ZK-Rollups: Transaktionsaggregation und Validierung

Bei ZKBase verwendete ZK-Rollups sind eine Art Layer-2-Erweiterungslösung, bei der mehrere Off-Chain-Transaktionen zu einer Charge gebündelt und verifiziert werden, um die Belastung von Ethereum Layer-1 zu reduzieren. Diese Transaktionen werden off-Chain verarbeitet, um die Datenlast des Mainnets zu verringern. Um die Verifizierung der Transaktionen ohne Offenlegung spezifischer Details zu gewährleisten, verwenden ZK-Rollups Zero-Knowledge-Proofs (ZKP).

Sobald die Off-Chain-Transaktionen verpackt und überprüft wurden, wird der erzeugte Nachweis an die Ethereum-Layer-1 übermittelt. Das Hauptnetz ist für die Überprüfung dieses Nachweises verantwortlich, um sicherzustellen, dass diese Transaktionen korrekt verarbeitet werden, ohne jede Transaktion erneut auszuführen. Diese Architektur reduziert erheblich die Menge an On-Chain-Daten und verbessert gleichzeitig die Transaktionsdurchsatzrate erheblich, so dass ZK-Rollups bei der Verarbeitung einer großen Anzahl von Transaktionen effizient sind und gleichzeitig die Sicherheit des Ethereum-Konsensmechanismus gewährleisten.

Plonk Zero-Knowledge Proof System

Plonk (vollständiger Name "Permutations über Lagrange-Basen für ökumenische nicht-interaktive Argumente des Wissens") ist ein System, das zur Generierung präziser kryptografischer Beweise verwendet wird, um die Korrektheit von Transaktionschargen zu überprüfen. Das System wurde speziell entwickelt, um mit der Komplexität mehrerer Transaktionen umzugehen, ohne die Rechenanforderungen signifikant zu erhöhen. In der Praxis wird Plonk zur Generierung von Beweisen verwendet, um die Gültigkeit von Zustandsübergängen in ZK-Rollups zu bestätigen.

Diese Zustandsübergänge können Token-Transfers, Aktualisierungen des Kontostands oder die Ausführung anderer intelligenter Verträge beinhalten. Sobald ein Beweis generiert wurde, wird er zur Überprüfung an die Ethereum-Layer-1 gesendet. Die Effizienz von Plonk liegt darin, dass es die Berechnungskosten für die Generierung von Beweisen signifikant reduzieren kann, was ein wichtiger Faktor ist, um die Sicherheit bei der Skalierung von Blockchain-Anwendungen zu gewährleisten.

Darüber hinaus unterstützt das System die Skalierbarkeit, indem es Validatoren ermöglicht, Beweise zu überprüfen, ohne die gesamte Transaktionsmenge erneut auszuführen. Dieses Design reduziert den Zeitverbrauch und senkt die Berechnungskosten, was eine solide Grundlage für die effiziente Skalierung der Blockchain bietet.

Off-Chain-Berechnung und Layer-2-Server

Off-Chain Computing is an important part of the ZKBase Layer-2 server, which handles most transactions outside the Ethereum base layer. The Layer-2 server is responsible for packaging and executing transactions off-chain, and only submits the cryptographic proof of these transactions to the Ethereum mainnet. By processing the majority of the computational load off-chain, the system significantly reduces the gas cost required for on-chain operations.

Die Architektur von ZKBase umfasst mehrere wichtige Komponenten, wie z.B. den Off-Chain-Speicher für nicht verarbeitete Transaktionen (off-chain memory pool) und den Status Keeper zur Verwaltung von Kontoständen und Zuständen in der Layer-2-Umgebung. Diese Komponenten arbeiten zusammen, um sicherzustellen, dass der Layer-2-Server Transaktionen effizient verarbeiten kann und gleichzeitig Layer-1 von Ethereum nicht von einer großen Menge an Daten überflutet wird. Nach der Verarbeitung der Transaktion generiert der Server einen Gültigkeitsbeweis (validity proof) und reicht diesen bei Ethereum Mainnet ein. Da der Beweis nur eine geringe Datenmenge enthält, werden die On-Chain-Gasgebühren erheblich reduziert, was den Benutzern ein kostengünstigeres Transaktionserlebnis ermöglicht.

Das System gewährleistet Sicherheit und Genauigkeit, indem es mithilfe von Zero-Knowledge-Proofs die Berechnungsaufgaben auf Layer-2-Server überträgt.

Highlights

• ZK-Rollups packen mehrere Transaktionen off-chain und überprüfen sie, bevor sie kryptographische Nachweise an Ethereum senden.
• Plonk Proof System erzeugt prägnante kryptographische Beweise, um Transaktionen zu verifizieren, ohne sie erneut auszuführen.
• ZKBase's Off-Chain Layer-2 server handles transactions, significantly reducing on-chain Gas fees.
• Der Statusmanager und der Speicherpool verwalten den Kontostatus und die Transaktionswarteschlange außerhalb der Kette.
• Proof of Stake sichert die korrekte Anwendung von Zustandsübergängen in der Ethereum-Blockchain, um die Sicherheit zu gewährleisten und die Rechenlast zu reduzieren.