Tổng quan chi tiết về các dự án được xây dựng trong zkRollup và các trường hợp sử dụng zkRollup chính

Nguồn: Tứ Trụ; Biên soạn bởi: Baishui, Golden Finance

Tóm tắt

• Vào năm 2023, zkRollups chuyển từ giai đoạn nghiên cứu sang giai đoạn sản xuất, với các dự án như Starknet, zkSync, Scroll, Polygon zkEVM và Linea tung ra các giải pháp của riêng họ.

• Hệ sinh thái zkRollup trở nên hiệu quả và phi tập trung hơn với sự phát triển của các khái niệm mới như bộ đồng xử lý, thị trường chứng thực, người chứng thực chung và các lớp tổng hợp zk.

• Hoạt động của zkRollup bao gồm ba giai đoạn chính: thực thi, tạo bằng chứng và xác minh bằng chứng, với nhiều dự án khác nhau tập trung vào việc tối ưu hóa từng thành phần trong chuỗi cung ứng zkRollup.

• zkRollups như zkSync, Starknet, Merlin và SNARKnado đang phát triển cơ sở hạ tầng nhưng vẫn đang trong giai đoạn đầu tối ưu hóa chuỗi cung ứng của mình.

Vào năm 2022, zkRollups chủ yếu đang ở giai đoạn nghiên cứu. Năm 2023 đánh dấu sự khởi đầu cho tương lai của họ. Nhiều dự án, bao gồm Starknet, zkSync, Scroll, Polygon zkEVM và Linea, đang đưa Rollup của họ vào sản xuất. Lợi ích rất rõ ràng, với thời gian hoàn thiện ngắn hơn, khả năng tương tác an toàn hơn và chi phí vận hành thấp hơn so với các bản tổng hợp Optimistic. Bất chấp những tiến bộ này, zkRollups vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm so với các bản tổng hợp lạc quan và lộ trình công nghệ của chúng thay đổi thường xuyên.

Vậy tương lai của zkRollups là gì? Các thuật ngữ mới như bộ đồng xử lý, thị trường chứng minh, trình chứng minh dùng chung và lớp tổng hợp zk xuất hiện thường xuyên trong nhiều dự án. zkRollup đang được phát triển theo nhiều cách khác nhau và trong hệ sinh thái zkRollup, nhiều thành phần đang được xây dựng để làm cho zkRollups trở nên hiệu quả và phi tập trung hơn. Nếu chúng ta xem xét cách thức hoạt động của zkRollups thì quy trình này bao gồm ba giai đoạn: thực thi, tạo bằng chứng thực thi và xác minh bằng chứng. Có dự án tương ứng cho từng giai đoạn. Tóm tắt ngắn gọn:

• Thực thi: zkVM, bộ đồng xử lý

  < /li >

• Tạo bằng chứng: thị trường bằng chứng, công cụ tổng hợp bằng chứng

• Xác minh bằng chứng: lớp giải quyết

< p>Từng lớp trong số các danh mục này đang ở giai đoạn đầu, nhưng khi chuỗi cung ứng này phát triển hơn, hệ sinh thái zkRollup sẽ trở nên hiệu quả hơn. Trong bài viết này, trước tiên chúng ta sẽ khám phá những kiến ​​thức cơ bản về zk, sau đó đi sâu vào các dự án đang được xây dựng trong chuỗi cung ứng zkRollup, cũng như một số zkRollups chính trong Ethereum và Bitcoin.

1. Kiến thức cơ bản về ZKP và zkRollup

ZkRollup được đề cập trong tiêu đề bài viết này là một không có kiến ​​thức Chứng minh phương pháp tổng hợp của (ZKP). Nếu bạn đã từng gặp thuật ngữ bằng chứng không có kiến ​​thức trong hệ sinh thái blockchain thì có thể bạn đã quen với nó (nếu không, đừng lo lắng; nó sẽ được giải thích sau). Tuy nhiên, nếu bạn hỏi tại sao và làm thế nào kỹ thuật này được áp dụng cho các bản tổng hợp, bạn có thể khó trả lời ngay lập tức.

Để tìm câu trả lời cho câu hỏi này, trong chương này, chúng ta sẽ khám phá bằng chứng không có kiến ​​thức và zkRollup là gì, chúng hoạt động như thế nào và tại sao công nghệ ZKP lại phù hợp cho việc tổng hợp.

1.1 ZKP là gì?

1.1.1 Tổng quan về ZKP

Trước khi đi sâu vào chi tiết về ZKP, trước tiên chúng ta hãy hiểu các thành phần liên quan đến quy trình. Có hai thành phần chính:

• Prover: Provers giữ các tuyên bố mà họ muốn chứng minh cho người xác minh trong quá trình ZKP.

• Người xác minh: Người xác minh tham gia vào quy trình ZKP và xác định xem tuyên bố của người chứng minh có đúng hay không dựa trên bằng chứng được cung cấp.

Bây giờ, hãy cùng khám phá ZKP một cách chi tiết. ZKP là một công nghệ mật mã trong đó người chứng minh có thể chứng minh một sự thật cụ thể mà không tiết lộ chính sự thật đó hoặc bất kỳ thông tin liên quan nào. ZKP có ba đặc điểm chính: tính đầy đủ, độ tin cậy và không có kiến ​​thức:

• Tính chính trực: Nếu tuyên bố của người chứng minh là đúng thì người xác minh sẽ tin rằng tuyên bố đó là đúng.

• Độ tin cậy: Nếu tuyên bố của người chứng minh là sai, người chứng minh không thể đánh lừa người kiểm chứng tin rằng tuyên bố đó là đúng.

• Không có kiến ​​thức: Trong quá trình chứng minh, người xác minh không thu được bất kỳ thông tin bổ sung nào ngoài tính đúng hay sai của tuyên bố.

1.1.2 Ví dụ về ZKP

Có thể không dễ hiểu nếu chỉ nhìn vào định nghĩa. Hãy sử dụng. một ví dụ nổi tiếng." Hang động của Ali Baba" để giải thích bằng chứng không có kiến ​​thức.

Hãy xem xét tình huống sau : Trong hang động của Ali Baba có hai con đường A và B gặp nhau sâu trong hang nhưng bị chặn bởi một cánh cửa bí mật. Người chứng minh (P) tuyên bố có chìa khóa cánh cửa bí mật, trong khi người xác minh (V) muốn xác minh rằng P thực sự có chìa khóa.

Quá trình xác minh diễn ra theo các bước sau: P Vào hang và chọn đường A hoặc B. V không biết P đã đi đường nào nhưng có thể yêu cầu P đi ra bằng một con đường cụ thể. Nếu P có khóa thì P có thể đi ra từ bất kỳ con đường nào. Sau khi lặp lại quá trình này nhiều lần, V có thể tin chắc rằng P có chìa khóa. Tuy nhiên, V sẽ không học được gì về hình dạng hoặc đặc tính của khóa.

Áp dụng điều này cho các đặc điểm của bằng chứng không có kiến ​​thức:

• < p >Tính toàn vẹn: Nếu P nhất quán làm theo hướng dẫn của V qua nhiều lần lặp lại, V có thể tin tưởng rằng P sở hữu khóa.

• Độ tin cậy: Nếu P thực sự không có chìa khóa mà nói dối về nó thì chắc chắn sẽ xảy ra tình trạng P không thể theo dõi được hướng dẫn của V, từ đó chứng minh nhận định của P là sai.

• Không có kiến ​​thức: V bị thuyết phục qua nhiều lần lặp rằng P sở hữu khóa nhưng không biết gì về hình thức hoặc đặc tính của khóa.

1.2 Vậy Rollup và zkRollup là gì?

Cho đến nay, chúng ta đã khám phá từ A đến Z về bằng chứng không có kiến ​​thức. Tuy nhiên, điều quan trọng cần nhớ là trọng tâm của bài viết này là zkRollups. Bây giờ, hãy cùng tìm hiểu xem rollups và zkRollups là gì.

1.2.1 Tổng quan nhanh về việc tổng hợp

Rollup là một giải pháp mở rộng quy mô Lớp 2 xử lý các giao dịch trên chuỗi khối Lớp 2 và sau đó trạng thái Tổng hợp được xuất bản lên Blockchain lớp 1 để ghi và quản lý.

Trước đây đã có nhiều đề xuất nhằm giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng của Ethereum. Sớm nhất là sharding, chia mạng Ethereum thành nhiều "phân đoạn" nhỏ hơn để tăng đáng kể thông lượng giao dịch. Tương tự như cách nhiều máy tính xử lý đồng thời các tác vụ, shending cho phép mạng Ethereum xử lý nhiều giao dịch nhanh chóng và hiệu quả hơn.

Mặc dù có nhiều lợi ích nhưng các nhà phát triển Ethereum đã từ bỏ việc phân chia trực tiếp do lo ngại về khả năng tập trung hóa và các thách thức kỹ thuật, dẫn đến sự chậm trễ. Thay vào đó, họ thực hiện phương pháp phân chia gián tiếp thông qua giải pháp Lớp 2. Theo cách tiếp cận này, quá trình chuyển dữ liệu giao dịch sang Lớp 1 theo đợt được gọi là tổng hợp. Hiện tại, Optimistic Rollups và zkRollups là hai loại chính dẫn đầu hệ sinh thái.

1.2.2 Tại sao ZK Proof và Rollup là sự kết hợp hoàn hảo

Sự khác biệt giữa zkRollups và Optimistic rollup là nó sử dụng bằng chứng hợp lệ thay vì chứng minh gian lận . zkRollups sử dụng zk-SNARK hoặc zk-STARK để nén một số lượng lớn giao dịch thành một bằng chứng nhỏ duy nhất, được ghi lại và xác minh trên chuỗi khối Lớp 1. Không giống như tổng số lạc quan, phương pháp này cải thiện đáng kể tốc độ và hiệu quả xử lý và không yêu cầu thời gian tranh chấp đối với kết quả sai.

Bản chất không tương tác của bằng chứng không có kiến ​​thức là rất quan trọng đối với tính hiệu quả và tiện lợi của zkRollups. Nó cho phép các nhóm tổng hợp quản lý quy trình tổng hợp một cách độc lập, tối đa hóa hiệu quả bằng cách đóng gói và gửi dữ liệu giao dịch đến Lớp 1 theo lịch trình riêng của chúng. Cách tiếp cận không tương tác này ngăn ngừa sự chậm trễ và kém hiệu quả tiềm ẩn mà quy trình tương tác nhiều hơn giữa Lớp 1 và quá trình tổng hợp có thể tạo ra.

Tính đơn giản là một yếu tố quan trọng khác tạo nên hiệu quả của zkRollups. zk-SNARK và zk-STARK có thể nén lượng lớn dữ liệu thành các bằng chứng nhỏ, điều này đảm bảo hiệu quả kinh tế khi gửi dữ liệu giao dịch đến Lớp 1 đắt tiền hơn nhưng an toàn hơn. Khả năng nén này cho phép zkRollups xử lý nhiều giao dịch dưới dạng một đợt duy nhất, tăng cường đáng kể khả năng mở rộng Lớp 1 đồng thời cung cấp cho người dùng cơ sở hạ tầng blockchain hiệu quả hơn về mặt chi phí trong môi trường tổng hợp.

1.2.3 Hoạt động của zkRollup

Chúng ta hãy khám phá thêm về cách hoạt động của zkRollup và những thành phần nào có liên quan. zkRollup chủ yếu được vận hành bởi hai thành phần:

• Sequencer:trình sắp xếp thứ tự thu thập và xử lý các giao dịch xảy ra ở lớp 2 và gửi kết quả xử lý đến lớp 1. Mặc dù một số dự án tổng hợp có các thực thể riêng biệt để sắp xếp và tạo bằng chứng hợp lệ, nhưng để đơn giản, chúng tôi coi chúng ở đây là các vai trò kết hợp.

• Hợp đồng tổng hợp: Hợp đồng tổng hợp là một hợp đồng thông minh trên lớp 1 được sử dụng để xác định trạng thái và giao dịch của tổng hợp. Nó nhận, lưu trữ và xác thực dữ liệu do trình sắp xếp trình tự gửi, đảm bảo việc lưu trữ và quản lý thích hợp sau khi dữ liệu được xác thực.

Quy trình hoạt động của zkRollup như sau:

• [Trình tự sắp xếp < ;> L2] Xử lý hàng loạt giao dịch và tính toán thay đổi trạng thái: Tóm tắt nhiều giao dịch được thực hiện trên Lớp 2 thành một lô, thực hiện từng giao dịch trong lô và tạo trạng thái ghi lại gốc thay đổi trạng thái mới.

• [Trình tự sắp xếp <> Tạo bằng chứng hợp lệ: Sử dụng gốc trạng thái mới để tạo bằng chứng hợp lệ nhằm chứng minh tính đúng đắn của trạng thái nguồn gốc . Bằng chứng này đảm bảo rằng tất cả các giao dịch trong lô đã được thực hiện chính xác mà không tiết lộ chi tiết của từng giao dịch.

• [Sequencer <> hợp đồng tổng hợp lớp 1. Hợp đồng tổng hợp xác minh dữ liệu đã gửi.

• [Hợp đồng tổng hợp <> Hợp đồng tổng hợp (L1)] Xác minh và cập nhật: Hợp đồng tổng hợp lớp 1 nhận được bằng chứng hợp lệ, trạng thái từ Root của trình sắp xếp chuỗi và xác minh dữ liệu giao dịch. Nó xác thực dữ liệu, cập nhật trạng thái gốc và nếu không có vấn đề gì, nó sẽ lưu trữ dữ liệu giao dịch đã được xác thực. Nếu tìm thấy vấn đề, các thủ tục xác thực và lưu trữ sẽ không được thực thi.

2. Tổng quan về chuỗi cung ứng zkRollup

Từ cái nhìn toàn cảnh, chúng ta hãy xem toàn bộ chuỗi cung ứng của zkRollups vận hành như thế nào. zkRollups bao gồm ba quy trình chính: thực thi, tạo bằng chứng và xác minh.

• Thực thi: Điều này xảy ra ngoài chuỗi, giao dịch Thực hiện theo đợt trên một mạng tổng hợp riêng biệt để cập nhật trạng thái tổng hợp.

• Tạo bằng chứng: Biên dịch dữ liệu đầu vào như lô giao dịch và gốc trạng thái. Lộ trình chứng minh xử lý các giao dịch, tạo ra các bằng chứng zk ngắn gọn chứng minh bằng mật mã tính hợp lệ của các chuyển đổi trạng thái mà không tiết lộ dữ liệu.

• Xác minh bằng chứng: bằng chứng zk và dữ liệu liên quan được gửi tới hợp đồng xác thực trên lớp thanh toán (chủ yếu là Ethereum) để xác minh. Nếu hợp lệ, hợp đồng tổng hợp sẽ cập nhật trạng thái của nó để phản ánh trạng thái hậu mới và chờ một khoảng thời gian ngắn để hoàn tất thay đổi.

Có các dự án dành riêng cho từng quy trình để giúp zkRollups hoạt động hiệu quả hơn. Trong phần tiếp theo, hãy cùng tìm hiểu từng quy trình là gì và dự án nào đang xử lý chúng.

2.1 Thực thi - trong Việc thực thi trong tuyến ZK

Lớp thực thi và giải quyết được thực hiện riêng biệt, việc tính toán được thực hiện trên các máy riêng biệt và bằng chứng thực thi được tạo ra trong tuyến ZK. Môi trường thực thi này có thể được chia thành hai phần: zkVM và Bộ đồng xử lý.

2.1.1 zkVM

Nguồn: Foresight Ventures: zk, zkVM, zkEVM và tương lai của chúng Tác giả: Foresight Ventures | Medium

zkVM (máy ảo không có kiến ​​thức) là một máy ảo chuyên dụng được thiết kế để thực hiện các phép tính và tạo ra các bằng chứng không có kiến ​​thức để xác minh tính đúng đắn của các phép tính đó mà không cần tiết lộ dữ liệu cơ bản. Có một số loại zkVM, mỗi loại được thiết kế riêng cho một máy ảo và ngôn ngữ lập trình cụ thể. Dưới đây là một số danh mục của những dự án này:

• zkEVM:Nó được thiết kế để tái tạo môi trường EVM đồng thời kết hợp các khả năng chứng minh không có kiến ​​thức. Điều này cho phép các hợp đồng thông minh Ethereum và dApps hiện tại được chuyển liền mạch sang Rollup dựa trên zkEVM. Tuy nhiên, EVM thuần túy có vấn đề về khả năng tương thích do sự phức tạp của việc phát triển các tuyến zk cho EVM và các bản nâng cấp thường xuyên của nó.

• ZkVM chung dựa trên RISC-V và MIPS: zkRISC là một triển khai cụ thể của zkVM được phát triển bởi RISC Zero. Nó được thiết kế như một zkVM có mục đích chung có khả năng thực hiện các phép tính tùy ý và tạo ra bằng chứng không có kiến ​​thức. Nó cho phép triển khai các ngôn ngữ lập trình như C, Python và Rust và tạo ra bằng chứng thực thi.

• CairoVM:Cairo VM được thiết kế để tối ưu hóa việc tạo ra bằng chứng về tính hợp lệ của việc thực thi chương trình. Không giống như các giải pháp zkEVM tập trung vào việc làm cho EVM tương thích với các bản tổng hợp hợp lệ, Cairo VM được thiết kế ngay từ đầu để tối đa hóa hiệu quả của các bằng chứng STARK. Cách tiếp cận này cho phép hiệu suất và khả năng mở rộng tốt hơn mà không bị hạn chế bởi các giới hạn EVM. Tuy nhiên, có những rào cản trong việc xây dựng dapp vì các nhà phát triển cần học một ngôn ngữ mới.

2.1.2 Bộ đồng xử lý

Nguồn: Phala The Path đến năm 2024: Bộ đồng xử lý của Blockchain – AI, Hooks và DePin

Bộ đồng xử lý được phát triển dưới dạng bộ xử lý ngoài chuỗi để hỗ trợ các tính toán cụ thể. Ví dụ: các bộ xử lý đồ họa (GPU) quản lý khối lượng tính toán song song khổng lồ cần thiết cho việc hiển thị 3D, cho phép CPU trung tâm tập trung vào xử lý cho mục đích chung. Theo nghĩa này, bộ đồng xử lý cho phép các chuỗi khối thực hiện các hoạt động thực thi phức tạp, điều này sẽ gây tốn kém cho các chuỗi khối. Mỗi loại bộ đồng xử lý được thiết kế để tối đa hóa hiệu quả trong việc xử lý khối lượng công việc chuyên biệt của nó.

Bằng cách tận dụng ZKP, các bộ đồng xử lý có thể cho phép tính toán ngoài chuỗi không đáng tin cậy và có thể kiểm chứng, đảm bảo tính chính xác và toàn vẹn của kết quả mà không làm rò rỉ dữ liệu nhạy cảm. Một số dự án đã biết bao gồm:

• Tiên đề: Tiên đề là phát triển hệ thống "bộ đồng xử lý ZK" cho phép các hợp đồng thông minh truy vấn dữ liệu blockchain lịch sử và thực hiện các phép tính phức tạp ngoài chuỗi, đồng thời duy trì quyền riêng tư và tính toàn vẹn của dữ liệu thông qua ZKP.

• Phat Contracts (Mạng Phala): Phat Contracts là bộ đồng xử lý giúp nâng cao khả năng mở rộng, mang lại trải nghiệm không tốn gas và hỗ trợ nhiều giao dịch trên chuỗi chức năng và cung cấp cho dApp quyền truy cập an toàn vào dữ liệu ngoài chuỗi.

2.2 Tạo bằng chứng - tạo ra bằng chứng không có kiến ​​thức

Để chứng minh tính hợp lệ của quá trình chuyển đổi trạng thái, toán tử tổng hợp (prover) tạo ZKP. Bằng chứng này xác nhận rằng trạng thái gốc mới được tính toán chính xác từ trạng thái trước đó. Vì việc tạo ZKP đòi hỏi tài nguyên máy tính đáng kể nên có những hạn chế đối với quy trình chứng minh việc tạo ra, đặc biệt đối với các lô giao dịch lớn hoặc hợp đồng thông minh phức tạp. Điều này có thể hạn chế thông lượng của zkRollups và các loại ứng dụng mà chúng có thể hỗ trợ một cách hiệu quả.

Ngoài ra, do các thực thể tạo ra bằng chứng zk đòi hỏi phải có chuyên môn trong lĩnh vực này và cần cập nhật phần cứng nên chi phí quản lý có thể cao, chưa kể đến rủi ro tập trung hóa. Kết quả là, một số tiến bộ đã được thực hiện trong lĩnh vực này để làm cho nó hiệu quả hơn. Cách tiếp cận này được chia thành hai phần: thiết lập một thị trường tạo bằng chứng để thuê ngoài quy trình tạo và tạo một lớp tổng hợp để làm cho nó hiệu quả hơn về mặt chi phí.

2.2.1 Thị trường tạo bằng chứng

Nguồn: Giới thiệu Gevulot | Gevulot< /p>

Các tính năng chính được thị trường bằng chứng cung cấp bao gồm tạo bằng chứng phi tập trung, cơ chế đấu giá, sử dụng phần cứng và hiệu quả chi phí. Các ứng dụng gửi yêu cầu chứng thực tới mạng và người chứng thực phản hồi bằng cách sử dụng phần cứng tạo chứng thực, đảm bảo rằng các yêu cầu chứng thực được xử lý hiệu quả. Cơ chế đấu giá khớp những yêu cầu này với người chứng thực, cho phép định giá chứng thực cạnh tranh. Ngoài ra, người chứng minh sử dụng phần cứng chuyên dụng, giúp giảm chi phí chứng minh và thị trường phi tập trung cho phép tổng hợp các yêu cầu chứng minh từ các ứng dụng khác nhau, từ đó cải thiện việc sử dụng phần cứng và hiệu quả chi phí.

Thị trường bằng chứng cũng đảm bảo khả năng chống kiểm duyệt và tính hữu hạn nhanh chóng, đồng thời thực hiện cơ chế đặt cược. Thị trường đảm bảo khả năng chống kiểm duyệt ngắn hạn nên giá thầu của người chứng minh không bị chặn hoặc bỏ qua một cách không công bằng. Các nhà cung cấp được yêu cầu đóng góp vào mạng để ngăn chặn hoạt động độc hại và đảm bảo độ tin cậy và tính toàn vẹn của mạng.

Cuối cùng, thị trường tận dụng lợi thế kinh tế theo quy mô. Việc tạo ZKP phối hợp trên quy mô lớn giúp giảm chi phí cho người dùng cuối. Việc tổng hợp luồng đơn đặt hàng bằng chứng cho phép người chứng minh đầu tư và vận hành cơ sở hạ tầng hiệu quả hơn. Các ứng dụng cũng có thể được hưởng lợi từ việc giảm chi phí xác minh trên chuỗi vì bằng chứng có thể được tổng hợp để tối ưu hóa. Một số dự án bao gồm:

• Mạng lưới ngắn gọn:Succinct Labs đang phát triển một thị trường chứng minh phi tập trung như một phần của Mạng lưới ngắn gọn, nhằm tạo ra một giao thức thống nhất cho ZKP. Thị trường này sẽ cho phép các ứng dụng thuê ngoài việc tạo bằng chứng của họ cho một mạng lưới các nhà chứng minh chuyên dụng, cung cấp giải pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn cho các hệ thống dựa trên ZKP. Thị trường chứng nhận sẽ hoạt động thông qua cơ chế đấu giá phù hợp với yêu cầu chứng thực của ứng dụng với một nhóm người chứng nhận đa dạng.

• =nil; Tổ chức: =nil; Tổ chức đã phát triển Thị trường Bằng chứng, một hệ thống phân phối phi tập trung được thiết kế để trở thành thị trường giao ngay cho ZKP. Thị trường này cho phép những người yêu cầu bằng chứng (ví dụ: các ứng dụng) thuê ngoài việc tạo zkProof cho các nhà sản xuất bằng chứng chuyên dụng. Proof Market chạy trên =nil; hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu của Foundation Foundation và hoạt động giống như một “Proof DEX” hơn là một dịch vụ tập trung.

• Gevulot: Gevulot không phải là thị trường chứng minh truyền thống mà là một lớp bằng chứng phi tập trung cho một ngăn xếp mô-đun. Nó là một blockchain lớp 1 không cần cấp phép và có thể lập trình được thiết kế đặc biệt để triển khai các hệ thống bằng chứng dưới dạng các chương trình trên chuỗi. Không giống như các thị trường chứng minh điển hình, Gevulot cho phép người dùng triển khai các chương trình chứng minh và xác minh trực tiếp trên blockchain, tương tự như triển khai các hợp đồng thông minh trên Ethereum. Cách tiếp cận này cho phép các ứng dụng hưởng lợi từ các bằng chứng phi tập trung mà không cần khởi động lại mạng lưới các nhà chứng minh của họ hoặc dựa vào các giải pháp tập trung.

2.2.2 Chứng minh tính tổng hợp

Nguồn: Proof It : Người chứng minh được chia sẻ, tập hợp bằng chứng và thị trường người chứng minh - Tập hợp ZKP Digital

ZKP là một kỹ thuật kết hợp nhiều ZKP thành một bằng chứng duy nhất, giảm nhu cầu xác minh những bằng chứng này trên chuỗi với tổng chi phí . Điều này đặc biệt có lợi cho các đợt tổng hợp phụ thuộc nhiều vào ZKP. Một số dự án đáng chú ý bao gồm:

• Polygon AggLayer:It nhằm mục đích cho phép khả năng tương tác trơn tru giữa các giải pháp L2 trong hệ sinh thái Polygon bằng cách tận dụng ZKP hội tụ và các hợp đồng cầu nối thống nhất (Cầu LxLy). Bằng chứng tổng hợp đảm bảo rằng các trạng thái và gói của chuỗi phụ thuộc là nhất quán, ngăn chặn các trạng thái tổng hợp không hợp lệ được giải quyết trên Ethereum nếu nó phụ thuộc vào trạng thái không hợp lệ từ một chuỗi khác.

• Nebra: Sản phẩm Universal Proof Aggregation (UPA) của họ là một giao thức để tổng hợp ZKP. UPA của Nebra có thể tổng hợp bằng chứng từ các tuyến đường, hệ thống bằng chứng và các bên khác nhau để giảm hơn 10 lần chi phí gas cho việc xác minh trên chuỗi. Nebra hợp tác với các dự án như AltLayer để tích hợp UPA vào các giải pháp Rollup của họ, cho phép người dùng AltLayer và dApps được hưởng lợi từ việc giảm chi phí đáng kể.

• Phòng thí nghiệm điện tử: Phòng thí nghiệm điện tử đã phát triển Lượng tử, một lớp tổng hợp tận dụng đệ quy zk để kết hợp dữ liệu từ các giao thức khác nhau và các chương trình chứng thực khác nhau. Bằng chứng là tổng hợp lại thành một “siêu chứng minh”. Siêu bằng chứng này sau đó được xác minh trên Ethereum, phân bổ chi phí xác minh trên nhiều giao thức và cung cấp xác minh rẻ hơn cho một giao thức duy nhất.

2.3 Xác minh bằng chứng

Quy trình tạo bằng chứng trong zkRollups đòi hỏi tính toán chuyên sâu. Tuy nhiên, việc xác thực các bằng chứng này trên mạng chính Ethereum tương đối nhẹ, cho phép khả năng mở rộng trong khi vẫn duy trì sự đảm bảo an ninh của chuỗi khối cơ bản.

Các hợp đồng thông minh xác minh Zk trong Ethereum sử dụng thuật toán mã hóa hiệu quả để xác minh bằng chứng về tính hợp lệ. Nếu được chứng minh là hợp lệ, quá trình chuyển đổi trạng thái được đề xuất là chính xác và gốc trạng thái mới được chấp nhận, do đó cập nhật trạng thái tổng hợp trên mạng chính. Một số dự án, như Aligned Layer, cung cấp khả năng xác minh nhanh hơn và rẻ hơn bằng cách tận dụng trình xác thực trong Ethereum.

2.3.1 Lớp căn chỉnh

Nguồn: whitepaper.alignedlayer.com< /p>

Lớp được căn chỉnh là lớp tổng hợp và xác minh ZKP phi tập trung được thiết kế dành riêng cho Ethereum. Với tư cách là Dịch vụ xác thực hoạt động EigenLayer (AVS), nó thúc đẩy an ninh kinh tế của Ethereum thông qua một quy trình gọi là “đặt lại”, đảm bảo rằng ZKP được xác minh và giải quyết chính xác trên chuỗi khối Ethereum.

Lớp căn chỉnh cung cấp hai chế độ hoạt động khác nhau để đáp ứng các nhu cầu khác nhau. Chế độ nhanh được tối ưu hóa để có chi phí xác minh thấp nhất và độ trễ thấp, lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu xác minh bằng chứng nhanh chóng và tiết kiệm chi phí. Mặt khác, chế độ chậm tận dụng việc tổng hợp bằng chứng để tận dụng tối đa các đảm bảo bảo mật của Ethereum, cung cấp bảo mật toàn diện. Cách tiếp cận chế độ kép này cho phép Lớp căn chỉnh cung cấp các giải pháp linh hoạt giúp cân bằng tốc độ và bảo mật dựa trên các yêu cầu cụ thể của các trường hợp sử dụng khác nhau.

3. Phân tích zkRollups

Như đã đề cập trong Phần 2, nhiều dự án khác nhau đang nỗ lực tối ưu hóa chuỗi cung cấp zkRollup . Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn các dự án zkRollup đáng chú ý nhất đang được sản xuất, cụ thể là các dự án tương thích EVM zkSync và Starknet cũng như các dự án tương thích Bitcoin Merlin Chain và SNARKnado.

3.1 zkSync

zkSync là giải pháp zkRollup được phát triển bởi Matter Labs để giải quyết những thách thức về khả năng mở rộng mà mạng Ethereum phải đối mặt. Mặc dù trọng tâm ban đầu của zkSync là mở rộng quy mô Ethereum nhưng tham vọng của nó còn vượt xa việc trở thành một giải pháp L2. Matter Labs hình dung zkSync là nền tảng cho một hệ sinh thái chuỗi chéo toàn diện được thiết kế để kết nối liền mạch các bản tổng hợp dựa trên zkSync khác nhau. Để đạt được mục tiêu này, zkSync đang phát triển một môi trường chuỗi chéo phức tạp nhưng thân thiện với người dùng, kết hợp công nghệ zkRollup, Chuỗi ZK và Hyperbridge. Chúng ta hãy xem xét từng khái niệm.

3.1.1 zkRollup - Tối ưu hóa hiệu quả kinh tế

zkSync áp dụng công nghệ zkRollup dựa trên zk-SNARK. Phương pháp xác minh và tạo bằng chứng zk-SNARK có kích thước bằng chứng nhỏ và tốc độ xác minh nhanh. Tuy nhiên, do các ưu điểm của zk-STARK như khả năng kháng lượng tử và xử lý quy mô lớn đã trở nên nổi bật hơn, zkSync cũng đang cố gắng áp dụng một phần zk-STARK. Ví dụ: hệ thống tạo bằng chứng có tên "Boojum" sử dụng zk-STARK. phương pháp tạo ra bằng chứng.

3.1.2 Các thành phần cấu trúc

• Trình sắp xếp thứ tự: Trình sắp xếp thứ tự trong zkSync sắp xếp và xử lý các giao dịch theo các quy tắc cụ thể. Sequencer bao gồm Prover, tạo ra bằng chứng và dữ liệu giao dịch không thể xem chi tiết và gửi chúng đến Lớp 1.

• Nhà cung cấp: Nhà cung cấp trong zkSync sử dụng zk-SNARK để tạo bằng chứng. Dữ liệu được sử dụng trong quy trình tạo bằng chứng bao gồm dữ liệu giao dịch và các đại diện không thể xác định được. được xem chi tiết. Dữ liệu thay đổi trạng thái trước và sau của thay đổi trạng thái chuỗi L2. Bằng chứng được tạo ra sẽ được xác minh bằng hợp đồng Rollup trên Lớp 1.

• Giải quyết: zkSync sử dụng dữ liệu được tạo trên Lớp 2 để xác minh và cập nhật trong hợp đồng thông minh Lớp 1. Nếu xảy ra sự cố xác thực, các giao dịch trong lô bị ảnh hưởng sẽ không được cập nhật. Quá trình này mang tính mô-đun và mỗi Chuỗi ZK kết nối một hoặc nhiều hợp đồng thông minh sẽ được giới thiệu bên dưới.

3.1.3 Chuỗi ZK

ZK Chain là một chuỗi khối ngoài Lớp 2 và bao gồm cơ sở hạ tầng do zkSync cung cấp. Nó được gọi là Beyond Layer 2 vì zkSync sử dụng cấu trúc phân lớp không hạn chế, bao gồm các cấu trúc fractal như L3.

Chuỗi ZK nổi tiếng nhất hiện nay là Kỷ nguyên zkSync do zkSync xây dựng. Nó tương thích với EVM, cho phép triển khai các dapp đơn giản. Tuy nhiên, đối với mục tiêu cuối cùng của hệ sinh thái chuỗi chéo của zkSync, mối quan hệ giữa các Chuỗi ZK khác nhau là rất quan trọng. zkSync tập trung vào cách kết nối với các Chuỗi ZK khác trong tương lai.

Một ví dụ về việc tận dụng môi trường Chuỗi ZK là Hyperbridge. Thông qua Hyperbridge, người dùng có thể gửi tất cả tài sản từ các chuỗi được kết nối đến ví cụ thể theo chuỗi của họ một cách thuận tiện. Người chuyển tiếp tạo điều kiện thuận lợi cho việc kết nối, tiêu hủy và phát hành tài sản khi người dùng cần sử dụng tài sản trên chuỗi của họ.

Ví dụ: nếu sử dụng Uniswap chuỗi chéo và người dùng trên chuỗi era.zksync muốn đổi 1 ETH lấy 10.000 DAI, quy trình này như sau:

• Tạo giao dịch "1 ETH → 10.000 DAI" từ ví chuỗi era.zksync.

• Người chuyển tiếp chuyển 1 ETH sang uni.chain, đổi lấy 10.000 DAI.

• Sau đó, rơle sẽ chuyển 10.000 DAI đã hoán đổi trở lại chuỗi era.zksync.

• Bằng cách này, người dùng có thể dễ dàng thực hiện các giao dịch chuỗi chéo bằng môi trường của zkSync mà không cần biết chi tiết về các chuỗi khác.

3.1.4 Khả năng tương thích EVM

zkSync hiện tuyên bố khả năng tương thích 99% với Solidity và Vyper. Ban đầu, zkSync hỗ trợ ngôn ngữ Zinc giống Rust để có zkEVM phù hợp và hiệu quả hơn. Tuy nhiên, họ đã chuyển trọng tâm sang khả năng tương thích Solidity, tạm dừng phát triển Zinc kể từ tháng 9 năm 2021 để đảm bảo tối ưu hóa hoàn toàn.

3.2 Starknet

Starknet tương tự như zkSync ở chỗ đây là giải pháp lớp 2 dựa trên zkRollup, nhưng công nghệ và công nghệ nội bộ của nó khác nhau. Đáng chú ý, nó sử dụng zk-STARK thay vì zk-SNARK và sử dụng ngôn ngữ hợp đồng thông minh của riêng mình, Cairo.

3.2.1 zk Rollup - Tập trung vào xử lý tổng hợp khối lượng lớn

Starknet sử dụng zk-STARK để tạo và xác minh các bằng chứng liên quan đến tổng hợp. Tương tự như zkSync, nó chỉ sử dụng trước và sau khi thay đổi trạng thái để quản lý dữ liệu tổng hợp ở lớp 1 hiệu quả hơn.

Ngoài ra, vì Starknet sử dụng zk-STARK nên nó được hưởng lợi từ môi trường không cần tin cậy và khả năng xử lý số lượng lớn giao dịch cùng một lúc. Điều này khiến Starknet trở thành lựa chọn hàng đầu cho dApp DeFi hoặc dApp chơi game với khối lượng giao dịch cao.

3.2.2 Đặc điểm cấu trúc

Về mặt cấu trúc, Starknet áp dụng kiến ​​trúc tương tự như các zkRollups khác. Nhưng điều làm nên sự khác biệt của nó là việc tích cực tận dụng mô hình chứng minh không có kiến ​​thức zk-STARK và duy trì khả năng tương thích EVM thông qua ngôn ngữ lập trình độc quyền của nó, Cairo.

Nguồn: Kiến trúc Starknet: Tổng quan

• Trình sắp xếp chuỗi: Trình sắp xếp chuỗi trong Starknet đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý việc xác minh và thực hiện các giao dịch cũng như đề xuất các khối. Chức năng chính của nó là xử lý các giao dịch theo lô. Các giao dịch không vượt qua được quá trình xác minh sẽ bị Bộ sắp xếp chuỗi hạn chế và chỉ những giao dịch đã được xác minh mới được đưa vào khối. Trình sắp xếp chuỗi cũng bao gồm một bộ chứng minh chịu trách nhiệm gửi dữ liệu tổng hợp đã hoàn thành đến Lớp 1.

• Nhà cung cấp: Nhà cung cấp ở Starknet sử dụng zk-STARK để tạo bằng chứng. Trong quá trình tạo bằng chứng, người chứng minh lưu từng bước thực hiện giao dịch để tạo Dấu vết thực thi và theo dõi các thay đổi trạng thái trong chuỗi L2, ghi lại Khác biệt trạng thái. Quá trình tạo bằng chứng đòi hỏi một lượng lớn tài nguyên máy tính và được thiết kế để hỗ trợ xử lý song song, cho phép nhiều người kiểm chứng phân chia lao động và thực hiện các nhiệm vụ cùng một lúc.

• Giải quyết: Dữ liệu được tạo ở Lớp 2 được chuyển sang Lớp 1 (ví dụ: Ethereum), nơi các thành phần chấp nhận giao dịch và quản lý bằng chứng cũng như sự khác biệt về trạng thái. Các thành phần này được xử lý bởi hai hợp đồng thông minh: hợp đồng xác thực và hợp đồng lõi Starknet. Hợp đồng xác thực sẽ phân tích các bằng chứng nhận được từ Lớp 2 và thực hiện quyền phủ quyết đối với giao dịch nếu phát hiện thấy bất kỳ vấn đề nào. Nếu tính hợp lệ của bằng chứng được xác nhận, nó sẽ được chuyển sang hợp đồng cốt lõi của Starknet, hợp đồng này sẽ cập nhật chuỗi lớp 1 với các thay đổi trạng thái được cung cấp. Trạng thái cập nhật này sẽ được thêm vào khối chuỗi Lớp 1 và khi khối vượt qua quy trình của Lớp 1, nó sẽ bị ảnh hưởng bởi Lớp 1.

3.2.3 Khả năng tương thích EVM

Starknet đang phát triển lộ trình tương thích EVM độc đáo của riêng mình thông qua ngôn ngữ Cairo. Để triển khai hợp đồng thông minh trên Starknet, bạn phải sử dụng Cairo. Trong khi Cairo chưa hỗ trợ nhiều tính năng của Solidity, Cairo vẫn tụt hậu so với Solidity về quy mô cộng đồng và việc áp dụng, mặc dù số lượng nhà phát triển ở Cairo đang tăng lên.

Ngôn ngữ hợp đồng thông minh Cairo của Starknet kế thừa chức năng của Rust. Nó được tối ưu hóa để tạo bằng chứng zk-STARK và có thể thực thi và tạo bằng chứng một cách hiệu quả cho các hợp đồng thông minh. Vượt qua các rào cản khi sử dụng Cairo cho phép các hợp đồng thông minh được triển khai và thực thi trong môi trường tốt hơn, với dữ liệu được tổng hợp an toàn đến Lớp 1.

Bảng sau đây nêu ra những khác biệt chính giữa Cairo và Solidity.

3.3 Chuỗi Merlin< /h3>

Merlin Chain là giải pháp zkRollup lớp 2 dựa trên Bitcoin được phát triển bởi Bitmap Tech, một công ty chủ yếu tập trung vào Ethereum. Merlin Chain dựa trên công nghệ chứng minh không có kiến ​​thức của Polygon và có lợi thế là tương thích với EVM trong khi lưu trữ dữ liệu Rollup một cách an toàn vào Bitcoin L1. Bằng cách này, Merlin Chain đặt mục tiêu tăng tính thanh khoản và mở rộng hệ sinh thái trong mạng Bitcoin, bao gồm cả BTC, với khẩu hiệu “Tạo niềm vui cho Bitcoin trở lại”.

3.3.1 zkRollup - Một cách tiếp cận kết hợp các tính năng của Bitcoin

Merlin Chain sử dụng công nghệ zkRollup kết hợp zk-SNARK và zk-STARK. Ban đầu, ZKP không thể được xác minh trực tiếp trên mạng Bitcoin do các thuộc tính cấu trúc chưa hoàn chỉnh của Turing của mạng Bitcoin. Tuy nhiên, sau khi nâng cấp Taproot, bạn có thể xác minh một phần. Merlin Chain sử dụng Taproot để ghi lại dữ liệu Tổng hợp và dữ liệu bằng chứng được tạo ngoài chuỗi vào mạng Bitcoin.

Trong Chuỗi Merlin, zkProver chịu trách nhiệm xác minh tính hợp lệ của dữ liệu giao dịch và tạo bằng chứng dựa trên dữ liệu đã được xác minh. Các giai đoạn của quá trình này như sau:

• Các nút trình tự của cửa hàng Merlin Chain thông tin trạng thái hiện tại trong cơ sở dữ liệu.

• Nút trình tự gửi giao dịch đến zkProver.

• zkProver truy cập cơ sở dữ liệu để lấy dữ liệu cần thiết cho việc xác minh giao dịch.

• Sau khi zkProver hoàn tất xác minh giao dịch, nó sẽ tạo bằng chứng và gửi nó đến nút trình tự.

Quy trình này bao gồm một số bước. Đầu tiên, các giao dịch được xác minh và xử lý bằng cách sử dụng zkEVM dựa trên ngôn ngữ lắp ráp zk (zkASM) do nhóm Polygon zkEVM phát triển. Dữ liệu thu được sau đó được tổng hợp bằng sức mạnh xử lý khối lượng lớn của zk-STARK và được nén để tối ưu hóa hiệu quả kinh tế của Rollup. Cuối cùng, zk-SNARK được sử dụng để tạo ra các bằng chứng có kích thước bằng chứng nhất quán. Dữ liệu và bằng chứng được tạo ra sau đó sẽ được xác minh trong môi trường mạng oracle Merlin Chain phi tập trung và được tải lên mạng Bitcoin thông qua Taproot.

3.3.3 Nâng cấp trong tương lai: Bằng chứng gian lận trên chuỗi

Mặc dù zkRollup có vẻ rất phù hợp với các giải pháp L2 trong hệ sinh thái Ethereum (ví dụ: (được mô tả trong Phần 3.2.1), nhưng bản thân nó không thể đảm bảo hoàn hảo tính hợp lệ và tính chính xác của các giao dịch trong danh sách tổng hợp. Để thu hẹp khoảng cách do sự khác biệt trong cấu trúc mạng Bitcoin gây ra, Merlin Chain có kế hoạch giới thiệu một cơ chế ngăn chặn gian lận trên chuỗi tương tự như hoạt động tổng hợp lạc quan.

Các cơ chế ngăn chặn gian lận trên chuỗi hoạt động trong mối quan hệ giữa người đề xuất dữ liệu tổng hợp và người thách thức. Người thách đấu có thể thách thức dữ liệu giao dịch, thông tin trạng thái ZK và bằng chứng ZK được tải lên mạng Bitcoin nếu họ tin rằng dữ liệu tổng hợp không chính xác. Hầu hết các giao dịch L2 không cần phải được xác thực lại trên mạng Bitcoin (L1), nhưng nếu có thách thức đối với dữ liệu tổng hợp được trình bày trước đó thì dữ liệu và giao dịch phải được thực hiện lại và xác minh. Nếu một nhân vật bị phát hiện có lỗi, họ sẽ bị trừng phạt.

3.3.4 Khả năng tương thích EVM

Merlin Chain triển khai khả năng tương thích EVM bằng cách sử dụng zkEVM dựa trên zkASM trong zkProver của nó. Điều này cho phép các hợp đồng thông minh được phát triển bằng cách sử dụng các công cụ và cơ sở hạ tầng phát triển Ethereum hiện có được thực thi trên mạng Bitcoin, mang lại lợi thế cho việc mở rộng chức năng của Ethereum sang Bitcoin.

3.4 SNARKnado

SNARKnado là giải pháp lớp 2 dựa trên Bitcoin được Alpen Labs triển khai bằng cách sử dụng zk-SNARK. Alpen Labs đặt mục tiêu tận dụng SNARKnado để cho phép các chuỗi khối tập trung nhiều hơn vào xác minh thay vì tính toán, mang lại khả năng mở rộng và hiệu quả cao hơn trong hệ sinh thái Bitcoin.

3.4.1 zkRollup - Người kế nhiệm của BitVM

SNARKnado là một mô hình được sửa đổi và được tối ưu hóa hơn nữa cho zk-SNARK, mà Mô hình này dựa trên câu tục ngữ- cấu trúc thách thức được sử dụng trong phương pháp Lạc quan BitVM. Điều này cải thiện hiệu suất của nó khoảng tám lần so với BitVM. Tuy nhiên, nó vẫn không có lợi thế của BitVM2 là cho phép bất kỳ ai bắt đầu thử thách, vì SNARKnado hiện giới hạn khả năng thử thách đối với các vai trò được phép.

3.4.2 Đặc điểm cấu trúc

Phương pháp chứng minh - đa thức chia đôi

Sử dụng zk-SNARK SNARKnado được phép quản lý dữ liệu tổng hợp và dữ liệu bằng chứng trên Bitcoin với kích thước bằng chứng nhỏ hơn, nhưng những hạn chế của Bitcoin đối với các phép tính phức tạp đòi hỏi phải tối ưu hóa xác minh bằng chứng. SNARKnado giải quyết vấn đề này bằng cách chuyển đổi dữ liệu chứng minh bằng cách sử dụng đa thức chia đôi. Quá trình xác minh diễn ra thông qua tính toán trên chuỗi được kích hoạt bởi bản nâng cấp Taproot.

Khi người chứng minh nhận được một thử thách, họ sẽ tiết lộ một số dữ liệu cần thiết cho thử thách đó và trải qua quá trình xác minh với người thách thức. Phương pháp đa thức lưỡng cực được sử dụng để xác minh nhằm xác định bên nào (người ủng hộ hay người thách thức) có lỗi.

3.4.3 SNARKnado so với BitVM hoặc BitVM2

SNARKnado có nhiều điểm tương đồng với BitVM, đặc biệt xuất hiện ở vị trí trung điểm giữa BitVM và BitVM2. Vì vậy, sự khác biệt giữa chúng là gì? (Vì BitVM2 là mô hình tiên tiến hơn BitVM nên việc so sánh sẽ tập trung chủ yếu vào BitVM2.)

Trước tiên, hãy xem xét việc sử dụng tài nguyên nội bộ của Bitcoin. BitVM2 vốn đã cho thấy mức tăng tuyến tính trong việc sử dụng tài nguyên trên chuỗi, trong khi SNARKnado giảm mức tăng này xuống mức căn bậc hai, do đó tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên trên chuỗi. Một điểm khác biệt nữa là khả năng tiếp cận của các nhân vật có thể đưa ra thử thách. Trong khi SNARKnado giới hạn các thử thách đối với các vai trò được phép, BitVM2 cho phép mọi người đưa ra thử thách mà không được phép.

3.4.4 Khả năng tương thích EVM

Theo hồ sơ mới nhất từ ​​Alpen Labs, khả năng tương thích EVM chưa được hỗ trợ chính thức và hiện tại không có thông tin nào về Khả năng tương thích của EVM trong tương lai.

4. Nhìn về tương lai

Nhìn lại lần ra mắt mạng chính zkRollups gần đây, chúng ta đã thấy sự ra mắt của Kỷ nguyên zkSync vào tháng 8 năm 2023 và sự ra mắt của Polygon zkEVM vào tháng 12 2023. Những dự án này chưa tồn tại được lâu nên hầu hết vẫn đang được phát triển tích cực. Ngoài ra, sự phát triển còn mở rộng ra ngoài zkEVM. Các bộ đồng xử lý zkVM, zkWasm và ngoài chuỗi chung cũng đang được phát triển cho phần thực thi, sử dụng các tuyến zk tùy chỉnh.

Khi việc thực thi cơ bản và tạo bằng chứng trở nên đáng tin cậy hơn, các nỗ lực đang được tiến hành để cải thiện hiệu quả của chuỗi cung ứng. Các chiến lược bao gồm thiết lập một thị trường gồm những người chứng minh, tổng hợp nhiều bằng chứng và tạo các lớp xác minh để xác minh hiệu quả về mặt chi phí. Dự kiến ​​​​chuỗi cung ứng của zkRollups sẽ trở nên hiệu quả hơn và giá cả phải chăng hơn trong tương lai.