp 1 của Rollup không trực tiếp xác minh trạng thái mới do Lớp 2 gửi, nhưng chuẩn bị một giai đoạn thách thức cho mỗi trạng thái mới được gửi. Vì Rollup gửi tất cả thông tin giao dịch đến chuỗi chính và công khai thông tin đó, nên bất kỳ ai cũng có thể xác minh bản cập nhật trạng thái (đặc biệt là khi bản cập nhật trạng thái liên quan đến ví của chính họ). Nếu trạng thái mới sai, trình xác thực có thể tạo bằng chứng gian lận cho trạng thái sai và gửi trong giai đoạn thách thức, do đó vô hiệu hóa bản cập nhật trạng thái sai.

Các giải pháp tiêu biểu của Optimistic Rollups là Arbitrum và Optimism.

Arbitrum chính thức ra mắt mainnet vào tháng 9 năm 2021 và hiện là giao thức Lớp 2 có TVL cao nhất.

Hiện tại, có ba mạng chính trong hệ sinh thái Arbitrum, bao gồm Arbitrum One, Arbitrum Nova và Arbitrum Orbit.

• Arbitrum One là chuỗi Rollup cốt lõi của hệ sinh thái Arbitrum hiện tại. Tất cả dữ liệu giao dịch của nó được lưu trữ trên mạng chính Ethereum. Hầu hết các ứng dụng sinh thái L2 và trên chuỗi mà chúng tôi thường đề cập đều chạy trên mạng chính này.

• Arbitrum Nova là một mạng lưới mới được xây dựng trên công nghệ AnyTrust, được thiết kế cho các trò chơi, ứng dụng xã hội và các trường hợp sử dụng DApp thông lượng cao. Dữ liệu giao dịch của mạng lưới được lưu trữ ngoài chuỗi và được quản lý bởi Ủy ban dữ liệu DAC.

• Arbitrum Orbit là một bộ công cụ nguồn mở để xây dựng mạng Layer 3, hỗ trợ các nhà phát triển triển khai và tạo chuỗi riêng của họ. Các nhà phát triển có thể xây dựng chuỗi Rollup và AnyTrust (Layer 3) của riêng họ dựa trên bộ công cụ Orbit và chọn một trong các chuỗi, Arbitrum One hoặc Arbitrum Nova, làm lớp thanh toán để đạt được sự mở rộng.

Optimism đã ra mắt mạng chính vào tháng 8 năm 2021 và hiện có TVL lớn thứ hai ở Lớp 2, chỉ sau Arbitrum.

Optimism đạt được sự tương đương EVM. Hợp đồng thông minh Solidity trên Ethereum có thể chạy trên Optimisms Layer 2 mà không cần xây dựng các chức năng bổ sung. Các nhà phát triển có thể chuyển sang Optimism một cách liền mạch để phát triển các ứng dụng.

OP Stack là một bộ công cụ mô-đun nguồn mở do Optimism ra mắt, bao gồm lớp dữ liệu khả dụng, lớp thực thi, lớp thanh toán, lớp quản trị, v.v. Các nhà phát triển có thể sử dụng bộ công cụ OP Stack để lắp ráp một mạng Lớp 2 tùy chỉnh theo nhu cầu của riêng họ. Vì lý do này, OP Stack đã giới thiệu khái niệm siêu chuỗi cho Optimism. Siêu chuỗi đề cập đến một nhóm các chuỗi khối Lớp 2 (còn được gọi là chuỗi OP) được xây dựng trên OP Stack. Hiện tại, có hàng chục mạng Lớp được xây dựng trên OP Stack, bao gồm các dự án lớn như Base, opBNB, Magi và Worldcoin.

Bản tổng hợp ZK

ZK Rollups sử dụng công nghệ zero-knowledge proof để đảm bảo rằng các giao dịch được xử lý ngoài chuỗi là hợp lệ và chính xác, mang lại tính bảo mật và hiệu quả cao hơn. Sau khi trạng thái thay đổi, nền tảng Layer 2 của Rollup phải cung cấp bằng chứng zero-knowledge proof về tính chính xác của thay đổi trạng thái và gửi nó đến chuỗi chính cùng với thay đổi trạng thái. Hợp đồng trên chuỗi chính sẽ xác minh bằng chứng để xác định tính chính xác của bản cập nhật trạng thái. So với giải pháp Optimistic Rollup, ZK Rollup không cần phải thiết lập thời gian thử thách dài để hoàn tất giao dịch Layer 2, cũng không cần phải dựa vào giả định rằng các bản cập nhật trạng thái không chính xác sẽ được phát hiện trong thời gian thử thách.

Các giải pháp tiêu biểu là zkSync, StarkNet, Polygon zkEVM và Scroll.

ZK Rollups là dự án zkEVM đầu tiên được triển khai trên mainnet, dựa trên bằng chứng không cần kiến thức, cho phép xác minh giao dịch mà không tiết lộ dữ liệu cơ bản. Một trong những tính năng chính của zkSync là sử dụng chuyển khoản lạc quan, cho phép người dùng gửi và nhận giao dịch mà không cần chờ chúng được xác nhận trên chuỗi khối Ethereum. Điều này làm giảm đáng kể thời gian giao dịch và cho phép thông lượng giao dịch cao hơn. Ngoài việc sử dụng bằng chứng không cần kiến thức và chuyển khoản lạc quan, zkSync còn sử dụng một số công nghệ khác để cải thiện khả năng mở rộng và bảo mật. Các công nghệ này bao gồm tổng hợp chữ ký, cho phép nén nhiều chữ ký thành một chữ ký duy nhất và hỗ trợ đa chuỗi, giúp zkSync tương tác với các mạng chuỗi khối khác.

StarkNet sử dụng giải pháp mở rộng quy mô của zkSTARK, một hệ thống chứng minh không kiến thức cho phép người dùng chứng minh tính đúng đắn của phép tính mà không tiết lộ dữ liệu cơ bản. Điều này cho phép bảo mật và riêng tư hơn trên mạng và khả năng thực hiện các phép tính phức tạp mà không cần phải tin tưởng bên thứ ba. StarkNet cũng tận dụng phân đoạn, một công nghệ cho phép chia chuỗi khối thành nhiều chuỗi nhỏ hơn hoặc phân đoạn, có thể được xử lý song song. Điều này cho phép thông lượng lớn hơn và thời gian giao dịch nhanh hơn, vì mỗi phân đoạn có thể được xử lý độc lập với các phân đoạn khác.

Polygon 2.0 ra mắt công nghệ ZK Rollups, được gọi là Polygon zkEVM. Công nghệ này giải quyết vấn đề về khả năng mở rộng của chuỗi khối Ethereum bằng cách sử dụng bằng chứng không kiến thức, giúp giao dịch trên mạng Ethereum nhanh hơn và rẻ hơn, và việc triển khai này tương thích ở cấp độ bytecode hơn là cấp độ ngôn ngữ.

Scroll là ZK Rollup tương thích với EVM, hỗ trợ cùng ngôn ngữ lập trình và hợp đồng thông minh như Ethereum, cho phép các nhà phát triển dễ dàng di chuyển các ứng dụng hiện có của họ sang mạng Rollup mà không cần thực hiện bất kỳ sửa đổi nào đối với mã của họ.

Tóm tắt

Do các vấn đề về hiệu suất của riêng nó, blockchain không thể đáp ứng được các nhu cầu hiện tại. Các giải pháp mở rộng lạc quan và không kiến thức được kỳ vọng sẽ giải quyết được nút thắt hiệu suất của blockchain và cải thiện tốc độ giao dịch và thông lượng mà không phải hy sinh tính phi tập trung và bảo mật. Rollup cải thiện thông lượng của blockchain bằng cách chuyển các phép tính ra khỏi chuỗi, tức là đóng gói một số lượng lớn giao dịch vào một khối Rollup và tạo ra bằng chứng hợp lệ cho khối ra khỏi chuỗi. Hợp đồng thông minh trên Lớp 1 chỉ cần xác minh bằng chứng để áp dụng trực tiếp trạng thái mới, có thể đạt được Gas thấp hơn và bảo mật trên chuỗi cao hơn.

Trong ngắn hạn, Optimistic Rollups có khả năng chiến thắng trong các tính toán EVM nói chung, trong khi ZK Rollups có thể chiến thắng trong các khoản thanh toán đơn giản, giao dịch và các tình huống ứng dụng cụ thể khác. Lý do chính là mặc dù Zk Rollups nhanh hơn và hiệu quả hơn Optimistic Rollups, nhưng chúng không cung cấp một cách dễ dàng để các hợp đồng thông minh hiện có di chuyển sang Lớp 2.

Tuy nhiên, nhờ sự phát triển của các ứng dụng công nghệ mới nổi như blockchain và điện toán riêng tư trong những năm gần đây, công nghệ bằng chứng không kiến thức đã trở thành một công nghệ quan trọng để xây dựng lòng tin. Về trung và dài hạn, với sự cải tiến của công nghệ ZK-SNARK, ZK Rollups sẽ chiến thắng trong mọi tình huống và trở thành câu trả lời cuối cùng cho kế hoạch mở rộng của Ethereum.

Bài viết này có nguồn từ internet: Ethereum Layer 2 Rollup Wars

Có liên quan: Dự án tương tác nổi bật trong tuần này: Succinct và Solv Protocol

Bản gốc | Tác giả Odaily Planet Daily | Asher Tháng này, "bữa tiệc kiếm tiền" đã bắt đầu gặt hái thành quả. Đầu tiên là đợt airdrop Taiko, sau đó io.net phát hành nền kinh tế token và cộng đồng đang suy đoán rằng zkSync sẽ phát hành token trong tháng này (nhấp vào đây để xem: bộ sưu tập airdrop tiềm năng trong tháng này). Kiên trì tương tác, bạn sẽ luôn có lợi nhuận. Hôm nay, Odaily Planet Daily đã sắp xếp hai dự án đáng tham gia trong tuần này dựa trên các điều kiện tài chính, mức độ phổ biến của dự án và các khía cạnh khác. Ngắn gọn: Cơ sở hạ tầng cốt lõi của ZK Lý do tham gia Nguồn hình ảnh: Twitter chính thức Succinct sử dụng công nghệ bằng chứng không kiến thức để đảm bảo tính xác thực và xác minh không cần tin cậy của các ứng dụng blockchain, do đó cải thiện tính bảo mật và độ tin cậy của hệ thống. Các tính năng chính của nó bao gồm bảo vệ tính xác thực, không cần tin cậy, khả năng mở rộng…