Er ZK-Rollups den siste biten i Blockchains skaleringsløsningpuslespill?

Skalerbarhet har lenge blitt sett på som en av de største utfordringene for mainstream blockchain-adopsjon. Selv om antallet transaksjoner et nettverk kan behandle varierer sterkt i henhold til den underliggende teknologien knyttet til Bitcoin, Ethereum og dets utallige konkurrenter, ble en levedyktig bransjeomfattende løsning på "skalerbarhetsproblemet" i årevis av noen oppfattet som like unnvikende som Moby Dick. 

Stemningsmusikken har begynt å endre seg, mye takket være fremveksten av protokoller som Solana, Polkadot, Avalanche og Terra, som ofte kalles "Ethereum-mordere" på grunn av deres ultraraske bekreftelser og tilfredsstillende lave gassavgifter. Ankomsten av disse alternative nettverkene skyldte mye til DeFi-boomen i 2020, da den økende etterspørselen etter NFT-er og dApps igjen ansporet veksten av blokkjedeplattformer som var i stand til å håndtere volumet etter at Ethereum nådde sin kapasitet.

Et skalerbarhetsvåpenkappløp

Det er nok å si at skalerbarhetsproblemet har blitt taklet på en rekke måter. Solana, for eksempel, bruker et konsensussystem som kombinerer Proof of History og en tilpasset implementering av praktisk bysantinsk feiltoleranse kjent som Tower BFT. Sammen hjelper disse innovasjonene Solana med opptil 65,000 1 transaksjoner per sekund (tps). Polkadot bruker i mellomtiden sharding, en prosess der separate kjeder kjent som "parachains" uavhengig kobles til hovedrelékjeden og utfører parallelle transaksjoner i henhold til deres egne regler. Ved å avlaste hovedkjeden, kan Polkadot til slutt nå XNUMX million tps ifølge grunnlegger Gavin Wood.

Til tross for de tilsynelatende endeløse angrepene som ble lansert på Ethereums citadell, har den smarte kontraktsplattformen sine egne beryktede planer for å håndtere skalerbarhetsproblemet som kontinuerlig har hemmet den nåværende iterasjonen på grunn av DeFi-eksplosjonen. Den lenge etterlengtede Ethereum 2.0-oppgraderingen er anslått å håndtere 100,000 XNUMX tps, selv om de aller fleste transaksjoner faktisk forventes å bli håndtert utenfor kjeden gjennom ZK-Rollups, en ny løsning som kombinerer prosesser på og utenfor kjeden.

Beskrevet som en "lag 2-konstruksjon som øker skalerbarheten gjennom masseoverføringsbehandling rullet inn i en enkelt transaksjon," reduserer ZK-Rollups betydelig data- og lagringsressursene som kreves for å validere blokker, ved å redusere mengden data i en transaksjon. Dette er muliggjort gjennom kryptografiske zero-knowledge proofs (ZKPs), der en part kan bevise at de vet eller har noe uten å avgi informasjon om hva det er de vet eller har. 

Fordi slike gyldighetsbevis (SNARK-er) umiddelbart kan verifiseres, er de i stand til å dramatisk forbedre beregninger som gjennomstrømning og skalerbarhet, samtidig som de reduserer transaksjonsgebyrer for brukere.

"Det unike med nullkunnskapsbevis er at de forblir små selv når arbeidet som er verifisert med dem vokser betydelig," observerer Lucas Vogelsang, medgründer og administrerende direktør for Ethereum-drevne DeFi-plattformen Centrifuge, "Dette vil gjøre dem veldig attraktive selv ettersom blokkjeder i seg selv skalerer mer.»

Vogelsang er mer enn litt kjent med teknologien. Sentrifuge, som låser opp likviditet for eiendeler i den virkelige verden ved å tokenisere dem som NFT-er, lar utviklere utnytte ZKP-er i sine desentraliserte applikasjoner takket være en integrasjon med ZoKrates, en verktøykasse for zkSNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge). Ved å benytte beviser med null kunnskap, gjør Centrifuge det mulig for alle transaksjoner på tvers av nettverket å være fullstendig skjult for enhver tredjepart. Dette betyr at sensitiv informasjon, som for eksempel ditt eierskap av en kostbar eiendom, ikke blir offentliggjort når du lager en NFT som representerer denne eiendelen.

Ethereums overgang til en mer miljøvennlig proof-of-stake (PoS) modell, kombinert med bruk av energieffektiv ZK-teknologi, kunne ikke vært mer betimelig. Denne uken ba nestlederen i European Securities and Markets Authority om at proof-of-work (PoW)-systemet forbys totalt. Erik Thedèen oppfordret EU-regulatorer til å slå ned på PoW-gruvedrift som for tiden brukes av Bitcoin- og Ethereum-nettverkene og fremme PoS i stedet.

Kan ZK-Rollups øke NFT-plassen?

Sentrifuge er ikke det eneste NFT-fokuserte Ethereum-prosjektet som bruker ZK-teknologi. En annen, Immutable X, har laget en ny lag-2-skaleringsløsning som kombinerer NFT-spesifikk utveksling og bevislogikk med banebrytende roll-up-teknologi utviklet av utførelsesplattformen StarkWare. 

Sistnevntes proprietære skalerbarhetsmotor, StarkEx, gjør det mulig for den Sydney-baserte blockchain-spillsatsingen å utvide appellen til NFT-økonomien, som har blitt anklaget for å ligne en inngjerdet hage på grunn av skyhøye transaksjonsgebyrer. Fordi alle transaksjoner er samlet utenfor kjeden, kan Immutable X-brukere lage og handle NFT-er billig og raskt, uten å ofre sikkerheten eller nettverkseffektene til ledende NFT-nettverk Ethereum. Med muligheten til å behandle opptil 9,000 XNUMX tps til nesten null gassavgifter, forventer Immutable X å forbedre brukeropplevelsen for tradere, samlere og skapere enormt.

"ZK-Rollups er den desidert enkleste måten å skalere transaksjoner med høy gjennomstrømning mens de fortsatt arver sikkerheten til L1," sier Immutable X-medgründer og president Robbie Ferguson, "Vi har sett en enorm mengde verdi tapt gjennom hacks på sidekjeder eller alternative L1-er i år, så dette er en veldig reell bekymring for prosjekter og spill som bygger NFT-er.

"Global etterspørsel etter NFT-er på tvers av spill, samleobjekter og IP har fått skaleringsløsninger til å gå fra et vitamin til et smertestillende middel. I det øyeblikket vi har et stort spillstudio som går all in på NFT-er, vil de oversvømme resten av NFT-transaksjonsvolumet kombinert, så det er viktig å ha en løsning som koster akkurat null i gass for å lage eller handle med disse eiendelene.»

Interessant nok skiller Immutable Xs zkSTARKs-bevis seg noe fra de nevnte zkSNARKs-motpartene. Førstnevntes større prøvestørrelser betyr at de tar lengre tid å verifisere og krever dermed mer gass. Til tross for dette mottok StarkWare et stipend på 12 millioner dollar fra Ethereum Foundation og har raskt blitt en av bransjens mest populære skaleringsløsninger.

Ethereum er selvfølgelig ikke den eneste blokkjeden som har investert tungt i ZK-teknologi. Polygon, en annen NFT-mani-fabrikk, kjøpte nylig Ethereum-skaleringsoppstarten Mir Protocol for $400 millioner, noe som tok investeringen i ZK opp til $650m siden august 2021. En polygonfokusert ZK Rollup forventes å lande senere i år. Og så er det Syscoin, et nettverk som utgir seg for å representere det beste fra Bitcoin, Ethereum og ZK-teknologi.

Syscoins Network-Enhanced Virtual Machine (NEVM) kombinerer faktisk elementer fra bransjens blåbåndsblokkkjeder. Oppgjør er sikret av Bitcoins proof-of-work (PoW) sikkerhetsmodell via fusjonert gruvedrift, og utviklere kan distribuere smarte kontrakter ved å bruke de kjente EVM-verktøyene og ressursene de har blitt vant til mens de jobbet i Ethereum-miljøet.

Implementeringen av ZK-Rollups på Syscoin betyr at nettverket vil være i stand til å behandle 210,000 1 transaksjoner per sekund fra 2022. kvartal XNUMX. DeFi-plattformen Mute forbereder seg allerede på å bruke rollups på Syscoins NEVM, da den streber etter å skape en rask, personvernfokusert finanssuite.

"Ikke før nyttig kvanteberegning kommer, ser jeg en annen form for teknologisk prestasjon like monumental som bevis på null kunnskap," spår Syscoins CTO Jagdeep Sidhu.  

"Med vår foretrukne tilnærming til skalering, vinker vi en måte å skape stordriftsfordeler på. ZK-Rollups fjerner flaskehalsen i slike systemer ved å amortisere over antall transaksjoner. Videre utvikles mer effektive ASIC-er (spesialisert maskinvare som kreves for cryptocurrency mining) null-kunnskap bevis-bevisende systemer for å kutte beregningskostnadene ytterligere ned." 

Ulike perspektiver

Tydeligvis gjør ZK-Rollups et stort inntrykk i blockchain-verdenen. Men Ethereum-grunnlegger Vitalik Buterin har slått en forsiktig tone, og sier at han tror at det vil "ta år med foredling og revisjoner for folk å være fullt komfortable med å lagre eiendelene sine i en ZK-Rollup."

Sidhu er mer optimistisk, "Til slutt vil sluttbrukere mest sannsynlig være på et slags ZK-Rollup-system der det de gjør opp vil bli abstrahert bort fra dem mesteparten av tiden, og de vil bruke Web3-applikasjoner uten kunnskap om teknologien som gjør at alt mulig, ikke forskjellig fra din gjennomsnittlige smarttelefonbruker i dag.»

Når det gjelder ZK-Rollups, er det en generell følelse av at vi bare er ved stupet. Den utbredte skaleringen vil sannsynligvis være aggressivt konkurransedyktig ettersom nettverk og løsninger avbryter og kjemper om markedsandeler, men brukerne vil til syvende og sist være fordelene ettersom gjennomstrømming, sikkerhet og brukervennlighet forbedres.