Аналіз масштабування Ethereum: Порівняння та застосування технології Rollups

Ethereum як одна з найактивніших платформ у сучасній сфері блокчейн, підтримує безліч децентралізованих додатків, включаючи DeFi та NFT, екосистема процвітає. Однак, з ростом мережевої активності виникають деякі виклики, такі як високі комісії за транзакції, спричинені перевантаженням мережі, подовжений час транзакцій та збільшення відсотка невдалих транзакцій, які всі ці фактори впливають на активність участі користувачів.

Щоб вирішити ці проблеми та зберегти децентралізовані характеристики основного ланцюга, спільнота прийняла рішення про застосування L2-рішення для масштабування. Основна ідея L2 полягає в перенесенні обчислень і транзакцій з основної мережі (L1) до мережі другого рівня, при цьому лише остаточні результати подаються до основної мережі. Цей підхід не тільки підвищує ефективність транзакцій та знижує витрати, але й дозволяє зберігати безпеку основної мережі.

Наразі відомими L2 рішеннями є Rollups та бокові ланцюги. Rollups можна далі розділити на Optimistic Rollups (OP-Rollups) та Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups).

Оптимістичні Ролапи

OP-Rollups виконують обчислення транзакцій та оновлення стану в мережі L2, після чого стиснуті оригінальні дані транзакцій масово публікуються в основній мережі. Вузли L2 за замовчуванням вважають ці транзакції дійсними, застосовуючи принцип презумпції невинуватості, подібний до реального законодавства. Така модель зменшує кількість непотрібних перевірок, значно підвищуючи швидкість та ефективність підтвердження транзакцій.

Після подання транзакції валідатор має сім днів для подання доказу шахрайства. Якщо виникнуть проблеми, смарт-контракт на L1 проведе верифікацію. Якщо буде підтверджено, що є проблемна транзакція, ця партія та наступні партії будуть скасовані, зловмисний вузол буде покараний, а валідатор отримає винагороду. Якщо протягом семи днів не буде подано жодного доказу шахрайства, всі транзакції будуть визнані законними.

Наявність механізму "доказу шахрайства" сама по собі має потужний стримуючий ефект, насправді дуже рідко які вузли подають докази шахрайства або підтверджуються зловживання. Це пояснюється достатнім тестуванням самого проекту, суворим механізмом покарання, а також економічними та репутаційними втратами від зловживання, які значно перевищують потенційні вигоди.

Насправді, перерви, викликані коливаннями мережі та програмними помилками, є більш поширеними, ніж зловживання вузлів. Основний недолік OP-Rollups полягає в тому, що семиденний період виклику може вплинути на обіг коштів, а також існує потенційний ризик централізації.

Нульові знання Rollups

На відміну від OP-Rollups, ZK-Rollups при подачі даних повинні супроводжуватися доказом дійсності. Він також обробляє транзакції поза ланцюгом і упаковує їх для подачі в основну мережу, але перед офіційною подачею спочатку потрібно обчислити доказ дійсності.

Технологія ZK існувала ще до появи блокчейну, але її застосування обмежувалося складністю реального світу. Перевага блокчейну полягає в тому, що він може обмежити складність у межах смарт-контракту, потрібно лише перевірити дані та обчислення в мережі, без необхідності покладатися на централізовані організації чи осіб.

Складність ZK-Rollups полягає в необхідності компілювати дані та логіку виконання транзакцій у складні логічні схеми, а потім генерувати результати, які можна швидко перевірити, за допомогою криптографічних обчислень. Цей процес зазвичай потребує спеціалізованих компіляторів та валідаційних інструментів, що залежать від потужних обчислювальних можливостей.

Аналіз витрат Layer2

Мережі L2 призначені для зниження витрат користувачів на взаємодію з L1, але вони самі також мають витрати.

Витрати на OP-Rollups в основному виникають з двох джерел: витрати на подачу стиснених даних транзакцій до L1 та витрати на експлуатацію L2-нод. На щастя, схема EIP-4844 Ethereum суттєво знизила витрати на взаємодію L2 з основною мережею. Крім того, утримання нод вимагає блокування значних коштів, що може призвести до того, що інвестори пропустять інші можливості.

Основні витрати ZK-Rollups походять від обчислювальних ресурсів, оскільки для генерації нульових знань потрібні великі обчислювальні ресурси та спеціалізоване обладнання. Водночас, необхідно також враховувати витрати на транзакції, пов'язані з поданням даних на ланцюг. Потреба в спеціалізованому обладнанні може призвести до більшої централізації мережі.

Підсумок

Незалежно від того, чи це OP-Rollups, чи ZK-Rollups, обидва є ключовими рішеннями для екосистеми Ethereum у відповіді на виклики масштабованості. З впровадженням оновлень, таких як EIP-4844, вартість публікації даних L2 значно знизилася, що ще більше розкриє потенціал обох рішень і сприятиме подальшому розвитку екосистеми Ethereum.