Zero-Knowledge Rollup (ZK-rollup) là gì? Tầm quan trọng của ZK-rollup

ZK-rollup là gì?

Khi nói đến việc lựa chọn các giải pháp mở rộng quy mô Ethereum, các nhà phát triển Web3 có nhiều tùy chọn để lựa chọn. Có các cải tiến Lớp 1 như Ethereum 2.0, các chuỗi Lớp 2 như Optimism và Arbitrum, và các sidechain như Polygon hoặc xDai.

Ngay cả trong danh mục các giải pháp mở rộng Ethereum Lớp 2, các nhà phát triển web3 có các lựa chọn để thực hiện giữa việc sử dụng các Kênh trạng thái (state channel), các Optimistic Rollup hoặc Zero-knowledge (ZK) Rollup.

ZK-rollup (Zero-Knowledge Rollup) là một giải pháp mở rộng quy mô ngày càng phổ biến cho Ethereum và có khả năng giảm đáng kể chi phí và thời gian để các giao dịch được xác nhận. Để giúp bạn chọn giải pháp mở rộng phù hợp cho dApp của mình, chúng tôi sẽ giải thích sự khác biệt giữa ZK-rollup và các giải pháp Lớp 2 (Layer 2) khác, đồng thời đi sâu vào công nghệ ZK.

Layer 2 của Ethereum là gì?

Lớp 2 (Layer 2) của Ethereum là các blockchain được thiết kế để nhanh hơn và rẻ hơn so với giao dịch trên chuỗi Ethereum chính, đồng thời tận dụng tính bảo mật của lớp thực thi của Ethereum. Lớp 2 chủ yếu tập trung vào việc giải quyết phí giao dịch cao và tốc độ giao dịch thấp xảy ra trên Ethereum trong thời gian mạng bị tắc nghẽn (khi nhiều người dùng đang cố gắng sử dụng mạng Ethereum cùng một lúc).

Ở cấp độ cao, hầu hết các giải pháp Lớp 2 đều xử lý các giao dịch “off-chain: ngoài chuỗi”, không phải trên Ethereum, và gộp các giao dịch đó thành một giao dịch đơn giản hơn và do đó rẻ hơn được xuất bản trên chuỗi khối Ethereum.

Tuy nhiên, các cơ chế mà các giải pháp chia tỷ lệ Lớp 2 sử dụng để xử lý, hàng loạt và xuất bản các giao dịch ngoài chuỗi (off-chain) trên Ethereum một cách an toàn phụ thuộc vào công nghệ mở rộng mà họ đang sử dụng.

Chúng ta hãy xem xét ba loại công nghệ mở rộng quy mô Lớp 2 khác nhau.

Những kiểu Ethereum Lớp 2

Có ba loại Ethereum Lớp 2 giúp giải quyết vấn đề về khả năng mở rộng của Ethereum: các kênh trạng thái (State Channel), tổng hợp lạc quan (optimistic rollup) và tổng hợp không kiến ​​thức (zero-knowledge rollup).

Hãy cùng khám phá sự khác biệt giữa ba loại công nghệ Lớp 2 khác nhau này.

1. State Channel

Các kênh trạng thái (State Channel) là một giải pháp mở rộng quy mô Ethereum cho phép người dùng thực hiện các giao dịch không giới hạn ngoài chuỗi (off-chain) trong khi chỉ phải gửi hai giao dịch lên mạng Ethereum: giao dịch đầu tiên và giao dịch cuối cùng.

Đây là cách nó hoạt động:

• Giao dịch đầu tiên mở một kênh trạng thái và “lock – khóa” trạng thái đó.
• Người dùng thực hiện các giao dịch ngoài chuỗi.
• Trạng thái còn lại sau khi giao dịch ngoài chuỗi hoàn tất được ghi lại trong giao dịch thứ hai “close – đóng” kênh trạng thái.

Ví dụ về Ethereum L2 tận dụng các kênh trạng thái bao gồm:

• Connext – mạng cho các ứng dụng và giao tiếp xuyên chuỗi (cross-chain) nhanh, không tin cậy
• Kchannels – cung cấp một kênh thanh toán giảm thiểu sự tin cậy cho Ethereum
• Perun – cung cấp cho người dùng một khuôn khổ ngoài chuỗi (off-chain) hỗ trợ thanh toán theo thời gian thực
• Radien – cung cấp một cách nhanh chóng, giá rẻ để chuyển mã thông báo ERC20

2. Optimistic Rollup

Optimistic Rollup liên quan đến việc xử lý một khối lượng lớn giao dịch, xử lý tính toán ngoài chuỗi và “roll – cuộn” chúng lại trong một giao dịch đơn giản hơn được xuất bản lên lớp thực thi của Ethereum.

Các Optimistic Rollup được coi là “Optimistic” vì các giao dịch được giả định là hợp lệ cho đến khi chúng được chứng minh là sai.

Trước khi các giao dịch Optimistic Rollup được xác nhận trên chuỗi chính của Ethereum, có một khoảng thời gian mà các giao dịch có khả năng không hợp lệ có thể bị tranh chấp bằng cách gửi bằng chứng gian lận.

Khi thời gian tranh chấp của bằng chứng gian lận kết thúc, tất cả các giao dịch còn lại sẽ được xác nhận trên Ethereum.

Vì Optimistic Rollup Lớp 2 được thiết kế để sử dụng bằng chứng gian lận, cửa sổ xác nhận này có xu hướng tăng thời gian xác nhận giao dịch hơn so với các giải pháp khác như Zero-Knowledge rollup.

Ví dụ về Ethereum L2 tận dụng các Optimistic Rollup bao gồm:

• Arbitrum – Optimistic Rollup lớn nhất của TVL (3,2 tỷ đô la) và thị phần (54,7%)*
• Metis – Optimistic Rollup lớn thứ ba theo TVL (457 triệu đô la) và thị phần (7,84%)*
• Optimism – Optimistic Rollup thứ hai theo TVL (465 triệu đô la) và thị phần (7,97%)*
• Boba Network – Optimistic Rollup lớn thứ 4 theo TVL (187 triệu đô la) và thị phần (3,22%)*

*Dữ liệu TVL lớp 2 và thị phần do L2Beat cung cấp.

3. Zero-Knowledge Rollup

Các Zero-Knowledge Rollup (ZK-rollup) tương tự như các Optimistic Rollup ở chỗ chúng kết hợp một số lượng lớn các giao dịch Lớp 2 đã được thực hiện ngoài chuỗi (off-chain) và gửi chúng dưới dạng một giao dịch trên Ethereum.

Tuy nhiên, thay vì giả định các giao dịch là hợp lệ cho đến khi được chứng minh ngược lại, ZK-rollup sử dụng các bằng chứng hợp lệ (validity proof) để ngay lập tức chứng minh xem các giao dịch có hợp lệ hay không.

So với Optimistic Rollup, việc phát triển ZK-rollup tương thích với EVM (EVM-compatible) là một thách thức do sự phức tạp của công nghệ và khả năng thực thi mã tùy ý của nó. Đây là điều cần xem xét khi quyết định xây dựng trên một chuỗi khối ZK-rollup Lớp 2 so với một chuỗi khối tương thích EVM khác.

Ví dụ về Ethereum L2 sử dụng ZK-rollup bao gồm:

• Starknet – được sử dụng bởi dYdX và ImmutableX, sàn giao dịch phi tập trung hàng đầu cho các Hợp đồng vĩnh viễn (Perpetual Contract) trên Ethereum
• zkSync – được sử dụng bởi các dApp như Yearn Finance, FRAX và Zerion

ZK-rollup hoạt động như thế nào?

Để hiểu cách ZK-rollups hoạt động, trước tiên chúng ta cần hiểu khái niệm cơ bản: Bằng chứng không kiến thức – Zero-knowledge proof (ZKP)

ZKP đại diện cho một cách để chứng minh rằng bạn biết điều gì đó mà không tiết lộ những gì bạn biết.

Ví dụ: trong trò chơi Wordle lan truyền gần đây, tôi có thể chứng minh rằng tôi có giải pháp mà không cần tiết lộ giải pháp là gì bằng cách gửi ảnh chụp màn hình bảng cuối cùng của tôi. Với không biết câu trả lời thực tế, mọi người có thể tự tin đồng ý rằng tôi có kết quả chính xác. Đây là bản chất của ZKP.

ZK-rollup sử dụng ZKP bằng cách kết hợp một số lượng lớn các giao dịch Lớp 2 (ngoài chuỗi) thành một giao dịch sau đó được khai thác trên mạng chính Ethereum.

Thay vì khai thác 100 giao dịch riêng lẻ, chúng có thể được cuộn lại thành một giao dịch duy nhất.

Giao dịch đơn lẻ này có hình thức như một bằng chứng hợp lệ (Validity Proof), còn được gọi là đối số kiến ​​thức ngắn gọn, không tương tác (SNARK) hoặc đối số kiến ​​thức minh bạch, ngắn gọn (STARK).

SNARK và STARK là khái niệm giống như một băm giao dịch mật mã. Mặc dù có nhiều thành phần đối với một giao dịch Ethereum điển hình, nhưng tất cả chúng đều có thể được biểu diễn trong một hàm băm giao dịch duy nhất mà không tiết lộ dữ liệu giao dịch, như được thấy trong ví dụ bên dưới.

Cuối cùng, việc khai thác một giao dịch này thay vì hàng trăm giao dịch Ethereum là điều khiến ZK-rollup rẻ hơn đáng kể so với việc sử dụng chuỗi Lớp 1 của Ethereum.

Không giống như các Optimistic Rollup buộc các giao dịch phải đợi một khoảng thời gian để có Bằng chứng gian lận (Fraud Proof), khi ZK-SNARK được gửi đến Ethereum, hợp đồng thông minh (Smart Contract) nhận có thể xác minh ngay lập tức xem bằng chứng đó có hợp lệ hay không trên chuỗi (on-chain).

Bởi vì ZK-SNARK được xác minh ngay lập tức, tiền có thể được rút trên ZK-rollup ngay sau khi giao dịch ZK-SNARK được khai thác trên Ethereum (~ 12 giây), thay vì đợi vài ngày hoặc vài tuần để thời gian tranh chấp kết thúc.

Bằng chứng tính hợp lệ ngăn chặn gian lận mà không cần can thiệp hoặc xác minh thủ công như bằng chứng gian lận, giúp xác nhận giao dịch với ZK-rollup nhanh hơn và có thể mở rộng hơn nhiều so với các Optimistic Rollup.

Xây dựng dApp với Công nghệ ZK-rollup

Có một số giải pháp ZK-rollup có sẵn để bạn khám phá xây dựng, bao gồm StarkNet (Cairo), ZKSync và Mina Protocol.

Theo: alchemy

Khuyến cáo: Thông tin trên bài viết này chỉ mang tính tham khảo, không có bất kỳ lời khuyên nào về mua bán, đầu tư. Bạn hãy tự nghiên cứu trước khi thực hiện bất kỳ hình thức đầu tư nào.

Nội dung đề xuất