Что такое роллапы и чем ZK-Rollups отличаются от Optimistic Rollups?

Что такое роллапы (rollups)?

Роллапы — это технология для масштабирования и улучшения производительности блокчейна, которая применяется в сетях второго уровня (L2). Коротко принцип ее работы можно описать следующим образом: транзакции обрабатываются вне блокчейна, после чего группируются и «пакетами» передаются в основную сеть для фиксации.

Основные виды роллапов

Существует два основных типа технологии:

• ZK-Rollups (Zero-Knowledge Rollups) — работает на базе протокола доказательства с нулевым соглашением (Zero-Knowledge Proof; ZKP), согласно которому транзакция проверяется с сохранением конфиденциальности в рамках основной сети;
• Optimistic Rollups — полагается на работу доказательства мошенничества. В этом случае считается, что все транзакции верны по умолчанию, а протокол активируется только в случае обнаружения несоответствий.

Конечная цель заключается в том, чтобы снять нагрузку с основной сети, ускорить процесс обработки транзакций и снизить размер комиссионных издержек. Ниже детальнее рассмотрим принципы работы каждого вида технологии.

Как работает ZK-Rollups?

ZK-Rollups — решение для масштабирования второго уровня. Технология строится на доказательстве с нулевым разглашением, благодаря которой информация подтверждается без раскрытия конфиденциальных данных. 

Для проведения транзакции технология собирает и обрабатывает информацию вне основной сети. Смарт-контракт объединяет эти данные в один «роллап», и на основе этого пакета данных создается криптографическое доказательство по методу ZKP. То есть верность операций подтверждается без раскрытия какой-либо информации для верификатора.

Далее в основную сеть записывается только само доказательство и минимально необходимая часть данных для обновления основного блокчейна. Благодаря этому скорость обработки транзакций существенно повышается.

Стоит отметить, что существует несколько вариантов реализации технологии ZK-Rollups. Например, ZK-STARK является собственной разработкой компании StarkWare.

Соучредитель Ethereum Виталик Бутерин считает, что через десять лет все роллапы будут использовать ZKP.

Пионерами в создании технологии роллапов на базе ZKP считаются:

• команда Matter Labs — стоит за развитием zkSync, решения для масштабирования Ethereum. Проект запустили в основной сети в 2020 году;
• StarkWare выпустила на рынок Starknet в 2021 году. Цель проекта масштабировать блокчейн-экосистему и DeFi-приложеня;
• представители Polygon презентовали свою версию EVM-совместимой сети с технологией ZK-Rollups в 2023 году.

Впрочем, перечисленные команды далеко не единственные игроки в сегменте ZK-Rollups. Например, 27 мая в основной сети запустили проект Taiko, о котором в позитивном ключе высказывался Виталик Бутерин.

Стоит отметить, что технология роллапов используется не только для масштабирования Ethereum. В начале 2024 года студия Chainway Labs закрыла посевной раунд финансирования для создания первого решения на базе ZK-Rollups для сети биткоина.

Как работает Optimistic Rollups?

Optimistic Rollups — технология для увеличения пропускной способности блокчейна, которая по умолчанию определяет все транзакции валидными, если нет доказательств обратного.

Такой подход обеспечивает высокую скорость обработки операций, поскольку нет необходимости тратить время на подтверждения. При этом система оставляет время на оспаривание транзакции.

Если транзакция оказывается невалидной, тогда смарт-контракт аннулирует ее и повторно обновляет пакет данных. К валидатору же применяются санкции. 

Использование Optimistic Rollups предполагает некоторую задержку при выводе средств в основной блокчейн (около семи дней). Поэтому команды могут прибегать к услугам поставщиков ликвидности. С их помощью вывести активы можно быстрее, однако за услуги придется платить.

В начале развития сегмента роллапов Optimistic Rollups пользовались большим спросом из-за своих простоты и доступности.

Arbitrum является одним из популярных проектов, который работает на базе Optimistic Rollups. В начале 2023 года этому L2-решению удалось превзойти Ethereum по количеству ежедневных транзакций.

В 2023 году представители Fantom Foundation заявили, что рассматривают возможность перехода сети на технологию Optimistic Rollups для получения доступа к экосистеме Ethereum.

Преимущества и недостатки роллапов

Технология роллапов появилась как ответ на проблему масштабируемости блокчейна. Среди ее преимуществ:

• высокая пропускная способность;
• низкие комиссии;
• снижение нагрузки на основную сеть;
• совместимость с EVM.

Помимо этого стоит отметить высокий уровень сохранения конфиденциальности при осуществлении транзакций, благодаря хранению данных вне цепочки (в случае с ZK-Rollups). Вероятно, что в будущем именно доказательство с нулевым разглашением поспособствует защите персональной информации.

Однако есть и ряд недостатков, про которые стоит знать. Несмотря на то, что технология полагается на систему консенсус основной сети, она все же выводит часть транзакций за ее пределы, что сопряжено с некоторыми рисками. Например, повышается вероятности столкнуться с ошибками в смарт-контрактах или другими уязвимостями.

Помимо этого роллапы остаются непростой в реализации технологией, а также обладают ограниченной совместимостью с другими децентрализованными системами.

Выводы

Рост количества пользователей криптовалют ведет к повышенной нагрузке на блокчейны, требуя расширения возможностей сетей. Разработчики тестируют множество вариантов для решения проблемы масштабируемости. Роллапы — лишь одно из них.
Несмотря на новизну, технология сумела доказать свою эффективность. Проекты вроде Arbitrum, которые строятся на базе роллапов, считаются весьма успешными. Об этом свидетельствует как минимум ежедневное количество пользователей и объем заблокированных средств в смарт-контрактах (TVL).