Что такое ZK-Rollups и зачем они нужны?

Что такое ZK-Rollups?

ZK-Rollups (Zero-Knowledge Rollups) — это решение второго уровня (Layer 2) для масштабирования блокчейнов, которое агрегирует множество транзакций в одну "свёртку" и публикует её на основном блокчейне (например, Ethereum). Основная идея заключается в том, чтобы сократить объем данных, записываемых в основную сеть, сохраняя при этом высокий уровень безопасности.

Ключевой компонент ZK-Rollups — использование доказательств с нулевым разглашением (Zero-Knowledge Proofs), таких как SNARKs (Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge) или STARKs (Scalable Transparent Arguments of Knowledge). Эти доказательства позволяют убедиться, что транзакции были выполнены корректно, без раскрытия их содержимого.

Как работают ZK-Rollups?

Работа ZK-Rollups включает несколько этапов:

Агрегация транзакций:

Множество транзакций пользователей обрабатываются вне основного блокчейна, внутри Rollup.
Эти транзакции объединяются в "пакет".

Генерация доказательства:

После выполнения транзакций создаётся криптографическое доказательство корректности (например, SNARK или STARK).
Это доказательство подтверждает, что все транзакции в пакете валидны.

Публикация доказательства:

Сами транзакции не записываются в основной блокчейн. Вместо этого в сеть публикуется краткое доказательство и минимальные данные (например, обновлённые состояния счетов).
Это позволяет основной сети проверить корректность всех транзакций в пакете без выполнения их вручную.

Обновление состояния:

Состояние на основном блокчейне обновляется на основе доказательства.
Если кто-то захочет проверить транзакцию, он может использовать предоставленные доказательства.

Преимущества ZK-Rollups

Высокая производительность:

Тысячи транзакций могут быть упакованы в одно доказательство, значительно увеличивая пропускную способность.

Низкие комиссии:

Комиссии делятся между всеми пользователями пакета, что делает транзакции дешевле.

Наследование безопасности основного блокчейна:

Все данные записываются и проверяются через основной блокчейн, что делает ZK-Rollups почти такими же безопасными, как Layer 1.

Мгновенные финализации:

Доказательства корректности позволяют достичь финализации транзакций практически мгновенно, без необходимости в периодах ожидания (как в Optimistic Rollups).

Ограничения ZK-Rollups

Сложность разработки:

Генерация и проверка доказательств требуют высокой вычислительной мощности и сложной криптографии.

Большая задержка генерации доказательств:

Генерация SNARK/STARK может быть медленной, что ограничивает скорость выпуска пакетов транзакций.

Ограниченная совместимость:

Не все существующие смарт-контракты могут быть легко перенесены в ZK-Rollups. Некоторые решения только недавно начали поддерживать полноценную совместимость с EVM.

Где применяются ZK-Rollups?

Децентрализованные финансы (DeFi):

Уменьшение комиссий для протоколов DeFi и повышение производительности.
Пример: использование ZK-Rollups в Uniswap для более дешёвых свопов.

NFT:

Массовая чеканка и торговля NFT с минимальными затратами.
Пример: zkSync и Immutable X применяются для NFT-приложений.

Платежи:

Быстрые и дешёвые переводы средств между пользователями.
Пример: zkSync Wallet, Loopring.

Игры и приложения:

Использование ZK-Rollups для масштабируемости игровых транзакций.
Пример: StarkNet в играх и приложениях с высоким количеством операций.

Инфраструктурные решения:

Создание приватных блокчейнов и приложений, где требуется конфиденциальность и высокая производительность.
Пример: Aztec Network использует ZK-Rollups для обеспечения конфиденциальности транзакций.

Заключение

ZK-Rollups — это перспективное решение для масштабирования блокчейнов, которое предлагает высокую безопасность, низкие комиссии и поддержку сложных приложений. Они активно применяются в DeFi, NFT и платежах, а также становятся основой для будущих масштабируемых и безопасных децентрализованных экосистем.