Что такое Rollups?
Главная проблема Ethereum — масштабируемость. Сейчас эта сеть все еще работает на Proof-of-Work (PoW). Из-за этого она постоянно перегружается, транзакции проходят медленно, а комиссии могут превосходить размер перевода.
Поскольку комиссии за транзакции оплачиваются в ETH, стоимость использования сети возрастает вместе с ценой актива. ETH вырос на 460% в этом году, что означает, что стоимость транзакций также увеличилась на 460% в долларовом выражении. Комиссия за транзакцию также зависит от уровня перегрузки сети. Поскольку сегодня существует огромный спрос на блочное пространство Ethereum, плата за газ также высока. Такие проблемы вынудили многих пользователей перейти на другие блокчейны уровня 1, такие как Solana и Avalanche, из-за расходов Ethereum.
Решения проблемы низкой масштабируемости в Ethereum:
1.Переход на Proof-of-Stake (PoS). После перехода на PoS новые монеты будут добываться за счет стейкинга: это сделает сеть быстрее, а транзакции — дешевле.
2.Решения второго уровня (L2-решения)— это протоколы, которые работают поверх основного, базового, слоя блокчейна. Решения второго уровня могут обрабатывать большое число транзакций (прежде всего, мелких), что снижает нагрузку на основную сеть. Все операции проходят в протоколе L2-решения, а в основной блокчейн записываются только результаты транзакций.
Решения второго уровня также будут снижать транзакционные сборы, не изменяя архитектуру основного блокчейна Ethereum. Благодаря этому, вместо нынешних 30 транзакций в секунду сеть Ethereum может обрабатывать 2 000–4 000 транзакций в секунду. Чем выше скорость обработки транзакций, тем ниже размер комиссий. Более того, снижение нагрузки на сеть уменьшит плату за газ для каждого пользователя, а не только для тех, кто использует решения второго уровня.
Решения второго уровня
Первоначально были разработаны: каналы состояния(платёжные каналы), сайдечены и Plasma. Можно сказать, что это ранние эксперименты по разработке решений второго уровня для Ethereum. Сейчас более перспективными считаются решения на основе технологии Rollups.
Rollups — это смарт-контракты, которые проверяют большие пакеты транзакций вне основной цепочки, а затем отправляют минимальный объем данных обратно в основную сеть.
Сейчас разрабатываются два основных типа Rollups: Optimistic Rollups и ZK-rollups.
Optimistic Rollups
Optimistic Rollups сжимают транзакции и объединяют их в один пакет, который и передается обратно в основную цепочку. Таким образом это решение может увеличить скорость транзакций в Ethereum от 10 до 100 раз. Также использование Optimistic Rollups сокращает стоимость газа.
Алгоритм этого решения исходит из того, что все новые записи в блокчейне действительны, если они не будут оспорены участниками сети в течение недели. Т.е. вместо того, чтобы проверять каждую транзакцию, их все считают верными, если в течение недели не будет доказано обратное. Если пользователи или валидаторы в этот период обнаружат признаки мошенничества, они могут оспорить добавление транзакции. Валидаторов, пойманных на нарушениях, штрафуют и исключают, а депозит нарушителя передается тем, кто обнаружил мошеннические транзакции.
Пользователям не обязательно ждать окончания периода вызова. Так, например, поставщики ликвидности за небольшую комиссию могут выкупить у пользователя право на замороженные средства и сразу перевести их на его кошелек.
Недостатки Optimistic Rollups: длительное время вывода средств, более медленная скорость транзакций, чем у ZK-rollups, снижение совместимости DeFi-приложений.
Крупные проекты, которые используют Optimistic Rollups: Optimistic Ethereum, Arbitrum, Fuel Network, Cartesi и OMG Network.
ZK-rollups
Zero knowledge rollups (ZK-rollups) — решение, которое также формирует транзакции в пакеты данных, но полагается на криптографические доказательства.
ZK Rollup — это новый тип схемы масштабирования уровня 2. Основная идея этой технологии:
1.Возьмите основную цепочку в качестве носителя информации, а не механизм консенсуса.
2.Сжать транзакцию и достичь консенсуса состояния вне сети.
3.Докажите надежность государственного консенсуса в цепочке с нулевым разглашением.
В настоящее время в решениях для масштабирования Ethereum используются два разных типа ZK-Rollup:
1.ZK-SNARK — сжатые не интерактивные аргументы знания. zk-SNARK используется для проверки каждого добавленного в сеть блока, устраняя необходимость доверия валидаторам.
Самым известным решением масштабирования на основе SNARK является проект zkSync от Matter Labs. zkSync — решением на основе смарт-контрактов, предназначенным для увеличения как количества, так и скорости транзакций в сети Ethereum. zkSync обещает 2,000 транзакций в секунду с надеждой на достижение более высокой пропускной способности в будущем. Matter Labs недавно собрала $50 миллионов на поддержку разработки zkSync в рамках раунда финансирования.
В мае 2021 года платформа начала работать над развертыванием смарт-контрактов в среде, совместимой с EVM, с запуском тестовой сети zkEVM. Основная цель zkSync — максимально упростить переход с основной сети Ethereum. Т.е., кто хочет работать на zkEVM, могут писать смарт-контракты, используя Solidity, язык программирования Ethereum.
2.ZK-STARK — масштабируемые прозрачные аргументы знания. STARK предлагает преимущество перед SNARK, поскольку они полностью полагаются на хэш-функции и не требуют надежной настройки.
StarkWare — первая компания, которая использует STARK для масштабирования Ethereum, и в настоящее время является основной движущей силой развития технологии на основе STARK. Первый продукт StarkWare — протокол StarkEx.
StarkEx — это решение для масштабирования? для конкретного приложения, которое в настоящее время используется несколькими проектами Ethereum, включая dYdX, Immutable X, Sorare и DeversiFi.
StarkWare собирается выпустить StarkNet, который позволит разработчикам создавать и запускать приложения непосредственно на уровне 2.
По мере появления высокоскоростных недорогих сетей, таких как zkSync и StarkNet, транзакции в основной сети Ethereum будут все больше передаваться на уровень 2. Это должно позволить Ethereum приблизиться к его видению — стать масштабируемой, безопасной и децентрализованной сетью.