zkrollup چیست؟ نقش رول آپ دانش صفر در مقیاس پذیری اتریوم

بلاکچین اتریوم همواره درگیر مشکلات مقیاس پذیری بوده و توان پاسخ‌دهی به حجم بالای تقاضایی که از طرف کاربران ایجاد می‌شود را ندارد. به همین دلیل اکثر مواقع شاهد هزینه بالای کارمزدهای این شبکه هستیم و گاهی اوقات باید مدت زمان زیادی را برای تایید یک تراکنش در این شبکه سپری کنیم. اما راهکارهایی برای حل مشکلات مقیاس پذیری ارائه شده‌اند که این راهکارها در حالت کلی به دو دسته درون زنجیره‌ای (On-Chain) و برون زنجیره‌ای (Off-Chain) تقسیم می‌شوند. رول آپ‌های دانش صفر یکی از محبوب‌ترین راهکارهای برون زنجیره‌ای است که به بهبود عملکرد اتریوم و افزایش مقیاس پذیری آن کمک می‌کند. در ادامه این مقاله با والکس همراه باشید تا به سوال zkrollup چیست پاسخ دهیم و به بررسی ساز و کار آن بپردازیم.

راهکار zkrollup چیست؟

رول آپ‌های دانش صفر یا همان zkrollups یک روش نوین برای حل مشکل مقیاس پذیری اتریوم است که از ترکیب دو فناوری رول آپ و دانایی صفر ایجاد شده است. فناوری رول آپ تعداد زیادی تراکنش را از شبکه لایه یک (شبکه والد) تجمیع کرده، به یک تراکنش واحد تبدیل می‌کند و آن را با استفاده از قراردادهای هوشمند به شبکه لایه دو (شبکه فرزند) ارسال می‌کند. از آن جایی که با انجام این کار تعداد زیادی تراکنش به عنوان یک تراکنش واحد به حساب می‌آیند؛ کارمزد یک تراکنش در میان تمام کاربرانی که تراکنش آن‌ها تجمیع شده پخش می‌شود و در نتیجه هزینه‌ها به شکل چشمگیری کاهش می‌یابد.

دانش صفر به یک روش پردازش داده اشاره دارد که بدون دریافت اطلاعات گسترده‌ای از یک داده (تراکنش)، به پردازش آن می‌پردازد. این فناوری اکثراً در حوزه حفاظت از حریم خصوصی کاربرد دارد اما ترکیب آن با فناوری رول آپ، راهکار zkrollup را ایجاد کرده است.

رول آپ‌ها در حالت کلی به دو دسته خوشبینانه (Optimistic) و دانش صفر (Zero Knowledge) تقسیم می‌شوند، ماهیت کار آن‌ها یکی بوده اما در نحوه پردازش داده تفاوت‌هایی دارند.

بررسی مکانیزم zkrollup

همانطور که بالاتر به آن اشاره شد، رول آپ به عملی اشاره دارد که تعدادی تراکنش تجمیع می‌شوند و تحت عنوان یک تراکنش به لایه دوم انتقال پیدا می‌کنند. رول آپ‌ها توسط قراردادهای هوشمند مدیریت می‌شوند، بدین صورت که در رول آپ‌های دانش صفر، کنترل و نظارت بر عهده شبکه لایه یک (برای مثال اتریوم) است، در نتیجه می‌توان گفت تضمین امنیت توسط شبکه والد صورت می‌گیرد. در میان قراردادهای هوشمند ذکر شده که بر بستر بلاکچین لایه یک (اتریوم) راه‌اندازی می‌َشوند، یک قرارداد اصلی وجود دارد که مسئولیت ذخیره داده بلاک‌های ایجاد شده لایه دوم (رول آپ)، مدیریت واریز و برداشت‌ها و پیگیری وضعیت (State) تراکنش‌ها را بر عهده دارد. نوع دیگری از قراردادها، «قرارداد تایید کننده» نامیده می‌شوند؛ این قراردادها بر تایید اثبات‌های ایجاد کننده بلاک‌ها تمرکز دارند. (به این نوع بلاک‌ها دسته یا Batch نیز گفته می‌شود)

عامل دیگری که نقش بسزایی در ساز و کار این راهکار دارد، ماشین مجازی (VM) خارج از زنجیره است. از آنجا که الگوریتم‌های دانش صفر پیچیدگی‌های بالایی دارند، قابل اجرا توسط ماشین مجازی اتریوم (EVM) نیستند. فناوری zkrollup نیاز به یک ماشین مجازی با قابلیت پردازش این الگوریتم‌ها دارد. این ماشین مجازی مستقل از EVM فعالیت می‌کند و تراکنش‌های رول آپ‌ها را پردازش می‌کند.

مقایسه رول آپ‌های خوشبینانه با رول آپ‌های دانش صفر

بالاتر با ساز و کار زد کی رول آپ‌ها آشنا شدیم اما این مدل از رول آپ‌ها تفاوت‌هایی با مدل خوشبینانه دارند. تفاوت اصلی میان این دو راهکار در نحوه پردازش داده خلاصه می‌شود. در رول آپ‌های خوشبینانه نیز تعدادی تراکنش تجمیع می‌شوند و به عنوان یک تراکنش به لایه دوم انتقال پیدا می‌کنند. در این راهکار پیشفرض برای بررسی تراکنش‌ها صحت آن‌هاست (به همین دلیل این روش خوشبینانه نامیده می‌شود) و این تراکنش‌ها در یک بازه زمانی تحت عنوان Challenge period با استفاده از مکانیزمی تحت عنوان اثبات فریب (Fraud proof) به چالش کشیده می‌شوند تا از عدم تخلف آن‌ها اطمینان حاصل شود.

اما نحوه پردازش تراکنش‌ها در رول آپ‌های دانش صفر کمی متفاوت است. این راهکار از مکانیزمی به نام اثبات اعتبار (Validity proof) بهره می‌برد. در این راهکار خلاصه‌ای از داده (قسمتی که مورد نیاز الگوریتم‌های دانش صفر است) تجمیع می‌شود. این موضوع به آن معناست که در zkrollups برای نهایی کردن یک تراکنش تنها قسمتی از تراکنش که «مدرک اعتبار» نامیده می‌شود حائز اهمیت است و برخلاف مدل خوشبینانه نیازی به کل داده نیست، در نتیجه مدل دانش صفر داده‌ها را فشرده سازی کرده و کمک شایانی به کاهش هزینه‌های calldata می‌کند.

مزایا و معایب zkrollup چیست؟

رول آپ‌های دانش صفر را می‌توان جدیدترین راهکار لایه دو اتریوم دانست که عملکرد بسیار مطلوبی نیز ارائه داده است. در ادامه به بررسی مزایا و معایب آن خواهیم پرداخت.

مزایای رول آپ دانش صفر

همانطور که بالاتر اشاره شد، پردازش داده در ZKrollup ها توسط مکانیزم اثبات اعتبار انجام می‌شود و این مکانیزم بر تراکنش‌های خارج از زنجیره نظارت داشته و از اعمال تغییرات اشتباه توسط گره‌ها جلوگیری می‌کند. علاوه بر آن، قراردادهای هوشمند ایجاد شده توسط اتریوم این تغییرات را تایید کرده و امنیت این راهکار را تضمین می‌کنند. ساز و کار این مدل از رول آپ‌ها به صورت بی نیاز به اعتماد (Trustless) است و به صداقت اپراتورها متکی نیست. نکته مثبت دیگری که در رابطه با امنیت این مدل وجود دارد این است که داده‌های مورد نیاز برای بازیابی وضعیت تراکنش‌های خارج از زنجیره بر بستر لایه یک ذخیره می‌شود و این موضوع باعث افزایش هرچه بیشتر امنیت می‌َشود.

علاوه بر امنیت بالای این راهکار، نهایی شدن تراکنش‌ها نیز با توجه به هماهنگی لایه یک با لایه دوم، به صورت فوری صورت گرفته و کاربران می‌توانند در کمترین زمان ممکن اقدام به انتقال دارایی‌های خود در میان این دو شبکه کنند.

فشرده سازی داده‌ها می‌تواند هزینه انتشار داده از بستر لایه یک را کاهش داده و در نتیجه کارمزد کمتری را از کاربر تقاضا کند.

معایب رول آپ دانش صفر

به دلیل پیچیدگی‌هایی که نحوه پردازش داده در دانش صفر وجود دارد، ماشین مجازی اتریوم سازگاری‌های لازم برای به کارگیری این راهکار را ندارد. در نتیجه پروژه‌هایی که از این راهکار استفاده می‌کنند باید یک ماشین مجازی سازگار با دانش صفر جایگزین EVM کنند. استفاده از یک ماشین مجازی سازگاری با الگوریتم‌های دانش صفر نیازمند بهره‌گیری از سخت‌افزارهای پیشرفته و پرهزینه است و این موضوع احتمال کم شدن تعداد اپراتورها و در ادامه متمرکز شدن مدیریت شبکه را افزایش می‌دهد. نکته منفی دیگری که در رابطه با این رول آپ‌ها وجود دارد، پیچیدگی این فناوری است و برای عملی کردن آن به یک تیم بزرگ و قوی نیاز است.

در حالی که این روش با فشرده سازی داده می‌تواند به کاهش هرچه بیشتر هزینه‌ها کمک کند اما پردازش با این روش به توان عملیاتی بالایی نیاز دارد و خود این موضوع می‌تواند باعث افزایش هزینه‌های پردازشی و در نتیجه عدم توانایی کافی در جهت کاهش کارمزد تراکنش‌ها شود.

کدوم پروژه‌ها از ZKrollup استفاده می‌کنند؟

تاکنون پروژه‌های قدرتمندی با هدف افزایش مقیاس‌پذیری اتریوم و بهره‌گیری از راهکار رول آپ‌های دانش صفر ایجاد شده‌اند که از بین آن‌ها می‌توان به پروژه‌های Loopring ،zkSync ،DYDX ،Starknet و… اشاره کرد. (برای اطلاعات بیشتر در رابطه با لیست پروژه‌هایی که از این راهکار استفاده می‌کنند می‌توانید به L2Beat مراجعه کنید.

پروژه DYDX

پروژه DYDX با بهره‌گیری از ماشین مجازی StarkEX یک پلتفرم مبتنی بر رول آپ‌های دانش صفر ایجاد کرده تا با کارمزدهای بسیار کمتر، از معاملات فیوچرز پشتیبانی کند. پروژه DYDX را می‌توان پرکاربردترین پروژه مبتنی بر این راهکار دانست. این پلتفرم در حوزه معاملات فیوچرز بیشترین تعداد کاربر را در میان پلتفرم‌های غیرمتمرکز دارد. ارز بومی این پلتفرم، همنام با خود پروژه بوده و قابل معامله در اکثر صرافی‌های معتبر است.

پروژه Starknet

پروژه Starkware جذب سرمایه خوبی از طرف سازمان‌های سرمایه‌گذاری داشته و این سرمایه را برای توسعه محصولاتی جهت افزایش مقیاس‌پذیری اتریوم هزینه می‌کند. Starknet نیز یک از محصولات استارک ویر است که با بهره گیری از فناوری ZKrollup در تلاش برای حل مشکل مقیاس پذیری اتریوم است. استارک نت این امکان را فراهم می‌کند تا اپراتورها با توان عملیاتی پایین‌تری بتوانند در فعالیت این شبکه شرکت کنند. این موضوع می‌تواند یکی از اصلی‌ترین محدودیت‌های راهکار zkrollup را رفع کند و از متمرکز شدن شبکه‌های مبتی بر این راهکار جلوگیری کند.

پروژه Starknet هنوز توکنی برای پروژه خود عرضه نکرده است اما در صورت عرضه می‌توانیم انتظار یه ایردراپ جذاب را داشته باشیم.

پروژه zkSync

پروژه zkSync یکی‌ از محبوب‌ترین پروژه‌هایی است که با استفاده از فناوری zkrollup به افزایش مقیاس پذیری اتریوم کمک می‌کند. فناوری استفاده شده در این پروژه از نوع zk-snarks بوده که در کاهش زمان مورد نیاز برای نهایی شدن تراکنش‌ها (TTF) بسیار کار آمد است. zkSync می‌تواند بیش از ۲۰۰۰ تراکنش را طی یک ثانیه نهایی کند. در حال حاضر بیش از ۶۰ میلیون دلار نقدینگی بر این بستر وجود دارد.

آینده پیش روی zkrollup چیست؟

راهکارهایی که از رول آپ‌ دانش صفر استفاده می‌کنند کاربرد جدیدی برای الگوریتم‌های دانش صفر ایجاد کرده‌اند و آن‌ها را جهت افزایش مقیاس پذیری یک شبکه لایه اول استفاده می‌کنند. این نوع راهکارها باید در قدم اول برخی محدودیت‌های پیش رو خود را رفع کنند. اما با توجه به پیشرفت‌های این حوزه و پتانسیل‌های این فناوری انتظار می‌رود در آینده کاربرد بسیار گسترده‌ای داشته باشند.

بنیانگذار اتریوم، ویتالیک بوترین (vitalik buterin) هم بارها در صحبت‌های خود به تعریف از این فناوری و تشویق کاربران به استفاده از رول آپ‌ دانش صفر پرداخته است. به گفته او با افزایش استفاده کاربران از رول آپ‌ها می‌توانیم انتظار پردازش بیش از ۱۰۰۰ تراکنش در هر ثانیه را داشته باشیم. در نتیجه می‌توانیم نسبت به پروژه‌هایی که از این فناوری استفاده می‌کنند دیدگاه مثبتی داشت و آینده روشنی را برای آن‌ها متصور بود.