Обговорення зведених біткойн: найкраще рішення для масштабування?

Автор | Callum@Web3CN.Pro

Біткойн, як найперший і найпопулярніший блокчейн, має сотні тисяч транзакцій щодня. Однак на початку розробки біткойна безпека була пріоритетною в його децентралізованій структурі, що призвело до ігнорування питання масштабованості та спонукало людей розглядати біткойн лише як цифровий актив і засіб зберігання цінностей.

Хоча безпека та децентралізація біткойна завжди були його перевагами, його обмежена швидкість транзакцій і масштаб транзакцій вплинули на розвиток екології біткойна. В останні роки з’явилися різні рішення для вирішення цієї проблеми та дозволили розробникам використовувати всю екосистему біткойнів. Рішення для масштабування тепер у центрі уваги не лише інших мереж блокчейну, а й біткойнів.

У статті Exploring the BTC Layer 2 Track and Opportunities ми говорили про те, чому біткойн потребує розширення, і представили відповідні рішення біткойн рівня 2, такі як: Lightning Network, бічні ланцюги тощо.

У цій статті ми зосередимося на іншому рішенні для розширення біткойн: зведених пакетах. Порівняно з Lightning Network і бічними ланцюжками, Rollups мають потенціал для покращення масштабованості, конфіденційності та програмованості Bitcoin без шкоди для основної цінності та функціональності Bitcoin як однорангової електронної готівкової системи.

Необхідність зведення Bitcoin

Зведення часто асоціюються з мережею Ethereum. Після переходу на proof-of-stake у вересні 2022 року блокчейн Ethereum стає більш централізованим. Крім того, багато зведених пакетів фактично покладаються на централізований порядок транзакцій на рівні 2. Децентралізація справді може забезпечити більш високий рівень безпеки, особливо в біткойнах, але з розвитком біткойнів протиріччя між децентралізацією та масштабом обчислювальної потужності стає дедалі помітнішим. Джерелом цього протиріччя є збільшення кількості користувачів і кількість обчислень під час перевірки блоків, і ключем до пом’якшення цього протиріччя є покращення масштабованості блокчейну.

Мережа блискавки, про яку ми говорили раніше, використовує такі технології, як мультипідпис і блокування часу хешування, для зберігання даних у ланцюжку та об’єднання кількох транзакцій в одну обробку транзакцій, що може здійснювати швидкі та дешеві платежі; бічний ланцюг створює окремий ланцюг , не впливаючи на основний ланцюг Bitcoin, блокує Bitcoin від основного ланцюга, а потім реалізує обробку великої кількості транзакцій у бічному ланцюзі, що може значно підвищити швидкість транзакцій, не впливаючи на безпеку основного ланцюга Bitcoin. Rollup призначений для оновлення технічної архітектури або технічної системи мережі біткойн і оптимізації даних у ланцюжку.

Rollup діє як рішення для масштабування для блокчейн-мереж рівня 1. Вони переміщують транзакцію за межі ланцюжка, де вона обробляється (зазвичай на рівні 2), а кілька транзакцій об’єднуються в пакет і надсилаються назад на ланцюг рівня 1. Потім смарт-контракт перевіряє пакет транзакцій і оновлює стан блокчейну.

Ця діаграма візуально демонструє розшаровування Bitcoin Rollup. У цьому прикладі є два зведені пакети L2: один призначений для доступності даних, а інший — для платежів і контрактів із високим рівнем безпеки. На додаток до L2 Data Availability Rollup, існує три L3 Rollup, кожен з яких призначений для окремого сценарію використання: приватні p2p-платежі, фінансові контракти та право власності та передача внутрішньоігрових активів. Оскільки L3 Rollups покладаються на повні вузли L2 для доступності даних, їх можна вважати менш безпечними, ніж L2 Rollups, які покладаються на повні вузли Bitcoin L1 для безпеки доступності даних.

Зведені стають все більш популярними, оскільки вони збільшують пропускну здатність транзакцій, одночасно зменшуючи витрати на транзакції. Це тому, що Rollup означає, що блокчейнам не потрібно обробляти тисячі транзакцій окремо, їм технічно потрібно обробляти лише одну транзакцію. Це особливо корисно для dApps, яким для ефективного функціонування потрібні часті та швидкі транзакції. Ось чому Rollup вважається життєздатним рішенням масштабування для таких блокчейнів, як Bitcoin.

На даний момент типи зведених біткойнів включають в себе ZK Rollup і Sovereign Rollup.

Застосування ZK Rollup на Bitcoin

ZK Rollup

ZK Rollup використовує криптографічні «докази дійсності», щоб переконатися, що нові блоки Rollup відповідають правилам протоколу Rollup. Щоразу, коли виробник блоку зведення створює дійсний блок зведення, виробник блоку надсилає транзакцію оновлення стану до батьківського ланцюжка. Транзакції оновлення стану зведення містять дані про кожен перехід стану в блоці зведення, застосовують новий корінь стану зведення після переходу стану в блоці та підтверджують доступність даних і доказ дійсності, що новий корінь стану зведення є дійсним оновленням, підтвердженим батьківським ланцюжок Останній дійсний корінь стану зведення, лише транзакція оновлення стану з дійсним підтвердженням може успішно перейти до стану зведення після підтвердження.

ZK Rollup запаковує дані транзакцій в основну мережу та одночасно надсилає сертифікат дійсності, щоб підтвердити, що ці транзакції дійсні. При отриманні цих транзакцій він безпосередньо перевіряє ці сертифікати дійсності. Якщо з сертифікатом немає проблем, це означає, що ці транзакції дійсні, і користувачам не потрібно більше чекати, коли виводять активи.

У ZK Rollup користувач відтворює та перевіряє всі зміни стану на основі запакованих даних, але ZK Rollup публікує менше даних і потребує публікації лише мінімальних даних, необхідних для реконструкції балансу рахунку та останнього стану, щоб ZK Rollup міг обробляти більше транзакцій одночасно, менше обчислювальних ресурсів і ресурсів зберігання, включених у головний ланцюг, також зменшує перевантаження в ланцюзі, а швидкість також знижується, оскільки немає відставання даних транзакцій, що призводить до швидших і дешевших транзакційних витрат у ланцюзі.

Покращення розширення ZK Rollup для Bitcoin

ZK Rollup покращує пропускну здатність. Оскільки все більше й більше транзакцій у мережі біткойн потребують підтвердження дійсності на кожному рівні зведення, ускладнюється створення необхідного підтвердження дійсності. Рішення ZK Rollup щодо обчислень, необхідних для створення цих доказів, полягає в розпаралелюванні їх за допомогою рекурсивної композиції доказів. Рекурсія — це, по суті, «підтвердження достовірності доказу», тому багато комп’ютерів можуть доводити дійсність різних транзакцій, а потім ці докази можна врешті-решт об’єднати в єдиний доказ, дозволяючи кільком комп’ютерам масштабуватись горизонтально одночасно, таким чином допомагаючи довести ефективність транзакції. Докази SNARK і STARK можуть реалізувати ненадійні рекурсивні комбінації доказів.

З точки зору застосування, це рекурсивне підтвердження дозволить моделі облікового запису ZK Rollup стискати транзакції другого рівня, покращувати масштабованість за рахунок збільшення кількості транзакцій, а додаткову ємність транзакцій можна використовувати для підтримки більшої кількості транзакцій Lightning Network, що може бути збільшено до самостійного розміщення Кількість користувачів, які приєднуються та використовують мережу Lightning у спосіб, який також розширює мережу Lightning.

Суверенні зведені біткойни

Суверенні зведення

Sovereign Rollups відрізняються від поточного дизайну Rollup. У минулому як OP Rollup, так і ZK Rollup потребували використання смарт-контрактів для підтвердження виконання зведених пакетів, але Sovereign Rollups не потребують смарт-контрактів або рівнів розрахунків, звідси й назва «Sovereign». .

Спостерігаючи за OP і ZK Rollup, вони, як правило, використовують L1 як рівень доступності даних і рівень консенсусу. Однак Sovereign Rollup використовує лише рівень 1 для доступності даних, забезпечуючи більш пряме з’єднання з базовим рівнем. Sovereign Rollup відрізняється від звичайного Rollup тим, що він має правило вибору розгалуження, яке дозволяє розгалужуватися незалежно від базового рівня. Натомість звичайний зведений пакет делегує свій вибір форка своєму шару розрахунку, оскільки йому потрібно забезпечити правильність зведеного.

За своєю суттю Sovereign Rollup — це блокчейн, який публікує свої транзакції на рівні доступності даних для консенсусу та доступності даних. Рівень доступності даних не гарантує, що транзакції суверенного зведення є правильними. Він просто сортує транзакції та перевіряє їх доступність. Попередні зведені OP і ZK покладалися на смарт-контракти Ethereum для перевірки правильності транзакцій, як правило, шляхом шахрайства або підтвердження дійсності. У Sovereign Rollup вузол визначає, чи правильна транзакція. Його вузол завантажить усі транзакції та перевірить, чи вони дійсні. Якщо транзакція недійсна, транзакцію буде відхилено.

Суверенні зведені покращення масштабування біткойна

Sovereign Rollup наразі є найпопулярнішим рішенням у Bitcoin Rollup.Основна відмінність між ним і ZK Rollup полягає в тому, що Sovereign Rollup не залежить від основної мережі. ZK Rollup використовує основну мережу як рівень доступності даних і рівень розрахунків. Відповідні дані не тільки зберігатимуться в основній мережі, але транзакція також перевірятиметься смарт-контрактом в основній мережі, тоді як Sovereign Rollup використовує лише одну рівень блокчейну як рівень доступності даних, але не використовує рівень для виконання розрахунків. Тому для Bitcoin з обмеженою обчислювальною потужністю основної мережі ця схема буде більш дружньою, ніж ZK Rollup.

У цьому рішенні, використовуючи модульну структуру Rollup, розробники можуть вставляти спеціальний рівень виконання та рівень доступності даних, а Sovereign Rollup керує власним виконанням і розрахунками, одночасно передаючи консенсус і доступність даних до основної мережі Bitcoin рівня 1. Це рішення не потребує смарт-контрактів або використання рівня розрахунків для верифікації Rollup.Другий рівень не піддається атаці на основну мережу першого рівня та має власний консенсус, який є більш масштабованим.

З точки зору застосування, Sovereign Rollup більше нагадує свого роду RaaS у майбутньому, використовуючи доступність даних Bitcoin, розробники можуть створювати Rollup з будь-яким середовищем виконання, успадковуючи гарантію доступності даних і гарантію безпеки Bitcoin. Наприклад, Rollkit, модульний фреймворк Rollup модульного блокчейну Celestia, може запускати EVM на біткойнах як Rollkit Sovereign Rollup, інтегруючи рівень доступності даних Bitcoin Sovereign Rollup, розширюючи застосування Rollup і допомагаючи біткойнам відкрити більш широкий екологічний ринок.

Підведіть підсумки

У схемі ZK Rollup його безпека сильно залежить від його зв’язку з основним ланцюгом.Різні додатки на ZK Rollups зможуть успадкувати децентралізацію та безпеку мережі Bitcoin і покращити масштабованість питання економічної моделі мережі Bitcoin. Цей зв’язок вирішує для Rollup дві ключові функції, яких не вистачає іншим «неланцюговим» протоколам: успадковану безпеку подвійного витрачання та безпечне двостороннє з’єднання. Хоча переваги, які він може принести біткойнам, включають збільшення пропускної здатності транзакцій, кращу конфіденційність транзакцій і більшу гнучкість, ці переваги не позбавлені витрат і ризиків, оскільки вони також спричиняють оновлення програмного забезпечення біткойнів і консенсусні зміни.

У схемі Sovereign Rollup він має власний консенсус, може працювати незалежно від рівня блокчейну, може визначати власні правила перевірки транзакцій і розрахунків і має вищу автономію. Але саме ця незалежність також певною мірою втрачає рівень безпеки блокчейну, і через окремий механізм консенсусу впровадження оновлень Sovereign Rollup може бути складним. Поточна розробка Sovereign Rollup все ще знаходиться на ранній стадії. У зв’язку з дослідженням і поглибленням цієї галузі, ми також заслуговуємо на подальшу увагу того, як розвиватиметься технологія майбутнього для створення її безпеки.

Розвиток навколо Rollup доводить, що біткойн може бути базовим ланцюгом для більшої кількості операцій, ніж будь-коли. Загалом, незалежно від того, чи йдеться про біткойн чи будь-який інший L1, Rollup змінює те, як ми сприймаємо дані транзакцій у ланцюжку, перевірку доказів і транзакції в ланцюжку, що включають великі обсяги даних, керуючи тим, як ми зберігаємо, читаємо та використовуємо в ланцюзі Останні розробки в обговоренні даних, які, у свою чергу, надають інший вимір обговоренню масштабованості біткойнів, особливо в той час, як розробники намагаються створити повну екологічну економіку на блокчейні біткойнів. Зведені пакети все ще знаходяться в зародковому стані, однак їхній потенційний вплив є багатообіцяючим.

посилання