Что такое zk-роллапы?

ZK-роллапы — это сети уровня 2, которые исполняют транзакции вне основной цепочки, а затем отправляют в Эфириум доказательство корректности с нулевым разглашением вместе с каждым пакетом. Доказательство — это небольшой фрагмент криптографических данных, подтверждающий, что все транзакции пакета соответствовали правилам, поэтому Эфириум может проверить результат, ничего не исполняя заново.

Поскольку корректность доказывается до расчёта пакета, ZK-роллапы быстро достигают окончательной финальности в Эфириум. Вывод средств проходит после проверки доказательства, обычно в течение от нескольких минут до нескольких часов, поэтому пользователям не приходится ждать окно оспаривания.

Исторически приходилось мириться с затратами и сложностью, так как покрытие каждой операции виртуальной машины Эфириум потребовало многолетней специализированной разработки. Этот барьер в основном исчез, и универсальные системы доказательств, такие как SP1 от Succinct, RISC Zero и OpenVM, теперь могут доказывать обычное исполнение в сети Эфириум, написанное на стандартном коде, поэтому большинство новых запускаемых сегодня сетей сразу выбирают доказательства достоверности.

Что такое оптимистичные роллапы?

Оптимистичные роллапы публикуют результаты транзакций в Эфириум и исходят из того, что они честные. Любой, кто запускает верификатор, может оспорить пакет в течение окна споров, обычно семи дней, подав доказательство мошенничества, которое заставляет Эфириум перепроверить оспариваемое вычисление и откатить его, если проверка не пройдена.

Такую конструкцию проще создавать, и она дёшево работает, потому что в обычном режиме доказательства не генерируются. Это преимущество во времени объясняет, почему три крупнейшие универсальные сети уровня 2 — Base, Arbitrum One и OP Mainnet — используют оптимистичную архитектуру и удерживают большую часть стоимости экосистемы.

Цена — ожидание. Вывод средств через нативный мост занимает весь период оспаривания, поэтому пользователи либо ждут неделю, либо платят стороннему мосту, чтобы получить ликвидность заранее. Модель также предполагает, что хотя бы одна добросовестная сторона следит за сетью и готова вовремя оспорить мошенничество, а криптографические доказательства устраняют это допущение.

ZK-роллапы и оптимистичные роллапы: основные различия

Обе архитектуры наследуют безопасность Эфириума, публикуя свои данные в основной сети, и обе стали значительно дешевле после того, как EIP-4844 ввёл хранение blob-данных. Существенные различия заключаются в том, как каждая из них проверяет состояние.

• Проверка состояния: ZK-роллапы доказывают корректность каждого пакета до его завершения. Оптимистичные роллапы сначала завершают пакеты и затем полагаются на доказательства мошенничества, чтобы выявить недействительные пакеты.
• Финальность вывода средств: вывод средств с ZK завершается после проверки доказательства достоверности в Эфириум, обычно в течение нескольких часов. При выводе средств с оптимистичных решений через канонический мост приходится ждать семидневное окно оспаривания.
• Допущения безопасности: безопасность zk основана на надёжности системы доказательств и корректности контракта-верификатора. Оптимистичная модель безопасности дополнительно требует честного наблюдателя, который заметит мошенничество и оспорит его до закрытия окна.
• Структура затрат: оптимистичные сети не несут затрат на доказательства при обычной работе. ZK-сети платят за каждое доказательство, хотя расходы на провер упали примерно в 45 раз по мере развития оборудования и систем доказательств.
• Совместимость с EVM: Оптимистичные роллапы почти без изменений используют клиенты Эфириум. Современные zkEVM сократили почти весь разрыв, поэтому совместимость больше не определяет выбор.
• Глубина экосистемы: оптимистичные сети обладают самой глубокой ликвидностью и самым широким набором приложений. Решения на zk лидируют среди аппчейнов, которым нужны быстрые расчёты, например на бирже бессрочных контрактов Lighter.

Какой тип роллапа безопаснее?

Теоретически доказательства валидности дают более сильную гарантию. ZK-роллап не может финализировать недопустимое состояние, пока математика и контракт-верификатор надёжны, тогда как оптимистичный роллап зависит от того, заметит ли кто-нибудь мошенничество в течение окна. На практике мы сначала оцениваем, сколько контроля всё ещё остаётся у оператора.

L2Beat оценивает каждый роллап по системе стадий. Стадия 1 означает, что система доказательств работает без разрешений, пользователи могут выйти в Эфириум без содействия оператора, а обновления проходят с задержкой, дающей пользователям время выйти. Стадия 0 означает, что мультиподпись, которой владеет команда, всё ещё может переопределить систему.

По состоянию на начало августа Base, Arbitrum One, OP Mainnet, Ink, Unichain и Starknet находятся на стадии 1, а Linea, ZKsync Era и Scroll остаются на стадии 0, несмотря на более сильную архитектуру доказательств.

У молодых систем доказательств есть собственные риски. Несколько провайдеров доказательств на основе STARK опираются на математические гипотезы, которые исследователи недавно поставили под сомнение, поэтому разработчики Эфириума теперь требуют доказуемой безопасности на уровне 128 бит, прежде чем zkEVM будут участвовать в консенсусе. Пока ZK-сеть не сочетает зрелые доказательства с децентрализацией стадии 1, одно архитектурное преимущество решает очень немногое.

Граница между ними размывается

Чтобы понять, куда движется масштабирование, следите за оптимистичным лагерем. Доказательство стало массовой услугой, а такие инструменты, как OP Succinct, позволяют любой цепочке на OP Stack заменить доказательства мошенничества доказательствами корректности без перестройки инфраструктуры.

Base, крупнейший слой 2 по стоимости, находится на полпути к такому переходу. Его обновление Azul добавляет доказательства SP1 с нулевым разглашением наряду с аппаратными аттестациями доверенного оборудования в схеме с несколькими доказательствами, сокращая окончательность вывода средств с семи дней до одного, когда оба доказательства совпадают; команда называет это промежуточным этапом на пути к полноценным ZK-доказательствам.

Mantle и Taiko пошли дальше и теперь используют доказательства корректности, хотя запускались как оптимистичные цепочки, а роллап BOB, ориентированный на биткоин, применяет гибридную систему, которая разрешает споры о мошенничестве одним ZK-доказательством вместо длительной игры с оспариванием.

Мы не нашли ни одного примера, когда сеть с доказательствами корректности возвращалась бы к доказательствам мошенничества, поэтому старые ярлыки всё чаще описывают, с чего сеть начинала, а не куда она движется.

Ведущие примеры каждого

Проекты ниже сегодня представляют каждый из лагерей. Более подробно о ZK-направлении читайте в нашем рейтинге лучших проектов ZK-роллапов.

ZK-роллапы

• Starknet: использует собственный язык Cairo и доказывающую систему Stwo и является первым крупным ZK-чейном, достигшим децентрализации этапа 1.
• Linea: создана Consensys, компанией, стоящей за MetaMask, с дизайном, тесно связанным с экономикой самого Эфириума.
• ZKsync Era: флагман стека ZKsync, чей генератор доказательств Boojum также используется в таких сетях, как Abstract.
• Scroll: ориентирован на совместимость с Эфириум на уровне байт-кода и подтверждает исполнение с помощью системы OpenVM.
• Lighter: специализированный ZK-роллап для торговли бессрочными контрактами и самый активный роллап любого типа по числу пользовательских операций.

Оптимистичные роллапы

• Base: сеть Coinbase и крупнейший по обеспеченной стоимости роллап, который сейчас добавляет ZK-доказательства через обновление Azul.
• Arbitrum One: давний тяжеловес DeFi, защищённый открытым протоколом оспаривания BoLD.
• OP Mainnet: исходная сеть на OP Stack, кодовая база которой также лежит в основе Base, Ink, Unichain и всей экосистемы Superchain.
• Ink: сеть Kraken, ориентированная на DeFi, которая уже получила рейтинг Stage 1 менее чем через год после запуска.
• Unichain: сеть Uniswap, ориентированная на торговлю и созданная для концентрации ликвидности обмена в собственном блочном пространстве.

Статистика и внедрение роллапов

Данные L2Beat с начала августа показывают, как два лагеря соотносятся по масштабу.

• Общая защищённая стоимость: сети масштабирования Эфириум удерживают в совокупности 33,4 млрд долларов, из которых 26,8 млрд долларов приходится на роллапы, публикующие свои данные в Эфириум.
• Рынок двух сетей: Base (11,6 млрд долларов) и Arbitrum One (10 млрд долларов) вместе удерживают примерно 80 % всей стоимости роллапов, и обе используют оптимистичную архитектуру.
• Крупнейшие сети с доказательством валидности: лидирует Mantle с 1,2 млрд долларов после перехода с доказательств мошенничества, за ним следуют Lighter с 849 млн долларов и Starknet с 370 млн долларов.
• Активность рассказывает другую историю: за последние сутки Lighter обработал около 875 пользовательских операций в секунду, примерно в девять раз больше, чем Base с 94, что показывает, где выигрывает быстрая финализация.
• Длинный хвост: L2Beat отслеживает 23 полноценных роллапа, и лишь несколько небольших сетей, таких как Facet и сеть приватности Aztec, достигли Stage 2 — последней степени децентрализации.

Сам Эфириум переходит на zk

Самый сильный сигнал в этой дискуссии — то, что Эфириум делает со своим базовым уровнем. В середине прошлого года Ethereum Foundation поставил цель доказывать 99 % блоков основной сети менее чем за 10 секунд, что достаточно быстро, чтобы валидаторы проверяли доказательство с нулевым разглашением вместо повторного выполнения каждой транзакции.

К декабрю цель была достигнута. Задержка доказательства сократилась с 16 минут до 16 секунд, затраты снизились в 45 раз, а в дорожной карте теперь на первом месте усиление безопасности до выхода ZK-клиентов в основную сеть.

Сопутствующие обновления выходят по графику. Fusaka запустили в декабре прошлого года, и он представил PeerDAS, который позволяет узлам проверять доступность данных выборочно, а не скачивая всё, а последующие blob-форки более чем вдвое увеличили ёмкость данных, на которую опираются роллапы.

Следующий хард-форк, Glamsterdam, меняет структуру производства блоков, чтобы у провайдеров доказательств было несколько секунд на создание доказательства вместо одной-двух.

Когда Эфириум начнёт нативно проверять доказательства валидности, системы доказательств мошенничества станут выглядеть переходной технологией, а каждый крупный оптимистичный стек уже включил ZK-доказательства в свою дорожную карту.

Роллапы за пределами Эфириум

Модель роллапов дошла и до биткоина, где это долго казалось невозможным, поскольку скрипты биткоина не могут напрямую проверять сложные доказательства. BitVM изменил ситуацию: он позволяет разрешать споры о мошенничестве в сети биткоина без изменений протокола, и сейчас на нём строится первое поколение мостов для биткоина с минимизацией доверия.

Citrea воплотил эту идею в конце января как первый действующий ZK-роллап на биткоине. Он выполняет EVM-транзакции, подтверждает их с помощью zkEVM на базе RISC Zero и записывает сжатое доказательство в блокчейн биткоина, который служит и уровнем расчётов, и уровнем данных.

Его мост Clementine требует лишь одного честного участника для безопасного вывода средств, что гораздо надёжнее модели федеративных кастодианов, от которых зависели прежние сайдчейны биткоина. Экосистема пока крошечная по сравнению с сетями второго уровня (layer 2) Эфириума, но вопросы проектирования, которые там решаются, те же, что Эфириум прорабатывал годами ранее.

Итог

ZK- и оптимистичные роллапы решали одну и ту же проблему перегрузки с противоположных сторон, и после нескольких лет конкуренции рынок вынес неоднозначный вердикт. Оптимистичные сети выиграли гонку за внедрение, удерживая подавляющую часть стоимости и приложений, а доказательства с нулевым разглашением выиграли спор о том, к чему должна прийти технология.

Для пользователей выбор сегодня зависит не столько от архитектуры доказательств, сколько от того, что сеть предлагает вокруг неё. Комиссии почти одинаковы с появлением blobs, поэтому глубина экосистемы, сроки вывода средств и стадия L2Beat сети — это критерии, которые мы бы оценили в первую очередь. Мы ожидаем, что сами ярлыки исчезнут в ближайшие годы, поскольку сети с доказательствами мошенничества продолжают добавлять доказательства валидности, а Эфириум завершает превращение своего базового уровня в крупнейшую систему с ZK-проверкой в криптоиндустрии.