معلومات مفصلة عن المشاريع المدمجة في Zkrollup وحالات استخدام Zkrollup الرئيسية

المصدر: أربعة أعمدة ؛

ملخص

• في عام 2023 ، انتقلت Zkrollups من مرحلة البحث إلى مرحلة الإنتاج ، مع مشاريع مثل Starknet و Zksync و Scroll و Polygon Zkevm و Linea التي تطلق حلولها.

• مع تطوير مفاهيم جديدة مثل المعالجات المشتركة وأسواق المثل وطبقة التجميع المشتركة وطبقة ZK ، أصبح النظام الإيكولوجي Zkrollup أكثر كفاءة ولامركزية.

• يتضمن تشغيل Zkrollup ثلاث مراحل رئيسية: التنفيذ ، وتوليد الإثبات ، والتحقق من الإثبات ، وتركز المشاريع المختلفة على تحسين كل مكون في سلسلة التوريد Zkrollup.

• تقوم Zkrollups ، مثل Zksync و Starknet و Merlin و Snarknado ، بتطوير بنيتها التحتية ، لكنها لا تزال في المراحل المبكرة من تحسين سلاسل التوريد.

في عام 2022 ، يوجد Zkrollups بشكل أساسي في مرحلة البحث.2023 يمثل بداية مستقبلهم.العديد من المشاريع ، بما في ذلك Starknet و Zksync و Scroll و Polygon Zkevm و Linea ، وضعت لفة في المنتج.الفوائد واضحة لأنها تتمتع بوقت انهيار أقصر ، قابلية التشغيل البيني الأكثر أمانًا وتكاليف التشغيل المنخفضة مقارنة باللفائف المتفائلة.على الرغم من هذه التطورات ، لا يزال Zkrollups في المرحلة التجريبية مقارنة باللفائف المتفائلة ، وغالبًا ما يتم تغيير خريطة الطريق التكنولوجية.

لذا ، ماذا سيحدث لمستقبل Zkrollups؟غالبًا ما تظهر مصطلحات جديدة مثل المعالجات المشتركة وأسواق المثل وطبقات التجميع المشتركة و ZK في العديد من المشاريع.يتم تطوير Zkrollup بطرق مختلفة ، وفي النظام البيئي Zkrollup ، يتم بناء العديد من المكونات لجعل Zkrollups أكثر كفاءة ولامركزية.إذا فكرنا في كيفية عمل Zkrollups ، فإن العملية تتضمن ثلاث مراحل: التنفيذ ، وتوليد إثبات التنفيذ ، والتحقق من الإثبات.كل مرحلة لديها مشاريع المقابلة.لتلخيص لفترة وجيزة:

• التنفيذ: ZKVM ، المعالج

• جيل الإثبات: سوق إثبات ، مجمع إثبات

• التحقق من الإثبات: طبقة التسوية

كل فئة من هذه الفئات في مراحلها المبكرة ، ولكن عندما تصبح سلسلة التوريد هذه أكثر تطوراً ، سيصبح النظام البيئي Zkrollup أكثر كفاءة.في هذه المقالة ، سوف نستكشف أولاً أساسيات ZK ثم الغوص في المشاريع التي يتم بناؤها في سلسلة التوريد Zkrollup ، وكذلك بعض من Zkrollups الرئيسية في Ethereum و Bitcoin.

1. أساسيات ZKP و Zkrollup

Zkrollup المذكورة في عنوان هذه المقالة هي طريقة رولوب باستخدام دليل المعرفة الصفري (ZKP).إذا واجهت مصطلح إثبات المعرفة صفرًا في النظام البيئي blockchain ، فقد يكون لديك بعض الفهم (إن لم يكن كذلك ، لا تقلق ؛ سيتم شرحه لاحقًا).ومع ذلك ، إذا سألت لماذا وكيفية تطبيق هذه التكنولوجيا على Rollup ، فقد تواجه صعوبة في الإجابة على الفور.

للعثور على الإجابة على هذا السؤال ، سنستكشف في هذا الفصل ما هي البراهين المعرفة و Zkrollup ، وكيف تعمل ، ولماذا تعتبر تقنية ZKP مناسبة للغاية لـ Rollup.

1.1 ما هو ZKP؟

1.1.1 نظرة عامة ZKP

قبل البحث في تفاصيل ZKP ، دعونا نلقي نظرة على المكونات المشاركة في هذه العملية.هناك مكونان رئيسيان:

• دليل:يحتفظ المثل ببيان يريدون إثباته للمقحة أثناء عملية ZKP.

• تَحَقّق:يشارك المدقق في عملية ZKP لتحديد ما إذا كان بيان المثل صحيحًا بناءً على الأدلة المقدمة.

الآن ، دعنا نلقي نظرة على ZKP بالتفصيل.ZKP هي تقنية تشفير يمكن أن يثبت فيها المثل حقيقة محددة دون الكشف عن الحقيقة نفسها أو أي معلومات ذات صلة.ZKP لديه ثلاث خصائص رئيسية: النزاهة ، الموثوقية ، ومعرفة الصفر:

• نزاهة:إذا كان بيان المقيِّم صحيحًا ، فسيكون المدقق مقتنعًا بأن البيان صحيح.

• مصداقية:إذا كان بيان المروحات خطأ ، فلا يمكن للمقيِّم خداع المقيِّد للاعتقاد بأنه صحيح.

• صفر المعرفة:أثناء عملية التدقيق ، لن يحصل المدقق على أي معلومات أخرى باستثناء صحة أو ملاءمة البيان.

1.1.2 مثال ZKP

قد لا يكون من السهل فهمه فقط من خلال النظر في التعريف ، لذلك دعونا نستخدم مثالًا معروفًا “كهف علي بابا” لشرح دليل المعرفة الصفرية.

ضع في اعتبارك السيناريو التالي: في كهف Alibaba ، هناك مساران A و B يتقاربان في عمق الكهف ولكن يتم حظرهما بواسطة باب سري.يدعي Plator (P) أنه يحتوي على المفتاح من خلال هذا الباب السري ، في حين يريد المدقق (V) التحقق من أن P لديه المفتاح.

تتبع عملية التحقق الخطوات التالية: P أدخل الكهف وحدد المسار A أو B.لا يعرف V المسار الذي اتخذته P ، ولكن يمكن أن يطلب من P الخروج عبر مسار معين.إذا كان P لديه مفتاح ، يمكن أن يخرج P من أي مسار.بعد تكرار هذه العملية عدة مرات ، يمكن أن تكون V متأكدة من أن P لديه المفتاح.ومع ذلك ، لن يعرف V أي شيء عن شكل أو طبيعة المفتاح.

ميزات تطبيقه على إثبات المعرفة الصفرية:

• نزاهة:إذا كان P يتبع دائمًا تعليمات V أثناء التكرارات المتعددة ، فيمكن أن يكون V متأكدًا من أن P لديه المفتاح.

• مصداقية:إذا لم يكن لدى P في الواقع مفتاح ، ولكن يكذب بشأنه ، فمن المحتم أن يكون P قادرًا على اتباع تعليمات V ، وبالتالي إثبات أن بيان P خاطئ.

• صفر المعرفة:V مقتنع بتكرارات متعددة بأن P لديه المفتاح ، ولكنه لا يعرف شيئًا عن مظهر أو خصائص المفتاح.

1.2 إذن ما هي Rollup و Zkrollup؟

حتى الآن ، قمنا باستكشاف من أدلة المعرفة الصفرية.ومع ذلك ، يجب أن نتذكر أن تركيز هذه المقالة هو Zkrollups.الآن دعنا نغوص في ماهية Rollups و Zkrollups.

1.2.1 Rollup نظرة عامة سريعة

Rollup هو حل تمديد الطبقة 2 يعالج المعاملات على blockchain Layer 2 ثم ينشر حالة Rollup إلى blockchain Layer 1 للتسجيل والإدارة.

كان هناك العديد من المقترحات لحل مشكلة التوسع في Ethereum.كان أقدم واحد هو التقويم ، والذي كان يقسم شبكة Ethereum إلى عدة “شظايا” أصغر لتحسين إنتاجية المعاملات بشكل كبير.على غرار كيفية تعامل أجهزة الكمبيوتر المتعددة في مهام في وقت واحد ، فإن Sharding يتيح شبكة Ethereum من معالجة المزيد من المعاملات بسرعة وكفاءة.

على الرغم من العديد من الفوائد ، تخلى مطورو Ethereum بشكل مباشر بسبب المخاوف بشأن المركزية المحتملة والتحديات التقنية ، مما أدى إلى الكمون.بدلاً من ذلك ، تبنوا مقاربة للتخطي غير المباشر من خلال حل الطبقة 2.في هذه الطريقة ، تسمى عملية نقل الدُفعات بيانات المعاملة إلى الطبقة 1.حاليًا ، هما Rollup و Zkrolups المتفائلة هما النوعان الرئيسيان الذي يقود النظام الإيكولوجي.

1.2.2 لماذا ZK Proof و Rollup مباريات مثالية

الفرق بين Zkrollups و Rollups المتفائلة هو أنه يستخدم إثبات الصلاحية بدلاً من إثبات الاحتيال.يستخدم Zkrollups ZK-SNARK أو ZK-STARK لضغط كميات كبيرة من المعاملات في دليل ووثائق صغيرة واحدة والتحقق من blockchain الطبقة 1.على عكس التدحرج المتفائل ، فإن هذا النهج يحسن بشكل كبير من سرعة المعالجة والكفاءة ولا يتطلب فترة نزاع لنتائج الخطأ.

إن الطبيعة غير التفاعلية لإثبات المعرفة الصفرية أمر بالغ الأهمية لكفاءة وراحة Zkrollups.يتيح لـ Rollups إدارة عمليات Rollup بشكل مستقل ، مما يزيد من الكفاءة عن طريق تجميع بيانات المعاملة إلى الطبقة 1 بناءً على جدولها الزمني.يمنع هذا النهج غير التفاعلي الكمون المحتملين وعدم الكفاءة التي يمكن أن تحدث مع المزيد من العمليات التفاعلية بين الطبقة 1 و Rollup.

البساطة هي عامل رئيسي آخر في فعالية Zkrollups.يمكن لـ ZK-Snarks و ZK-Starks ضغط كميات كبيرة من البيانات إلى أدلة صغيرة ، مما يضمن الكفاءة الاقتصادية عند إرسال بيانات المعاملة إلى طبقة أكثر تكلفة ولكن أكثر أمانًا.تتيح إمكانية الضغط هذه ZkRollups معالجة المعاملات المتعددة كدفعة واحدة ، مما يعزز بشكل كبير من قابلية التوسع للطبقة 1 مع تزويد المستخدمين ببنية تحتية أكثر فعالية من حيث التكلفة في بيئة Rollup.

1.2.3 تشغيل Zkrollup

دعونا نستكشف كيفية عمل Zkrollup وما هي المكونات المتورطة.يتم تشغيل Zkrollup بشكل أساسي بواسطة مكونين:

• المتسلسل:يقوم Sequencer بجمع ومعالجة المعاملات التي تحدث في الطبقة 2 ويقدم نتائج المعالجة إلى الطبقة 1.في حين أن بعض مشاريع Rollup لديها كيانات مستقلة لفرز وتوليد أدلة صلاحية ، فإننا نتعامل معها هنا كأدوار مزيج للبساطة.

• عقد رولب:عقد Rollup هو عقد ذكي على الطبقة 1 يحدد حالة ومعاملات Rollups.يتلقى ، ويخزن ، ويتحقق من البيانات المقدمة من المتسلسل ، وضمان التخزين والإدارة المناسبة بعد التحقق من البيانات.

عملية تشغيل Zkrollup كما يلي:

• [Sequencer & lt ؛ & gt ؛قم بتجميع المعاملات المتعددة التي تم تنفيذها على الطبقة 2 في دفعة ، وتنفيذ كل معاملة في الدفعة ، وإنشاء جذر حالة يسجل تغيير الحالة الجديدة.

• [Sequencer & lt ؛ & gt ؛استخدم جذر الحالة الجديد لتوليد دليل على الصلاحية لإثبات صحة جذر الحالة.يضمن هذا الدليل تنفيذ جميع المعاملات داخل الدفعة بشكل صحيح دون الكشف عن تفاصيل كل معاملة.

• [Sequencer & lt ؛ & gt ؛يتم تقديم إثبات الصلاحية المتولد ، جذر الدولة وبيانات المعاملة المخفية إلى عقد Rollup Layer 1.يتحقق عقد Rollup من البيانات المقدمة.

• [Sequencer & lt ؛ & gt ؛يتلقى عقد Rollup Layer 1 إثبات الصلاحية وجذر الحالة ومعاملة التحقق من جهاز التسلسل.يقوم بالتحقق من صحة البيانات ، ويقوم بتحديث جذر الحالة ، ويخزن بيانات معاملة التحقق إذا لم تكن هناك مشكلة.إذا تم العثور على المشكلات ، لم يتم تنفيذ إجراءات التحقق والإجراءات المخزنة.

2. نظرة عامة على سلسلة التوريد Zkrollup

من وجهة نظر الطيور ، دعونا نلقي نظرة على كيفية عمل سلسلة التوريد بأكملها من Zkrollups.يتضمن Zkrollups ثلاث عمليات رئيسية: التنفيذ ، وتوليد الإثبات ، والتحقق.

• ينفذ:يحدث هذا خارج السلسلة ، حيث يتم تنفيذ المعاملات على دفعات على شبكة Rollup منفصلة ، وبالتالي تحديث حالة Rollup.

• جيل الإثبات:تجميع دفعة المعاملة ومدخلات جذر الحالة.معاملات معالجة مسار الإثبات ، يولد أدلة ZK موجزة ، دليل تشفير على صحة انتقالات الحالة دون الكشف عن البيانات.

• التحقق من الإثبات:يتم تقديم إثبات ZK والبيانات ذات الصلة إلى عقود المدقق على طبقة التسوية (بشكل رئيسي Ethereum) للتحقق.إذا كان ذلك صالحًا ، فإن عقد Rollup يقوم بتحديث حالته لتعكس ما بعد الحالة الجديدة ويكمل التغييرات بعد مخزن مؤقت لوقت قصير.

هناك مشاريع على وجه التحديد لكل عملية لجعل Zkrollups تعمل بشكل أكثر كفاءة.في القسم التالي ، دعنا نتعرف على ماهية كل عملية والمشاريع التي تعمل عليها.

2.1 التنفيذ – تنفيذ في مسار ZK

يتم تنفيذ التنفيذ بشكل منفصل عن طبقات التسوية ، ويتم إجراء الحساب على جهاز منفصل ، ويتم إنشاء دليل التنفيذ في مسار ZK.يمكن تقسيم بيئة التنفيذ هذه إلى جزأين: ZKVM والمعالجة المشتركة.

2.1.1 ZKVM

المصدر: مشروع Foresight: ZK ، ZKVM ، ZKEVM ومستقبلها |

ZKVM (الجهاز الظاهري للمعرفة الصفرية) هو جهاز افتراضي متخصص مصمم لإجراء الحسابات وإنشاء أدلة معرفة صفرية للتحقق من صحة هذه الحسابات دون الكشف عن البيانات الأساسية.هناك عدة أنواع من ZKVM ، تم تصميم كل منها على أجهزة افتراضية ولغات برمجة محددة.فيما يلي بعض فئات هذه العناصر:

• ZKEVM:تم تصميمه لتكرار بيئة EVM مع الجمع بين إمكانات إثبات المعرفة الصفرية.هذا يتيح للعقود الذكية Ethereum الحالية و DAPPs المنفذ بسلاسة إلى rollup المستندة إلى ZKEVM.ومع ذلك ، نظرًا لتعقيد تطوير طرق ZK لـ EVM وترقياتها المتكررة ، فإن EVM النقي لديه مشاكل التوافق.

• الغرض العام ZKVM على أساس RISC-V و MIPS:ZKRISC هو تطبيق محدد لـ ZKVM تم تطويره بواسطة RISC Zero.تم تصميمه كغرض عام ZKVM يمكنه إجراء حسابات تعسفية وإنشاء أدلة المعرفة صفرية.يسمح بنشر لغات البرمجة مثل C و Python و Rust ويولد دليل على التنفيذ.

• كيروفم:تم تصميم VMs القاهرة لتحسين توليد إثبات صحة تنفيذ البرنامج.على عكس حلول ZKEVM التي تركز على جعل EVM متوافقًا مع Rollup ، تم تصميم القاهرة VM من البداية لزيادة كفاءة مثبتة بشكل صارخ.يتيح هذا النهج أداءً أفضل وقابلية التوسع دون تقييد EVM.ومع ذلك ، هناك عقبات أمام بناء dapps لأن المطورين بحاجة إلى تعلم لغة جديدة.

2.1.2 المعالج

المصدر: Phala’s Path 2024: المعالجات المشتركة لـ blockchain – الذكاء الاصطناعي ، والسنانير والدينف

يتم تطوير المعالجات المشتركة كمعالجات خارج السلسلة للمساعدة في الحوسبة المحددة.على سبيل المثال ، تدير وحدة معالجة الرسومات (GPU) الكمية الكبيرة من الحوسبة المتوازية المطلوبة لتقديم ثلاثية الأبعاد ، مما يسمح لوحدة المعالجة المركزية المركزية بالتركيز على المعالجة للأغراض العامة.في هذا المعنى ، تدعم المعالجات المشتركة blockchain للتنفيذ المعقد ، وهو مكلف على blockchain.تم تصميم كل نوع من المعالجات المشتركة لزيادة كفاءة التعامل مع أعباء العمل المخصصة.

من خلال الاستفادة من ZKP ، يمكن للمعالجات المشتركة تنفيذ الحوسبة غير الموثوقة وغير الموثوقة ، وضمان صحة النتائج وسلامة النتائج دون تسرب البيانات الحساسة.بعض المشاريع المعروفة تشمل:

• البديهية:تقوم Axiom بتطوير نظام “ZK Coprocessor” يسمح للعقود الذكية بالاستعلام عن بيانات blockchain التاريخية وإجراء حسابات معقدة خارج السلسلة مع الحفاظ على خصوصية البيانات وسلامتها من خلال ZKP.

• عقود PHAT (شبكة Phala):PHAT Contracts هو معالج تعاوني يعزز قابلية التوسع ، ويمكّن الخبرة الخالية من الغاز ، ويدعم وظائف متعددة السلسلة ويوفر وصولًا آمنًا إلى البيانات خارج السلسلة لـ DAPPs.

2.2 جيل الإثبات – إنشاء دليل على المعرفة الصفرية

لإثبات صحة انتقال الدولة ، يقوم مشغل Rollup (Proverb) بإنشاء ZKP.يؤكد هذا الدليل أن جذر الحالة الجديد يتم حسابه بشكل صحيح من الحالة السابقة.نظرًا لأن توليد ZKP يتطلب كمية كبيرة من موارد الحوسبة ، فهناك قيود في عملية توليد الإثبات ، خاصة بالنسبة لدفعات المعاملات الكبيرة أو العقود الذكية المعقدة.قد يحد هذا من إنتاجية Zkrollups وأنواع التطبيقات التي يمكن أن تدعمها بشكل فعال.

علاوة على ذلك ، نظرًا لأن الكيانات التي تولد أدلة ZK تتطلب خبرة في هذا المجال وتحتاج إلى الحفاظ على تحديث الأجهزة ، يمكن أن تكون تكاليف الإدارة مرتفعة ، ناهيك عن خطر المركزية.لذلك ، تم إحراز بعض التقدم في هذا المجال لجعله أكثر كفاءة.تنقسم هذه الطريقة إلى جزأين: إنشاء سوق لتوليد دليل على الاستعانة بمصادر خارجية لعملية التوليد ، وإنشاء طبقة تجميع لجعلها أكثر فعالية من حيث التكلفة.

2.2.1 إثبات توليد السوق

المصدر: جيفولوت مقدمة |

تشمل الميزات الرئيسية التي يوفرها سوق الإثبات توليد الإثبات اللامركزي ، وآليات المزاد ، واستخدام الأجهزة وكفاءة التكلفة.يقدم التطبيق طلبًا إثباتًا للشبكة ، ويستخدم Plator أجهزة توليد الإثبات للرد عليها للتأكد من معالجة طلب الإثبات بشكل فعال.تتطابق آلية المزاد مع هذه الطلبات مع قائد المصابين ، مما يتيح تسعير الإثبات التنافسي.بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الممتلكات أجهزة مخصصة ، وتقليل تكاليف الإثبات ، ويسمح السوق اللامركزي بتجميع طلبات الإثبات من تطبيقات مختلفة ، وبالتالي تحسين استخدام الأجهزة وفعالية التكلفة.

يثبت أن السوق يضمن أيضًا مقاومة المراجعة والنهاية السريعة ، وينفذ آلية تعهد.يضمن السوق مقاومة المراجعة قصيرة الأجل ، وبالتالي فإن عرض المثل ليس محظورًا أو تجاهلًا بشكل غير عادل.يجب أن يكون المصنّعون من الشبكة لمنع النشاط الخبيث وضمان موثوقية الشبكة وسلامتها.

أخيرًا ، يستخدم السوق وفورات الحجم.إن تنسيق توليد ZKP على نطاق واسع يقلل من تكاليف المستخدمين النهائيين.يمكّن تدفق ترتيب الإثبات المجمعة المصممين من الاستثمار في البنية التحتية أكثر كفاءة.نظرًا لأنه يمكن تجميع الأدلة للتحسين ، يمكن أن تستفيد التطبيقات أيضًا من انخفاض تكاليف التحقق من صحة السلسلة.بعض المشاريع تشمل:

• شبكة موجزة:تقوم Labs Evalicting بتطوير سوق المثل اللامركزي كجزء من شبكتها المختصرة لإنشاء بروتوكولات موحدة لـ ZKP.سيسمح هذا السوق للتطبيقات بالاستعانة بمصادر خارجية لتوليد دليلها على شبكة مخصصة من المراسلين ، مما يوفر حلولًا أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة للأنظمة المستندة إلى ZKP.ستعمل سوق Prover من خلال آلية مزاد يطابق طلبات إثبات التطبيق لمجموعة مختلفة من الأمثال.

• = الأساس= NIL.يسمح هذا السوق لطلبي الإثبات (مثل التطبيقات) بالاستعانة بمصادر خارجية لتوليد ZKPROOf إلى منتجي الإثبات المخصصين.أثبت أن السوق يعمل على نظام قاعدة بيانات الأساس ؛

• جيفولوت:Gevulot ليس سوقًا تقليديًا ، ولكنه طبقة دليل لا مركزية من مجموعة وحدات.إنها طبقة blockchain بدون إذن وقابلة للبرمجة مصممة خصيصًا لنشر أنظمة الإثبات كبرامج على السلسلة.على عكس سوق المثل النموذجي ، يسمح Gevulot للمستخدمين بنشر برامج المثل والمقحة مباشرة على blockchain ، على غرار نشر العقود الذكية على Ethereum.يمكّن هذا النهج التطبيقات من الاستفادة من البراهين اللامركزية دون الحاجة إلى توجيه شبكة المثل أو الاعتماد على الحلول المركزية.

2.2.2 التجميع إثبات

المصدر: دليل على ذلك: دليل مشترك ، تجميع دليل وسوق إثبات – Delphi Digital

تجميع ZKP هو تقنية تجمع بين ZKPs متعددة في دليل واحد يقلل من التكلفة الإجمالية للتحقق من صحة هذه البراهين في السلسلة.هذا مفيد بشكل خاص لـ Rollup ، الذي يعتمد بشكل كبير على ZKP.تشمل بعض العناصر البارزة:

• Polygon Agglayer:ويهدف إلى تحقيق قابلية التشغيل المتداخل السلس بين حلول L2 في النظام الإيكولوجي المضلع من خلال الاستفادة من ZKP المجمعة وعقود الجسر الموحدة (Lxly Bridge).يضمن إثبات التجميع أن حالة سلسلة التبعية تتفق مع الحزمة ، مما يمنع حالة التدحرج غير الصالحة من المستقر على Ethereum (إذا كانت تعتمد على الحالة غير الصالحة لسلسلة أخرى).

• نبررا:تجميع المنتجات العالمية للمنتج (UPA) هو بروتوكول يستخدم لتجميع ZKP.يمكن لـ Nebra’s UPA تجميع البراهين من طرق مختلفة وأنظمة إثبات وأطراف ، مما يقلل من تكاليف غاز التحقق من الصحة بأكثر من 10 مرات.عملت Nebra مع مشاريع مثل AltLayer لدمج UPA في حلول Rollup الخاصة بهم ، مما يتيح لمستخدمي Altlayer و DAPPs الاستفادة من التكاليف بشكل كبير.

• مختبرات الإلكترون:طورت مختبرات الإلكترون الكم ، وهي طبقة تجميع تستخدم ZK لتجميع البراهين من بروتوكولات مختلفة ومخططات إثبات مختلفة في “دليل فائق”.ثم يتم التحقق من هذا الدليل الفائق على Ethereum ، وتبادل تكلفة التحقق من البروتوكولات المتعددة وتوفير التحقق الأرخص لبروتوكول واحد.

2.3 التحقق من الإثبات

عملية توليد الإثبات في Zkrollups مكثفة للغاية من الناحية الحسابية.ومع ذلك ، يتم التحقق من هذه الأدلة على Mainnet Ethereum مع وزن خفيف نسبيا ، لتحقيق قابلية التوسع مع الحفاظ على أمان blockchain الأساسي.

ZK التحقق من العقود الذكية في Ethereum تستخدم خوارزميات تشفير فعالة للتحقق من أدلة الصلاحية.إذا ثبت أنه صالح ، فإن انتقال الحالة المقترح صحيح ويتم قبول جذر الحالة الجديد ، وبالتالي تحديث حالة Rollup على mainnet.توفر بعض المشاريع (مثل الطبقة المحاذاة) التحقق بشكل أسرع وأرخص من خلال الاستفادة من المدققين في Ethereum.

2.3.1 طبقة المحاذاة

المصدر: Whitepaper.AlignedLayer.com

الطبقة المحاذاة هي طبقة التحقق من ZKP وطبقة التجميع مصممة ل Ethereum.بصفتها خدمة التحقق النشط eigenlayer (AVS) ، فإنها تستفيد من الأمن الاقتصادي لـ Ethereum من خلال عملية تسمى “الاسترداد” لضمان التحقق من ZKP بدقة وتسويتها على ethereum blockchain.

توفر الطبقة المحاذاة وضعين مختلفين لتلبية الاحتياجات المختلفة.تم تحسين الوضع السريع للحصول على الحد الأدنى من تكاليف التحقق والكمون المنخفض ، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب التحقق من إثبات سريع وفعال من حيث التكلفة.من ناحية أخرى ، يستخدم Slow Mode تجميع إثبات للاستفادة الكاملة من ضمانات أمان Ethereum ، وبالتالي توفير أمان شامل.يسمح هذا النهج ذو الوضع المزدوج للطبقة المحاذاة بتوفير حلول مرنة توازن السرعة والأمان بناءً على المتطلبات المحددة لحالات الاستخدام المختلفة.

3. تحليل Zkrollups

كما هو مذكور في القسم 2 ، تعمل المشاريع المختلفة على تحسين سلسلة التوريد Zkrollup.دعونا نلقي نظرة فاحصة على أبرز مشاريع Zkrollup في الإنتاج ، وخاصة مشاريع متوافقة مع EVM Zksync و Starknet ، ومشاريع Merlin المتوافقة مع Bitcoin و Snarknado.

3.1 Zksync

Zksync هو حل Zkrollup تم تطويره بواسطة Matter Labs لحل تحديات قابلية التوسع التي تواجهها شبكة Ethereum.بينما ركزت Zksync في البداية على تحجيم Ethereum ، فإن طموحاتها تتجاوز بكثير حل L2.تتصور Matter Labs Zksync كأساس للنظام الإيكولوجي الشامل للسلسلة ، بهدف توصيل مختلف التجمعات المستندة إلى ZkSync بسلاسة.لتحقيق ذلك ، تقوم ZkSync بتطوير بيئة متعددة السلسلة معقدة ولكنها سهلة الاستخدام تتضمن تقنية Zkrollup وسلسلة ZK و Hyperbridge.دعونا نلقي نظرة على كل مفهوم.

3.1.1 Zkrollup – تحسين الكفاءة الاقتصادية

تتبنى Zksync تقنية Zkrollup استنادًا إلى ZK-Snark ، وطريقة توليد الإثبات والتحقق من ZK-Snark ، والتي لها حجم دليل صغير وسرعة التحقق السريعة.ومع ذلك ، مع تسليط الضوء على مزايا ZK-STARK مثل مقاومة الكم والمعالجة واسعة النطاق ، تحاول ZKSYNC أيضًا استخدام ZK-STARK ، مثل نظام توليد الإثبات الذي يسمى “Boojum” ، والذي يستخدم طريقة ZK-Stark لأداء جيل إثبات.

3.1.2 المكونات الهيكلية

• المتسلسل:يقوم جهاز التسلسل في Zksync بترتيب ومعالجة المعاملات وفقًا لقواعد محددة.يتضمن Sequencer Prover ، الذي يولد بيانات الإثبات والمعاملات التي لا يمكن عرضها بالتفصيل ويرسلها إلى الطبقة 1.

• Prover:يستخدم Prover in Zksync ZK-Snark لإنشاء أدلة.يتم التحقق من الدليل الذي تم إنشاؤه بواسطة عقد Rollup على الطبقة 1.

• مستعمرة:يتم التحقق من ZkSync باستخدام البيانات التي تم إنشاؤها على الطبقة 2 وتحديثها في العقد الذكي Layer 1.إذا كانت هناك مشكلة في التحقق ، فلن يتم تحديث المعاملات في الدفعة المصابة.هذه العملية معيارية ، وسيقوم ما يلي بتقديم كل سلسلة ZK لتوصيل عقود ذكية واحدة أو أكثر.

3.1.3 ZK سلسلة

سلسلة ZK عبارة عن blockchain تتجاوز الطبقة 2 ، بما في ذلك البنية التحتية التي توفرها Zksync.يطلق عليه Transcending Layer 2 لأن Zksync يعتمد بنية هرمية غير مقيدة ، بما في ذلك الهياكل الكسرية مثل L3.

سلسلة ZK الأكثر شهرة هي عصر Zksync الذي صممه Zksync.إنه متوافق مع EVM ويسمح بنشر DAPP بسيط.ومع ذلك ، بالنسبة لهدف النظام الإيكولوجي المتقاطع في Zksync ، فإن العلاقة بين سلاسل ZK المختلفة أمر بالغ الأهمية.يركز Zksync على كيفية التواصل مع سلسلة ZK المستقبلية الأخرى.

مثال على استخدام بيئة سلسلة ZK هو Hyperbridge.مع Hyperbridge ، يمكن للمستخدمين إرسال جميع الأصول من سلسلة الارتباطات إلى محفظة خاصة بهم.عندما يحتاج المستخدمون إلى استخدام الأصول على سلسلتهم ، تسهل أجهزة الرابطة سد الأصول وتدميرها وإصدارها.

على سبيل المثال ، إذا كنت تستخدم uniswap عبر السلسلة والمستخدم في سلسلة Era.zksync يريد استرداد 1 eth إلى 10000 dai ، فإن العملية هي كما يلي:

• قم بإنشاء معاملة “1 ETH → 10،000 DAI” من محفظة سلسلة Era.zksync.

• ينقل المكرر 1 ETH إلى Uni.Chain ويسترده لـ 10000 DAI.

• ثم يقوم المكرر بنقل 10000 DAI إلى سلسلة Era.zksync.

• وبهذه الطريقة ، يمكن للمستخدمين إجراء معاملات عبر السلسلة بسهولة باستخدام بيئة Zksync دون الحاجة إلى معرفة المزيد عن السلاسل الأخرى.

3.1.4 توافق EVM

يدعي Zksync حاليًا توافق 99 ٪ مع الصلابة و Vyper.في البداية ، دعمت Zksync الزنك الشبيهة بالصدأ لتحقيق زكيفم أكثر ملاءمة وكفاءة.ومع ذلك ، قاموا بتحويل تركيزهم إلى توافق الصلابة ، مع توقف تطوير الزنك منذ سبتمبر 2021 لضمان التحسين الكامل.

3.2 Starknet

يشبه StarkNet Zksync ، وكلاهما حلول Layer 2 تعتمد على Zkrollup ، لكن كومة التكنولوجيا والتكنولوجيا الداخلية مختلفة.تجدر الإشارة إلى أنه يستخدم ZK-STARK بدلاً من ZK-SNARK ويستخدم لغة العقد الذكي الخاص به.

3.2.1 ZK Rollup – التركيز على معالجة Rollup عالية السعة

يستخدم StarkNet ZK-STARK لإنشاء والتحقق من البراهين المتعلقة بـ Rollup.على غرار Zksync ، فإنه يستخدم فقط تغييرات الحالة الأمامية والخلفية لإدارة بيانات Rollup بشكل أكثر كفاءة في المستوى 1.

بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لتبني ZK-STARK ، فإنه يستفيد من بيئة غير موثوقة والقدرة على معالجة أعداد كبيرة من المعاملات في وقت واحد.هذا يجعل StarkNet الخيار الأول لـ Defi Defi Defi عالية التجارة أو ألعاب DAPPs.

3.2.2 الميزات الهيكلية

من الناحية الهيكلية ، يتبنى Starknet بنية مماثلة ل Zkrollups الأخرى.ولكن ما يجعل الأمر مختلفًا هو الاستفادة من نموذج إثبات ZK-STARK Zero-knowled ويحافظ على توافق EVM من خلال لغة البرمجة الخاصة به القاهرة.

المصدر: Starknet Architecture: نظرة عامة

• المتسلسل:يلعب Sequencer in StarkNet دورًا حاسمًا في إدارة التحقق من المعاملات وتنفيذها واقتراح الكتل.وظيفتها الرئيسية هي زيادة المعاملات العملية.يتم تقييد المعاملات التي لم يتم التحقق منها بواسطة Sequencer ، ويتم تضمين المعاملات التي تم التحقق منها فقط في الكتلة.يتضمن جهاز التسلسل أيضًا إثباتًا مسؤولًا عن إرسال بيانات Rollup المكتملة إلى الطبقة 1.

• دليل:يستخدم المورمون في StarkNet ZK-STARK لإنشاء أدلة.أثناء عملية توليد الإثبات ، يحتفظ الإثبات بكل خطوة تنفيذ المعاملة لإنشاء تتبع تنفيذ وتتبع تغييرات الحالة في سلسلة L2 ، وتسجيل Diff.تتطلب عملية توليد الإثبات قدرًا كبيرًا من موارد الحوسبة وهي مصممة لدعم المعالجة المتوازية ، مما يتيح للمدرب المتعدد تقسيم العمل وتنفيذ المهام في وقت واحد.

• مستعمرة:يتم نقل البيانات التي تم إنشاؤها على الطبقة 2 إلى الطبقة 1 (مثل Ethereum) ، حيث تقبل المكونات المعاملات وإدارة الاختلافات الإثبات والدولة.تتم معالجة هذه المكونات من خلال عقدين ذكيين: عقد المدقق وعقد StarkNet Core.يحلل عقد التحقق من صحة الدليل الذي تم استلامه من المستوى 2 ويمارس حق النقض على المعاملة إذا تم العثور على أي مشكلة.إذا تم تأكيد صحة الدليل ، يتم نقلها إلى عقد StarkNet Core ، الذي يقوم بتحديث سلسلة الطبقة 1 مع تغييرات الحالة المقدمة.سيتم إضافة حالة التحديث هذه إلى كتلة سلسلة الطبقة 1 ، والتي ستتأثر بالطبقة 1 بمجرد أن تمر الكتلة خلال عملية الطبقة 1.

3.2.3 توافق EVM

تقوم StarkNet بتطوير مسار توافق EVM الفريد الخاص بها من خلال لغة القاهرة.لنشر عقود ذكية على StarkNet ، يجب استخدام القاهرة.في حين أن القاهرة لا تدعم العديد من ميزات الصلابة حتى الآن ، في حين أن مطوري القاهرة يتزايد ، إلا أنه لا يزال يتخلف عن الصلابة في حجم المجتمع والتبني.

القاهرة ، لغة العقد الذكي في StarkNet ، ترث وظائف الصدأ.تم تحسينه لتوليد إثبات ZK-STARK ، ويمكنه تنفيذ وإنشاء أدلة على العقود الذكية بكفاءة.يتيح لك التغلب على الحواجز التي تحول دون استخدام القاهرة نشر وتنفيذ العقود الذكية في بيئة أفضل وتجميع البيانات إلى الطبقة 1 بشكل آمن.

يحدد الجدول التالي الاختلافات الرئيسية بين القاهرة والصلابة.

3.3 سلسلة ميرلين

سلسلة Merlin هي حل Layer 2 Zkrollup قائم على Bitcoin تم تطويره بواسطة Bitmap Tech ، والذي يركز بشكل أساسي على Ethereum.تعتمد سلسلة Merlin على تقنية Polygon Zero-knowled Proof ، والتي تتمتع بميزة توافق EVM ، مع تخزين بيانات Rollup بأمان إلى Bitcoin L1.وبهذه الطريقة ، تهدف سلسلة Merlin إلى زيادة السيولة وتوسيع النظام الإيكولوجي داخل شبكة Bitcoin ، بما في ذلك BTC ، مع شعار “Make Bitcoin مرة أخرى”.

3.3.1 Zkrollup – نهج هجين لميزات البيتكوين

تستخدم سلسلة Merlin تقنية Zkrollup التي تجمع بين ZK-Snark و ZK-Stark.في البداية ، نظرًا للخصائص الهيكلية لشبكة Bitcoin ، لا يمكن التحقق من ZKP مباشرة على شبكة Bitcoin.ومع ذلك ، بعد ترقية Taproot ، يصبح التحقق الجزئي ممكنًا.تستخدم سلسلة Merlin Taproot لتسجيل بيانات Rollup خارج السلسلة وإثبات البيانات التي تم إنشاؤها على شبكة Bitcoin.

في سلسلة Merlin ، يكون Zkprover مسؤولاً عن التحقق من صحة بيانات المعاملة وإنشاء أدلة بناءً على البيانات التي تم التحقق منها.مراحل هذه العملية هي كما يلي:

• تقوم عقدة تسلسل سلسلة Merlin بتخزين معلومات الحالة الحالية في قاعدة البيانات.

• ترسل عقدة التسلسل المعاملة إلى Zkprover.

• تصل ZKProver إلى قاعدة البيانات لاسترداد البيانات المطلوبة للتحقق من المعاملة.

• بمجرد أن تكمل ZKProver التحقق من المعاملة ، فإنه ينشئ دليلًا ويرسله إلى عقدة التسلسل.

تتضمن العملية عدة خطوات.أولاً ، استخدم ZKEVM استنادًا إلى لغة تجميع ZK (ZKASM) التي طورها فريق ZKEVM Polygon للتحقق من المعاملات ومعالجتها.يتم بعد ذلك تجميع البيانات التي تم إنشاؤها وضغطها باستخدام قدرة معالجة القدرات العالية من ZK-STARK لتحسين الكفاءة الاقتصادية للفة.أخيرًا ، يتم استخدام ZK-Snark لإنشاء أدلة تنتج حجمًا ثابتًا ثابتًا.ثم يتم التحقق من البيانات والبراهين التي تم إنشاؤها في بيئة شبكة Oracle Merlin غير المركزية وتم تحميلها على شبكة Bitcoin عبر Taproot.

3.3.3 الترقية المستقبلية: دليل على الاحتيال على السلسلة

في حين يبدو أن Zkrollup يتم تطبيقه جيدًا على حل L2 للنظام الإيكولوجي Ethereum (كما هو موضح في القسم 3.2.1) ، فإنه في حد ذاته لا يضمن صحة ودقة المعاملات داخل الرول.لسد الفجوة الناتجة عن الاختلافات في بنية شبكة Bitcoin ، تخطط سلسلة Merlin بشكل فريد لإدخال آلية منع الاحتيال على السلسلة مماثلة للفة الضوئية.

تعمل آليات الوقاية من الاحتيال على السلسلة في العلاقة بين مقترحات بيانات Rollup والمنافسين.إذا كان المنافس يعتقد أن بيانات Rollup غير صحيحة ، فيمكنهم تحدي بيانات المعاملات ومعلومات حالة ZK وإثبات ZK تم تحميله على شبكة Bitcoin.لا تتطلب معظم معاملات L2 إعادة توحيد على شبكة Bitcoin (L1) ، ولكن إذا تم رفع التحديات مقابل بيانات Rollup المقترحة مسبقًا ، فيجب إعادة تنفيذ البيانات والمعاملات.إذا تم العثور على شخصية على خطأ ، فسيتم معاقبتها.

3.3.4 توافق EVM

تقوم سلسلة Merlin بتنفيذ توافق EVM باستخدام ZKEVM المستند إلى ZKASM في ZKPROVER.يتيح ذلك تنفيذ العقود الذكية التي تم تطويرها باستخدام أدوات تطوير Ethereum الحالية والبنية التحتية للتنفيذ على شبكة Bitcoin ، مما يوفر ميزة تمديد قدرات Ethereum إلى Bitcoin.

3.4 Snarknado

Snarknado هو حل Layer 2 قائم على Bitcoin الذي تم تنفيذه بواسطة Alpen Labs باستخدام ZK-Snark.يهدف Alpen Labs إلى الاستفادة من Snarknado لجعل blockchain يركز أكثر على التحقق بدلاً من الحوسبة ، مما يتيح قابلية التوسع والكفاءة في النظام البيئي Bitcoin.

3.4.1 Zkrollup – خليفة BitVM

Snarknado هو نموذج معدّل تم تحسينه بشكل أكبر لـ ZK-Snark ، والذي يعتمد على بنية تردد المثل المستخدمة في طريقة التفاؤل BitVM.هذا يجعله أداءًا بحوالي ثماني مرات مقارنة بـ BITVM.ومع ذلك ، لا يزال لا يفي بميزة BITVM2 مما يسمح لأي شخص بالتحدي ، حيث يحد Snarknado حاليًا من قدرات التحدي للأدوار المسموح بها.

3.4.2 الخصائص الهيكلية

طريقة التحقق من الإثبات – كثير الحدود الحجم الثنائي

يتيح استخدام ZK-Snark Snarknado إدارة بيانات Rollup وبيانات الإثبات على Bitcoin بحجم دليل أصغر ، ولكن قيود Bitcoin على الحسابات المعقدة تتطلب تحسين التحقق من الإثبات.يحل Snarknado هذه المشكلة باستخدام التحول متعدد الحدود الثنائي لإثبات البيانات.يتم تنفيذ عملية التحقق من خلال حسابات على السلسلة الممكّنة عن طريق ترقية Taproot.

عندما يتلقى المثل تحديًا ، يكشفون عن بعض البيانات المطلوبة للتحدي وإجراء عملية التحقق مع المنافس.يتم استخدام طريقة متعدد الحدود الثنائية للتحقق ، وتحديد الدور (المثل أو المنافس) خاطئ.

3.4.3 Snarknado مع BitVM أو BitVM2

لدى Snarknado العديد من أوجه التشابه مع BitVM ، خاصةً كنقطة منتصف بين BitVM و BitVM2.إذن ، ما هو الفرق بينهما؟(نظرًا لأن BITVM2 هو نموذج أكثر تقدماً من BITVM ، ستركز المقارنات بشكل أساسي على BITVM2.)

أولاً ، النظر في استخدام الموارد الداخلية لبيتكوين.يعرض BITVM2 بطبيعته زيادة خطية في استخدام الموارد على السلسلة ، في حين أن Snarknado يقلل من هذه الزيادة إلى مستوى الجذر التربيعي ، مما يؤدي إلى تحسين استخدام الموارد على السلسلة.هناك اختلاف آخر هو إمكانية الوصول إلى الشخصيات التي يمكن أن تصدر تحديات.في حين أن Snarknado يحد من التحديات التي تواجه الأدوار المسموح بها ، فإن BitVM2 يسمح لأي شخص بإصدار تحديات دون إذن.

3.4.4 توافق EVM

وفقًا لأحدث السجلات من Alpen Labs ، لم يتم دعم توافق EVM رسميًا ولا توجد حاليًا أي خطط مستقبلية لتوافق EVM.

4. النظر إلى المستقبل

إذا نظرنا إلى الوراء في Zkrollups Mainnet الذي تم إطلاقه مؤخرًا ، نرى Zksync Era في أغسطس 2023 و Polygon Zkevm في ديسمبر 2023.لم يتم إطلاق هذه المشاريع لفترة طويلة ، لذلك لا تزال معظم المشاريع تحت التطوير النشط.بالإضافة إلى ذلك ، لم يعد نطاق التطوير يقتصر على ZKEVM.الغرض العام ZKVM ، ZKWASM ، والمعالجات المشتركة خارج السلسلة تؤدي أيضًا جزءًا من التطوير ، حيث يتم استخدام طرق ZK المخصصة.

نظرًا لأن التنفيذ الأساسي وتوليد الإثبات يصبحون أكثر موثوقية ، يتم بذل الجهود لتحسين كفاءة سلسلة التوريد.تشمل الاستراتيجيات إنشاء سوق للمثل ، وتجميع أدلة متعددة ، وخلق طبقات التحقق للتحقق الفعال من حيث التكلفة.من المتوقع أن تصبح سلسلة التوريد لـ Zkrollups أكثر كفاءة وبأسعار معقولة في المستقبل.