مقیاسپذیری، یکی از بزرگترین مشکلات شبکه اتریوم و اکثر بلاک چینهای موجود در صنعت ارزهای دیجیتال است. وقتی تعداد تراکنشها و فرآیندهای محاسباتی بلاک چین اصلی افزایش مییابد، شبکه آن مسدود و تراکنشها کند و گران میشوند. این مسئله باعث میشود که تجربه کاربران از شبکه اتریوم و بهطور کلی اکوسیستم این ارز دیجیتال آسیب ببیند. زدکی رولآپ یا «ZK Rollup» یکی از راهکارهایی است که توسعهدهندگان این صنعت برای حل مشکل مقیاسپذیری شبکه اتریوم ارائه کردهاند. در این مقاله از صرافی رمز ارز داموند قصد داریم با این راهکار و مزایا و محدودیتهای آن آشنا شویم و سپس آن را با دیگر راهکارهای مقیاسپذیری مقایسه کنیم.
معرفی کلی رولآپ
اگر مدام در حال تحقیق یا مطالعه درباره اتفاقات صنعت ارزهای دیجیتال باشید، احتمالاً بارها اصطلاح رولآپ (Rollup) را شنیدهاید. این اصطلاح را توسعهدهندگان بلاک چین پلاسما چینز (Plasma Chains) برای اولین بار بهعنوان راهی برای ایجاد «سیستم سیستمها» در شبکه اتریوم معرفی کردند. هزینه مقیاسپذیری که با استفاده از رولآپ ایجاد میشود، کمتر از کارمزدهای بلاک چین اتریوم است؛ زیرا در رولآپها اجرای قراردادهای هوشمند، انجام محاسبات مربوطه از طریق درختان مرکل، فرآیند اثبات کلاهبرداری و اثبات اعتبار به جایی دیگر منتقل میشود.
اگر با تمام این اصطلاحات بهطور کامل آشنا نیستید، نگران نباشید. برای اینکه متوجه شوید چرا این فناوریهای برای پیشرفت بلاک چینها و قراردادهای هوشمند ضروری هستند، نیازی نیست تمام ساختار آنها را بشناسید. کافی است بدانید که این فرآیندها بهصورت برونزنجیرهای اجرا میشوند و طی آنها برخی از گرهها یا دنبالهای از آنها زنجیره اصلی اتریوم را بهروزرسانی میکنند. این بهروزرسانی در اصل مربوط به پایگاه دادههای شبکه اتریوم است که در آن ماندهها و محاسبات مربوط به حسابهای کاربران تغییر میکند. در رولآپها همهچیز مثل شبکه اصلی اتریوم عمل میکند، اما بسیار سریعتر، ارزانتر و شفافتتر از آن است. علاوه بر این، در این فناوری کاربران نیاز ندارند بهطور مستقیم با لایه اول اتریوم تعامل داشت باشند.
ZK Rollup چیست؟
ZK Rollup یا رولآپهای مبتنی بر دانش صفر (Zero-Knowledge Rollups) قراردادهای هوشمندی هستند که راهکارهای مقیاسپذیری لایه دوم اتریوم را برای پردازش کارآمدتر تراکنشها به اجرا در میآورند.
راهکار ZK Rollup دادههای مربوط به تراکنشها را در یک بلاک جمع و آنها را خارج از زنجیره اصلی اتریوم پردازش میکند تا ازدحام موجود در آن کاهش یابد. فعالان این شبکه که به عنوان تراکنشکنندهها و انتقالدهندهها شناخته میشوند، این دادهها را مدیریت، تایید و سپس به شبکه اصلی ارسال میکنند.
تراکنشکنندهها دادههای مربوط به تراکنشها (آدرسهای شاخصدار، ارزش کارمزد و نانس) را به شبکه ارسال میکنند. آدرسهای شاخصدار از منابع پردازشی کمتری استفاده میکنند و از طریق قراردادهای هوشمند به درختان مرکل مرتبط میشوند. درختان مرکل ساختارهای دادهای هستند که اطمینان حاصل میکنند دادهها تقلبی نیستند. هر ZK Rollup دو درخت مرکل دارد. یکی از این درختها حسابهای موجود را ثبت و دیگری ارزش توکنها را ذخیره میکند. در این رویکرد از قدرت پردازش و زمان بهشکل کارآمدی استفاده شده است.
انتقالدهندهها با ترکیب تراکنشها، مجموعهها را ایجاد میکنند. آنها از فناوری اثبات مبتنی بر دانش صفر و غیرتعاملی (Zk–SNARK) استفاده میکنند تا تراکنشها را با مقایسه وضعیت بلاک چین قبلی و بعدی آنها تایید نمایند. پروتکل «ZK SNARK»، روش جدیدی برای اثبات مالکیت اطلاعات هستند که در آنها دادهها فاش نمیشوند و اثباتکنندهها یا تاییدکنندهها با هم تعاملی ندارند. انتقالدهندهها موظف هستند که نتایج اثبات را در یک هش قابلتایید به زنجیره اصلی ارسال کنند.
ZK Rollup از فضای بلاک چین بهتر استفاده میکند؛ زیرا با استفاده از رویکرد دانش صفر نسبت به قراردادهای هوشمند سنتی نیاز کمتری به ذخیرهسازی دارد. در این فناوری فقط اعتبار دادهها باید تایید شود. همین مسئله فرآیند اعتبارسنجی را سریعتر و ارزانتر میکند؛ زیرا کمترین دادههای ممکن در آنها گنجانده شده است. بهعبارت دیگر تراکنشها از قبل در زنجیرههای جانبی تایید میشوند و تایید آنها بهطور خودکار در زنجیره اصلی انجام خواهد شد.
مزایا و محدودیتهای ZK Rollup
مزایا:
پروتکلهای ZK Rollup ارزان و سریعاند و برخی از بهترین راهکارهای مقیاسپذیری لایه دوم اتریوم را ارائه میکنند. از بین مزایای این فناوری میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
افزایش سرعت نهاییشدن تراکنشها:
زمان نهایی تراکنشها در پروتکلهای ZK Rollup سریعتر است (زمانی که طول میکشد تا کاربران متوجه شوند تراکنشها تغییر نخواهند کرد یا لغو نخواهند شد). از طرفی، شبکه اتریوم بلافاصله پس از ارسال مدارک اعتبارسنجی وضعیت تراکنشها را بهروزرسانی میکند.
افزایش توان عملیاتی و مقیاسپذیری:
ZK Rollup توان عملیاتی و مقیاسپذیری شبکه را افزایش میدهد؛ زیرا هر تراکنش کمترین داده ممکن را در خود جای داده است. یک پروتکل ZK Rollup همه تراکنشها را در یک تراکنش جمعآوری میکند و سپس فرآیند اثبات اعتبار آنها را انجام میدهد. در نتیجه، فقط آخرین وضعیت تراکنشها باید بین گرهها مبادله شود. در نهایت، فرآیند پردازش تراکنشها هم سریعتر و کارآمدتر میشود.
کارمزد پایین:
ZK Rollup کارمزد کمی دارد و مقرونبهصرفه است. کاربران در این پروتکلها هزینه گس را بین خود به اشتراک میگذارند؛ زیرا تراکنشهای آنها دستهبندی میشوند. اگر تعداد کاربران کافی باشد، کارمزدها ممکن است تا چند سنت کاهش یابد؛ چراکه ZK Rollup میتواند تقریباً بینهایت تراکنش را دستهبندی کند.
زمان برداشت سریع:
در ZK Rollup زمان برداشت سریع است؛ زیرا این پروتکل از اثبات مبتنی بر دانش صفر برای اعتبارسنجی دادههای مربوط به تراکنشها استفاده میکند و با چالش خاصی مواجه نیست.
محدودیت:
با اینکه فناوری ZK Rollup با رویکرد نوآورانه خود وعده میدهد آینده مقیاسپذیری لایه دوم باشد، نمیتوان ادعا کرد که هیچ محدودیتی ندارد. از بین محدودیتهای این پروتکل میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
پیچیدگی فرآیند اثبات اعتبار:
محاسبات ریاضی مربوط به فرآیند اثبات اعتیار دانش صفر بسیار پیچیده و زمانبر است. به همین خاطر، برای اینکه ZK Rollup بتواند از نهایت توان خود استفاده کند، به بهینهسازی دادهها نیاز دارد.
اعتماد:
از آنجا که فقط یکی از فعالان شبکه باید اعتبارسنجی دادههای جمعآوریشده را انجام دهد، با لغرش او ممکن است تراکنشهای بسیاری از سرمایهگذاران با مشکل مواجه شود.
پشتیبانی قرارداد هوشمند:
برخلاف سایر راهکارهای مقیاسپذیری موجود در لایه دوم، ZK Rollup از اجرای قرارداد هوشمند پشتیبانی نمیکند.گفتنی است که پروژههای مختلفی با هدف حل این مشکل ایجاد شدهاند.
مقایسه ZK Rollup با دیگر راهکارهای مقیاسپذیری لایه دوم
عملکرد پروتکلهای رولآپ و دیگر راهکارهای مقیاسپذیری لایه دوم تقریباً شبیه به هم است، اما هر کدام برای موارد خاصی در اکوسیستم بلاک چین طراحی شدهاند. در ادامه برخی از این راهکارها را با ZK Rollup مقایسه خواهیم کرد.
مقایسه ZK Rollup و آپستیمیک رولآپ
برخی از راهکارهای لایه دوم هیچ دادهای را به شبکه اصلی اتریوم ارسال نمیکنند. این امر باعث میشود که مقیاسپذیری و توان عملیاتی شبکه افزایش و امنیت آن کاهش یابد.
ZK Rollup و آپستیمیک رولآپ (Optimistic Rollups) هر دو با انتقال محاسبات تراکنشها به خارج از زنجیره و ارسال دادههای بسیار فشرده به شبکه اصلی اتریوم، به بهبود مقیاسپذیری کمک میکنند. مسئلهای که آنها را از هم متفاوت میکند، چگونه تأیید اعتبار تراکنشها است. در ZK Rollup، تراکنشها طی فرآیند اثبات اعتبار پیچیده و رمزنگاریشده تأیید میشوند و هر دسته از تراکنشها یک اثبات اعتبار را به شبکه اصلی ارسال میکنند.
از طرف دیگر، در آپستیمیک رولآپها، همه تراکنشها معتبر هستند و تمام دستههای تراکنشها بدون هیچ محاسبهای ارسال میشوند. این باعث میشود که مقیاسپذیری شبک بهطور قابلتوجهی افزایش یابد. علاوه بر این، هر معاملهگری میتواند اعتبار هر معاملهای را زیر سوال ببرد. آپستیمیک رولآپها با پاداشدادن به معاملهگرانی که مسئول ذخیره و اجرای تراکنشهای کاربران بهصورت برونزنجیرهای هستند، آنها را تشویق میکنند تا تعداد تراکنشهای قانونی را افزایش دهند. با این حال، با کاهش اتریوم معاملهگرانی که تراکنشهای جعلی را به بلاک چین اتریوم ارسال میکنند، آنها را مجازات میکند. آپستیمیک رولآپها میتوانند از قابلیتهای قرارداد هوشمند هم استفاده کنند.
مقایسه ZK Rollup و زنجیرههای جانبی
زنجیرههای جانبی، بلاک چینهایی هستند که از طریق پلها به بلاک چین اصلی (مانند اتریوم) مرتبط میشوند. آنها اساساً با ZK Rollup تفاوت دارند؛ زیرا دادهها را بدون نیاز به تأیید اعتبار از شبکه اصلی دریافت میکنند. در عوض، زنجیرههای جانبی به معاملهگران خاصی نیاز دارند که قراردادهای پلها را کنترل میکنند.
زنجیرههای جانبی از سازوکار امنیتی و اجماع خاص خودشان برای پردازش تراکنشها استفاده میکنند. مانند ZK Rollup، کارمزد تراکنشها در زنجیرههای جانبی اغلب کمتر از زنجیره اصلی است. با این حال، از آنجا که در ZK Rollup از امنیت شبکه اتریوم و در نتیجه از منابع بیشتری استفاده میشود، تراکنشهای آن در مقایسه با زنجیرههای جانبی گرانتر هستند.
مقایسه ZK Rollup و زنجیرههای پلاسما
زنجیرههای پلاسما (Plasma chains) یک راهکار مقیاسپذیر لایه دوم هستند که برای اولین بار توسط جوزف پون (Joseph Poon) و ویتالیک بوترین (Vitalik Buterin) پیشنهاد شدند.
در این پروتکلها تراکنشها در یک زنجیره جانبی لایه دوم بارگذاری میشوند و بهصورت دورهای بلوکهای جدید ایجادشده را به شبکه اصلی اتریوم ارسال میکنند. پلاسما از طریق سازوکارهای اجماع و شبیه به زنجیرههای جانبی، بلوکها را ایجاد میکند، اما ریشه و پایه بلوکها را به زنجیره اصلی میفرستد تا بهعنوان یک لایه امنیتی از آن استفاده کند.
تفاوت اساسی ZK Rollup و زنجیرههای پلاسما در این است که ZK Rollup صدها نقلوانتقال را در یک تراکنش واحد گروهبندی میکند تا در نهایت با استفاده از سازوکار دانش صفر در شبکه اصلی اتریوم تایید شوند. این در حالی است که زنجیرههای پلاسما در هر نقلوانتقال یک تراکنش را ایجاد و ارسال میکنند.
مقایسه ZK Rollup و کانالهای پرداخت
کانالهای پرداخت (State Channels) راهکارهایی مقیاسپذیری هستند که به دو یا چند طرف اجازه میدهند تا بهصورت ایمن و خارج از بلاک چین اتریوم تراکنشهای خود را انجام دهند. طرفهای درگیر بدون استفاده از زنجیره اصلی و با ارسال بهروزرسانیهای وضعیت خودشان، با یکدیگر تعامل دارند.
یکی از تفاوتهای بین کانالهای پرداخت و ZK Rollupها این است که در کانالهای پرداخت دو طرف معامله تراکنشهای بین خود را بدون دخالت شخص ثالث انجام میدهند. این در حالی است که در ZK Rollupها، یک اپراتور رولآپ باید همه تراکنشها را پردازش کند.
یکی دیگر از تفاوتهای بین این دو در این است که نهایی شدن تراکنشها در کانالهای پرداخت سریعتر انجام میشود. بهعبارت دیگر، زمانی که طرف مقابل تأیید کند دادههای مربوط به بهروزرسانی را دریافت کرده است، کوتاهتر است.
بهترین شبکههای زیکی رولآپ
فناوریهای مبتنی بر اثبات دانش صفر پتانسیل بسیار خوبی بهعنوان یک راهکار مقیاسپذیری ایدهآل برای اتریوم دارند. در ادامه پروتکلهایی را بررسی خواهیم کرد که از فناوری ZK Rollup و توکنهای آن استفاده میکنند.
لوپرینگ (LRC)
شبکه لوپرینگ (Loopring) یک پروژه مبتنی بر ZK Rollup است که توسعهدهندگان را قادر میسازد تا صرافیهای غیرمتمرکزی با تسویه سریع برای معاملهگران شبکه اتریوم ایجاد کنند. صرافی غیرمتمرکز لوپرینگ (Loopring DEX) معاملات و تراکنشهای کمهزینهای را در بلاک چین اتریوم ارائه میکند و از مزایای فناوری ZK Rollup هم بهره میبرد.
ZK Rollup باعث میشود که صرافی غیرمتمرکز لوپرینگ تسویه حسابهای خود را بهصورت برونزنجیرهای انجام دهن و برخلاف سایر صرافیها مستقیماً روی بلاک چین اتریوم مستقر نشود. این امر موجب کاهش تعداد تراکنشهای ارسالشده به شبکه اتریوم، کاهش ازدحام تراکنشها، افزایش سرعت و کاهش هزینههای معاملاتی میشود.
قیمت توکن بومی شبکه لوپرینگ، یعنی «LRC»، بهشدت تحتتاثیر عملکرد شبکه اتریوم است. بهعبارت دیگر، با افزایش تعداد تراکنشهای اتریوم، کاهش سرعت شبکه و افزایش هزینهها، کاربران بیشتری از راهکارهای مقیاسپذیری مانند لوپرینگ استفاده میکنند.
ایمیوتیبل ایکس (IMX)
ایمیوتیبل ایکس (Immutable X) یک راهکار مقیاسپذیری لایه دوم برای توکنهای غیرمثلی (NFT) در بلاک چین اتریوم است. این پروتکل از ZK Rollup برای افزایش معاملات آنی و حذف هزینههای گس موردنیاز برای استخراج و معامله NFTها استفاده میکند. در این حالت، امنیت کاربران و توکنها هم به خطر نمیافتد.
«IMX» توکن بومی پروتکل ایمیوتیبل ایکس است و معاملهگران میتوانند با معامله و انجام فعالیتهای خاصی این توکن را به دست بیاورند. از «IMX» میتوان برای پرداخت هزینهها، سهامگذاری یا بهعنوان یک توکن حاکمیتی استفاده کرد.
ایمیوتیبل ایکس در مرکز سه بخش مهم صنعت ارزهای دیجیتال قرار دارد: NFTها، ZK Rollupها و بازیها. همین امر باعث شده است که این راهکار آیندهای امیدوارکننده و ارزش بررسی داشته باشد. علاوه بر این، از آنجا که هزینه گس این پلتفرم برای معامله NFTها صفر است، سرمایهگذاران زیادی به سمت آن جذب شدهاند.
پالیگان (MATIC)
شبکه پالیگان (Polygon) یک پروتکل مبتنی بر ZK Rollup برای ایجاد و اتصال شبکههای بلاک چین سازگار با اتریوم است. توسعهدهندگان صنعت ارزهای دیجیتال با استفاده از این پروتکل میتوانند برنامههای غیرمتمرکزی ایجاد کنند که ویژگیهای امنیتی بالای اتریوم و هزینه گس پایین و مقیاسپذیری شبکه پالیگان را با هم داشته باشد.
«MATIC» توکن بومی شبکه پالیگان و ابزاری برای پرداخت کارمزد تراکنشها در آن است. سهامگذاران میتوانند با سهامگذاری این توکن در الگوریتم اجماع سهام درآمد کسب کنند. تهیه منابع اعتبارسنجی تراکنشها و اجرای قراردادهای هوشمند در شبکه، از جمله روشهایی است که با استفاده از آنها میتوان این توکن را به دست آورد.
دلیل اصلی افزایش قیمت «MATIC»، رشد سریع شبکه پالیگان و پروژههای تعاملپذیری است که روی آن راهاندازی شدهاند. این شبکه اخیراً استارتاپ مقیاسپذیری اتریوم میر پروتکل (Mir Protocol) را به قیمت ۴۰۰ میلیون دلار خریداری کرده است. میر پروتکل از سریعترین و پیشرفتهترین فناوری اثبات مبتنی دانش صفر به نام «Plonky2» استفاده میکند که برای انجام سریع فرآیند اثبات و تأیید تراکنشهای بیشتر طراحی شده است.
سیس کوین (SYS)
سیس کوین (Syscoin) یک بلاک چین اثبات کار است که عناصر لایه اوم و لایه دوم را برای توسعه برنامههای غیرمتمرکز در دنیای وب ۳.۰ ترکیب میکند. در این بلاک چین، امنیت بالای بیت کوین و قابلیتهای برنامههای غیرمتمرکز بلاک چین اتریوم (با استفاده از راهکار ZK Rollup) برای ایجاد پلتفرمهایی سریع و امن در دیفای ترکیب شدهاند. هدف پروژه سیس کوین ایجاد پلتفرم برای سازمانهایی است که میخواهند دفتر کل توزیعشدهای بسیار امن، هزینهای کم و مقیاسپذیری بالایی داشته باشند.
از توکن بومی سیس کوین، یعنی «SYS»، برای پرداخت هزینههای این شبکه، وثیقهگذاشتن یک مسترنود برای پاداشها و مشارکت در تصمیمات حاکمیتی استفاده میشود. در این پلتفرم، کاربران میتوانند بیت کوین و «SYS» را بهطور همزمان در فرآیندی به نام استخراج ترکیبی استخراج کنند. اپلیکیشنهای راهاندایشده در شبکه سیس کوین در زمینههای مختلفی همچون وب ۳.۰، متاورس و NFTها فعالیت میکنند. این شبکه با راهکار مقیاسپذیری ZK Rollup میتواند ۲۱۰,۰۰۰ تراکنش در ثانیه را با کارمزدی بسیار پایین پردازش کند.
زیکی سواپ (ZKS)
زیکی سواپ (ZKSwap) یک صرافی غیرمتمرکز است که بر اساس مدل بازارساز خودکار (AMM) ساخته شده است. این صرافی، اولین صرافی است که راهکار مقیاسپذیری لایه دوم را بر اساس فناوری ZK Rollup اجرا میکند و امنیت و مقیاسپذیری بالایی دارد. با استفاده از فناوری ZK Rollup، زیکی سواپ توانسته است بار روی شبکه اصلی اتریوم را کاهش دهد، امنیت بیشتر، هزینه کمتر و توان عملیاتی بالایی داشته باشد و حریم خصوصی معاملهگران را هم حفظ کند.
شبکه زیکی سواپ توسط توکن «ZKS» پشتیبانی میشود. این توکن با توجه به استاندارد «ERC20» ساخته شده است و برای پاداشدهی به کاربرانی از آن استفاده میشود که بفعالیتهایی همچون استخراج و تأیید تراکنشها را انجام میدهند. دارندگان این توکن میتوانند به لیست معاملاتی این صرافی رأی دهند و شبکه آن را اداره کنند.
سوالات پرتکرار مربوط به ZK Rollup
۱. آیا صرافی dxdy از فناوری ZK Rollup استفاده میکند؟
صرافی غیرمتمرکز dYdX یکی از اولین پلتفرمهایی بود که فناوری ZK Rollup را با استفاده از استارک ور (StarkWare) و شبکه استارک نت (StarkNet) به کار گرفت.
۲. آیا پروتکلهای ZK Rollup غیرمتمرکز هستند؟
از آنجا که پروتکلهای ZK Rollup از دانش صفر استفاده میکنند، بهجای تمام دادههای مربوط به تراکنشها، تنها به اثبات اعتبار برای بازیابی دادهها نیاز دارند. علاوه بر این، بهخاطر اینکه دادههای مربوط به اثبات اعتبار در لایه اول ذخیره میشود، این پروتکل میتواند مقیاسپذیری را افزایش دهد و در عین حال، از امنیت و غیرمتمرکز بودن لایه اول را هم استفاده کند. گفتنی است که بلوکهای محاسباتی هم در افزایش تمرکززدایی این پروتکلها تاثیرگذار هستند.
۳. اگر یک تراکنش تقلبی در ZK Rollup تایید شود، تاییدکننده چگونه مجازات میشود؟
تاییدکنندهها قبل از شروع کار خود میبایست مبلغ زیادی را سپردهگذاری کنند. اگر آنها یک تراکنش جعلی را تایید یا ارسال کنند، بخشی از سپرده آنها سوزانده و بخشی بهعنوان پاداش به معاملهگری داده میشود که این تراکنش جعلی را کشف کرده است.
کلام آخر
با افزایش محبوبیت شبکه اتریوم و راهاندازی پروژههای بیشتر در آن، این شبکه با چالشهای مقیاسپذیری مهمی مواجه شده و اهمیت راهکارهای لایه دوم افزایش یافته است. در این میان، پروتکلهای ZK Rollup با فناوری پیشرفته دانش صفر، توانستهند توان پردازشی، امنیت، حریم خصوصی و مقیاسپذیری اتریوم را افزایش و هزینه گس آن را کاهش دهند. پروتکلهای ZK Rollup و تکنولوژی اثبات مبتنی بر دانش صفر نسبتاً نوپا هستند و به گفته صاحبنظران صنعت ارزهای دیجیتال در سالهای آینده میتوانند بهشدت پیشرفت کنند.