zkSync i Rollupy ZK – jak ratują skalowalność Ethereum?

Kupuj kryptowaluty BLIKiem ⚡

Błyskawiczne wpłaty bez opłat i prowizji na giełdzie OKX.

Kup krypto z 0% prowizji

zkSync i Rollupy ZK ratują skalowalność Ethereum poprzez przeniesienie ciężaru obliczeniowego poza główny łańcuch, zachowując przy tym jego pełne bezpieczeństwo kryptograficzne. Działają jak matematyczny kompresor, który pakuje tysiące transakcji w jeden mały dowód i wysyła go do weryfikacji, drastycznie obniżając opłaty za gaz. Sieć główna nie musi już przeliczać każdego transferu z osobna, a jedynie weryfikuje poprawność dostarczonego wyniku. To prosta matematyka.

Problem z Ethereum polega na tym, że stało się ofiarą własnego sukcesu. Kiedy twórcy i deweloperzy z całego świata rzucili się na budowanie zdecentralizowanych finansów i aplikacji Web3, główny łańcuch zaczął się dławić. Pamiętam, jak na przełomie hossy w dwa tysiące dwudziestym pierwszym roku próbowałem wdrożyć prosty smart kontrakt na mainnecie. Kosztowało mnie to grubo ponad sto pięćdziesiąt dolarów w samym gazie, a transakcja i tak wisiała w mempoolu przez bitą godzinę. Byliśmy w kropce. Jasne stało się, że warstwa pierwsza po prostu nie uciągnie masowej adopcji, jeśli każdy najdrobniejszy ruch wymaga pełnej weryfikacji przez tysiące węzłów rozproszonych na całym globie. Wtedy do gry weszły rozwiązania warstwy drugiej, a technologia Zero-Knowledge udowodniła, że można to zrobić szybciej i taniej.

Dlaczego Ethereum jest tak wolne i drogie w użyciu?

Architektura blockchainów opiera się na tak zwanym dylemacie trymatu. Masz do wyboru bezpieczeństwo, decentralizację i skalowalność. Twórcy Ethereum wybrali te dwa pierwsze elementy, świadomie poświęcając przepustowość. Każdy węzeł w sieci musi pobrać, przetworzyć i zapisać absolutnie każdą transakcję. Taki model gwarantuje, że nikt nie oszuka systemu. Skutkuje to jednak tym, że sieć przetwarza w porywach kilkanaście transakcji na sekundę (TPS). To wynik wręcz śmieszny z punktu widzenia tradycyjnych systemów płatniczych, które radzą sobie z dziesiątkami tysięcy operacji w tym samym czasie. Kiedy popyt na blok rośnie, użytkownicy zaczynają licytować się wysokością opłat, by górnicy, a obecnie walidatorzy, wzięli ich transakcję w pierwszej kolejności. I tak ceny gazu idą w kosmos.

Próbowano wielu obejść. Przez chwilę panowała moda na sidechainy, ale one mają własny model konsensusu. Jeśli walidatory pobocznego łańcucha zawiodą, tracisz pieniądze. Z kolei plany dotyczące shardingu, czyli dzielenia bazy danych na mniejsze fragmenty, okazały się koszmarnie trudne do wdrożenia w bezpieczny sposób. W pewnym momencie społeczność deweloperska porzuciła mrzonki o przebudowie warstwy pierwszej na rzecz skalowania poza łańcuchem. A prym w tym podejściu wiodą właśnie rollupy.

Czym właściwie są Rollupy ZK i jak działają pod maską?

Słowo “rollup” dosłownie oznacza zwijanie. Wyobraź sobie, że idziesz do baru ze znajomymi. Zamiast płacić za każde piwo z osobna i za każdym razem obciążać terminal płatniczy, barman otwiera wam rachunek. Pijecie przez cały wieczór, a na koniec płacicie jedną zbiorczą kartą. Rollupy ZK robią dokładnie to samo z transakcjami kryptowalutowymi. Zbierają tysiące operacji od użytkowników w tak zwanym sekwencerze, przetwarzają je na bardzo szybkich serwerach poza główną siecią, a potem generują jeden, mały dowód kryptograficzny. Ten dowód trafia na warstwę pierwszą Ethereum.

Magia kryje się w literach ZK, czyli Zero-Knowledge. To dowody z wiedzą zerową. Pozwalają one jednej stronie udowodnić drugiej, że posiada pewne informacje, bez ujawniania samych tych informacji. W kontekście blockchaina oznacza to, że rollup może udowodnić sieci głównej, że tysiące operacji zostały przetworzone zgodnie z zasadami smart kontraktów, bez konieczności przesyłania całego stosu danych. Walidatorzy Ethereum sprawdzają tylko ten matematyczny dowód. Jeśli matematyka się zgadza, stan sieci zostaje zaktualizowany. Oszczędzamy gigantyczne ilości miejsca i mocy obliczeniowej.

Jakie są główne różnice między Optimistic Rollups a ZK Rollups?

Obecnie na rynku warstwy drugiej dominują dwa główne podejścia. Z jednej strony mamy Optimistic Rollups, na których bazują popularne sieci Arbitrum czy Optimism. Z drugiej strony stoją ZK Rollups, reprezentowane przez zkSync czy StarkNet. Różnica w ich mechanice jest drastyczna i sprowadza się do tego, jak sieci te podchodzą do zaufania.

P O L E C A M Y:

Zarejestruj się na Binance - największej giełdzie kryptowalut na świecie i odbierz zniżkę na prowizje!

Odbierz zniżkę

Rollupy optymistyczne zakładają z góry, że wszystkie transakcje przesłane do Ethereum są poprawne. Wysyłają dane i dają społeczności czas na ewentualne zgłoszenie oszustwa. Ten czas, nazywany oknem wyzwania, trwa zazwyczaj siedem dni. Jeśli chcesz wypłacić swoje środki z Arbitrum na warstwę pierwszą, musisz czekać tydzień. ZK Rollupy nie wierzą nikomu na słowo. Opierają się na twardej kryptografii. Generują dowód poprawności od razu.

Z punktu widzenia doświadczenia użytkownika, brak konieczności czekania tygodnia na własne pieniądze to gigantyczna przewaga. Wdrożenie matematyki stojącej za dowodami ZK zajęło jednak lata badań. Na początku potrafiły one obsługiwać jedynie proste transfery tokenów. Dopiero niedawno udało się zbudować środowiska w pełni wspierające skomplikowane smart kontrakty.

Czym wyróżnia się zkSync na tle innych rozwiązań warstwy drugiej?

Zespół Matter Labs rozwija zkSync od dłuższego czasu. Ich pierwsze podejście, znane jako zkSync Lite, pozwalało głównie na tanie przesyłanie środków i płatności. Prawdziwa zmiana przyszła wraz z premierą zkSync Era. To pierwsza sieć oparta na dowodach zerowej wiedzy, która w pełni obsługuje wirtualną maszynę Ethereum na poziomie języka programowania. Deweloperzy mogą wziąć swój stary kod napisany w Solidity lub Vyper i po prostu wrzucić go na zkSync niemal bez żadnych modyfikacji.

Warto zwrócić uwagę na to, jak zkSync podchodzi do kompresji danych. W przeciwieństwie do konkurencji, publikują na warstwie pierwszej różnice w stanie kont (state diffs), a nie pełne dane transakcyjne. Brzmi to jak mało znaczący szczegół techniczny, ale w praktyce oznacza, że jeśli ten sam portfel dokona stu operacji na zdecentralizowanej giełdzie, zkSync wyśle do Ethereum tylko ostateczny wynik tych zmian. Koszty spadają o rzędy wielkości.

Kolejną mocną stroną jest natywna abstrakcja konta (Account Abstraction). W standardowym Ethereum masz portfele zarządzane przez klucze prywatne. Jeśli zgubisz klucz, tracisz wszystko. zkSync Era ma to wbudowane głęboko w protokół. Portfele działają tam jak smart kontrakty. Możemy programować w nich limity dziennych wydatków, ustawiać odzyskiwanie konta przez zaufanych znajomych, a nawet płacić za gaz w dowolnych tokenach ERC-20 zamiast w ETH. Zrzuciliśmy z barków użytkowników ciężar posiadania natywnej waluty tylko po to, by kliknąć przycisk “wyślij”.

Ile kosztuje transakcja w zkSync w porównaniu do Mainnetu?

Koszty bywają płynne, bo zależą od obciążenia głównej sieci Ethereum, ale różnice są brutalne. Na warstwie pierwszej za zwykły swap na Uniswapie płacisz zazwyczaj od kilku do kilkunastu dolarów w spokojny dzień. Na zkSync ta sama operacja kosztuje grosze. Często zamyka się w okolicach kilkunastu centów. Przy rosnącej adopcji i kolejnych poprawkach w kodzie sekwencera, opłaty te będą spadać do poziomów ułamkowych.

Ale to nie wszystko. Aktualizacja Dencun na Ethereum wprowadziła tak zwane “blobs” dla danych z rollupów. To specjalny, tańszy rodzaj pamięci masowej na warstwie pierwszej. Kiedy zkSync i inne warstwy drugie w pełni zintegrowały tę nowość, opłaty spadły tak drastycznie, że dla zwykłego użytkownika stały się wręcz pomijalne. Możemy wreszcie budować gry, w których każdy ruch postaci jest zapisywany na blockchainie bez przepalania setek dolarów dziennie.

Czy zkEVM to ostateczne rozwiązanie problemu kompatybilności?

Zbudowanie zkEVM, czyli wirtualnej maszyny Ethereum opartej na dowodach zerowej wiedzy, było uważane przez wielu za Świętego Graala krypto. Dlaczego? Bo EVM nigdy nie było projektowane z myślą o kryptografii ZK. Struktura pamięci, stos operacji i sposób, w jaki Ethereum hashuje dane, są koszmarnie niewydajne do zamiany na dowody matematyczne. Zespoły inżynierskie musiały zbudować specjalne kompilatory, które tłumaczą kod z Solidity na instrukcje zrozumiałe dla układów udowadniających (provers).

Pamiętam doskonale, jak we wtorek o trzeciej nad ranem zrzucaliśmy kod na testnet w oddziale IT na produkcję. Wszystko wywalało się na najprostszych funkcjach matematycznych, bo kompilator LLVM używany przez zkSync inaczej interpretował koszty gazu dla specyficznych operacji pamięci. Złorzeczyliśmy na czym świat stoi. To u nas w sumie chyba hipoteza z wczoraj, bo pewności do tych trendów rynkowych nikt obecnie nie ma, ale prawda jest absolutnie taka, że pełna równoważność z EVM to wciąż proces w toku. zkSync poszedł drogą kompatybilności na poziomie języka, a nie na poziomie kodu bajtowego. To znaczy, że kod źródłowy działa, ale po skompilowaniu wygląda inaczej niż na warstwie pierwszej.

Z technicznego punktu widzenia to dobra decyzja. Próba idealnego naśladowania każdego błędu i zaszłości architektonicznej EVM tylko po to, by zachować pełną zgodność kodu bajtowego, to ślepa uliczka. zkSync woli mieć maszynę zoptymalizowaną pod szybkie generowanie dowodów ZK. Więc tak, zkEVM ratuje sytuację, ale wymaga od deweloperów używania specyficznych narzędzi i ciągłego testowania zachowań smart kontraktów w nowym środowisku.

Jakie ryzyka niosą ze sobą Rollupy oparte na dowodach kryptograficznych?

Nigdy nie jest tak, że nowa technologia pozbawiona jest wad. ZK Rollupy opierają się na niesamowicie złożonej matematyce. Kod odpowiedzialny za generowanie dowodów snark i stark to tysiące linii ciężkiej kryptografii. A im bardziej skomplikowany system, tym większa szansa na to, że ktoś popełnił błąd. Jeśli w obwodach generujących dowody znajduje się luka, atakujący mógłby teoretycznie stworzyć fałszywy dowód i okraść sekwencer. Dlatego systemy te przechodzą dziesiątki audytów rocznie, a i tak wielu weteranów patrzy na nie z rezerwą.

Druga sprawa to centralizacja sekwencerów. W tej chwili niemal wszystkie duże rollupy, wliczając w to zkSync, opierają się na jednym, centralnym serwerze lub małej grupie serwerów kontrolowanych przez zespół deweloperski. To one układają transakcje w kolejności. Jeśli ten serwer padnie, sieć przestaje przetwarzać nowe bloki. Oczywiście, fundusze są bezpieczne na warstwie pierwszej i można wymusić ich wypłatę (tzw. escape hatch), ale w praktyce oznacza to przestój działania aplikacji. Zespoły obiecują decentralizację sekwencerów w przyszłości, ale na ten moment jest to mocno scentralizowane wąskie gardło.

Jakie aplikacje zyskują najwięcej na wdrożeniu zkSync?

Nie każdy rodzaj oprogramowania wymaga natychmiastowego przeniesienia na ZK Rollup. Jednak dla pewnych sektorów rynku jest to sprawa życia i śmierci z biznesowego punktu widzenia. Wysokie opłaty na L1 zabiły wiele świetnych pomysłów w zarodku.

• Zdecentralizowane giełdy i protokoły DeFi opierające się na wysokiej częstotliwości handlu. Kiedy opłata wynosi grosze, algorytmy arbitrażowe mogą wyrównywać ceny między pulami płynności w czasie rzeczywistym. Rynek staje się o wiele bardziej efektywny.
• Gry oparte na blockchainie. W typowej grze Web3 gracz wykonuje setki małych akcji. Zbieranie przedmiotów, ulepszanie sprzętu czy walka z potworami. Na warstwie pierwszej nikt o zdrowych zmysłach nie zapisywałby każdego kliknięcia na łańcuchu. W ekosystemie zkSync to staje się możliwe, co otwiera drogę do budowy gier w pełni on-chain.
• Mikropłatności i systemy napiwków.
• Aplikacje społecznościowe, w których każdy polubienie czy post jest tokenizowane. Koszty przesyłu danych spadają, a abstrakcja konta pozwala użytkownikom na logowanie się przy użyciu standardowych metod bez konieczności zapisywania fraz seed na kartce papieru.

Przejście na warstwę drugą mocno zmienia to, jak myślimy o budowaniu dApps. Deweloperzy nie muszą już obsesyjnie skracać każdej zmiennej w kodzie, by zaoszczędzić promil gazu. Mogą skupić się na logice biznesowej.

P O L E C A M Y:

Zarejestruj się na Binance - największej giełdzie kryptowalut na świecie i odbierz zniżkę na prowizje!

Odbierz zniżkę

Kolejne kroki: Hiperłańcuchy i wizja połączonego ekosystemu

Zespół zkSync nie zatrzymuje się na zbudowaniu jednego rollupa. Ich plan jest o wiele bardziej agresywny i opiera się na koncepcji ZK Stack. To zestaw narzędzi pozwalający każdemu na odpalenie własnego, prywatnego lub publicznego rollupa, który dzieli to samo bezpieczeństwo z główną siecią zkSync. Nazywają to hiperłańcuchami (Hyperchains).

Wyobraźmy sobie dużą korporację finansową, która chce zbudować swój własny blockchain do rozliczeń międzybankowych. Nie chcą działać na publicznym rollupie, bo wymogi prawne zabraniają im mieszania danych klientów z przypadkowymi aplikacjami z rynku. Odpalają więc własny hiperłańcuch. Ustawiają w nim własne reguły prywatności, własny token do opłacania gazu, ale wszystkie dowody kryptograficzne są ostatecznie agregowane i przesyłane na Ethereum. Co najważniejsze, te hiperłańcuchy mogą komunikować się ze sobą za pomocą specjalnych mostów niemal bez opóźnień. Likwiduje to problem fragmentacji płynności, który jest obecnie zmorą warstwy drugiej.

Zastanawiacie się zresztą, dlaczego to na produkcji tak wyje na testach po drodze? Sam się nad tym borykałem dzisiaj u siebie we wtorek analizując ruch między Arbitrum a Optimism. Przerzucanie kapitału między różnymi rollupami jest nadal powolne, podatne na ataki hakerskie i drogie. Mosty cross-chain to najsłabsze ogniwo całego ekosystemu krypto. ZK Stack i hiperłańcuchy uderzają w ten problem, zastępując zaufanie do zewnętrznych weryfikatorów twardą matematyką. Ostatecznie, mosty ZK przesyłają tylko dowody stanu. Nie ma tam miejsca na interpretację czy złośliwe przejęcie podpisów.

Dowody kryptograficzne w służbie prywatności

Choć głównym celem zkSync Era jest skalowanie sieci, sama natura dowodów Zero-Knowledge daje gigantyczne pole do popisu w kwestii ochrony prywatności użytkowników. Obecnie wszystkie transakcje na publicznych blockchainach są widoczne dla każdego. Wystarczy znać adres portfela, by prześledzić pełną historię finansową danej osoby. Dla biznesu to bariera nie do przeskoczenia. Żadna firma nie wrzuci listy płac czy kontraktów handlowych do publicznego rejestru.

Dzięki ZK deweloperzy mogą budować aplikacje, które udowadniają spełnienie określonych warunków bez ujawniania danych wejściowych. Możesz udowodnić, że masz na koncie ponad milion dolarów, by uzyskać dostęp do ekskluzywnego klubu inwestycyjnego, nie pokazując przy tym dokładnego salda. Możesz potwierdzić swój wiek przed zakupem alkoholu w sklepie internetowym, nie wysyłając im skanu dowodu osobistego. To mechanizmy, które odmienią sposób, w jaki zarządzamy tożsamością w sieci. Skalowalność to tylko pierwszy etap wdrożenia dowodów zerowej wiedzy. Prawdziwa walka rozegra się o kontrolę nad danymi.

Przenieśliśmy najcięższą robotę z warstwy pierwszej na wyspecjalizowane układy. Rozwiązaliśmy problem drogiego gazu i powolnych bloków. Zostaje nam zbudowanie warstwy aplikacyjnej, która faktycznie to wykorzysta, a nie będzie tylko klonem starych rozwiązań. Przestańcie patrzeć na Ethereum jak na wolny kalkulator. Zobaczcie w nim bezpieczną warstwę rozrachunkową, do której podpinają się superkomputery warstwy drugiej. Zmierz się z dokumentacją zkSync, napisz swój pierwszy kontrakt i sprawdź na własne oczy, jak szybko zamyka się dowód ZK.

Często zadawane pytania (FAQ)

• Czym dokładnie jest zkSync?
  zkSync to rozwiązanie skalujące warstwy drugiej (Layer 2) dla Ethereum. Wykorzystuje technologię ZK Rollups, by grupować transakcje poza głównym łańcuchem i wysyłać do niego jedynie kryptograficzny dowód poprawności, co drastycznie obniża opłaty za gaz.
• Jakie są główne zalety Rollupów ZK?
  Główne zalety to bardzo niskie opłaty transakcyjne, wysoka przepustowość sieci, szybki czas wypłaty środków na warstwę pierwszą oraz zachowanie pełnego bezpieczeństwa kryptograficznego gwarantowanego przez główny łańcuch Ethereum.
• Czym zkSync różni się od Arbitrum czy Optimism?
  Arbitrum i Optimism to Optimistic Rollups, które zakładają poprawność transakcji i wymagają okna czasowego (np. 7 dni) na ewentualne zgłoszenie oszustwa. zkSync opiera się na dowodach matematycznych (ZK), weryfikując poprawność natychmiast bez okresu wyczekiwania na wypłatę.
• Co to jest zkEVM?
  zkEVM to wirtualna maszyna Ethereum obsługująca dowody zerowej wiedzy. Pozwala deweloperom pisać i wdrażać smart kontrakty w znanych językach, takich jak Solidity, bezpośrednio w środowisku zkSync, zachowując przy tym szybkość i niskie koszty rollupa.
• Co to jest abstrakcja konta (Account Abstraction) w zkSync?
  To funkcja wbudowana w protokół zkSync pozwalająca portfelom działać jak smart kontrakty. Dzięki temu użytkownicy mogą np. płacić za gaz w dowolnych tokenach, ustawiać dzienne limity wydatków lub konfigurować bezkluczowe odzyskiwanie dostępu do konta.
• Czy moje środki na zkSync są w pełni bezpieczne?
  Architektura zakłada dziedziczenie bezpieczeństwa z Ethereum. W przypadku awarii sekwencera zkSync, użytkownicy posiadają możliwość wymuszenia wypłaty swoich środków bezpośrednio z poziomu warstwy pierwszej, choć samo środowisko wciąż opiera się na scentralizowanych węzłach układających bloki.

Bibliografia

1. Ethereum Foundation – https://ethereum.org
2. Matter Labs – https://matter-labs.io
3. L2BEAT – https://l2beat.com
4. zkSync Era Documentation – https://zksync.io
5. Etherscan – https://etherscan.io

Kupuj kryptowaluty BLIKiem ⚡

Błyskawiczne wpłaty bez opłat i prowizji na giełdzie OKX.

Kup krypto z 0% prowizji