Cosa Sono gli ZK-Rollup? L'Evoluzione della Tecnologia Rollup

Introduzione

La blockchain è emersa come una tecnologia fondamentale negli ultimi anni, ridefinendo lo scambio di valore e informazioni in un contesto digitale. Tuttavia, con nuove piattaforme come Ethereum, sono emersi problemi di scalabilità e del numero di transazioni elaborate al secondo. È qui che soluzioni come il Layer-2, in particolare gli ZK-rollup, si adattano perfettamente allo scenario dato.

Questo articolo descrive il ruolo degli ZK-rollup, i progressi della tecnologia rollup e il futuro dei Layer-2 e dei rollup di Ethereum. Enfatizza la loro possibilità di superare i volumi di transazione del Layer-1 e la loro scalabilità e velocità nei casi d'uso blockchain.

Cosa Sono gli ZK-Rollup

Uno ZK-rollup è un metodo di scaling Layer-2 che utilizza prove a conoscenza zero (ZKP) per combinare diverse transazioni off-chain e dimostrare la loro validità sulla rete principale di Ethereum. Questa tecnica riduce notevolmente il carico computazionale sul livello base, consentendo una maggiore capacità di transazione e commissioni gas ridotte.

Le prove a conoscenza zero, in particolare gli zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge), sono alla base degli ZK-rollup. Questi approcci crittografici permettono al dimostratore di provare la verità di un'affermazione al verificatore senza rivelare alcuna informazione aggiuntiva oltre alla validità dell'affermazione.

Nel contesto degli ZK-rollup, questo significa che l'operatore del rollup può dimostrare la validità di un gruppo di transazioni senza rivelare i dettagli specifici di tali transazioni alla rete principale. Ciò migliora la privacy e riduce il volume di dati che deve essere conservato sulla blockchain Ethereum.

Componenti Chiave degli ZK-Rollup:

• Prove a Conoscenza Zero (ZKP): In crittografia, sono metodi attraverso i quali una parte (il dimostratore) può provare a un'altra parte (il verificatore) che una determinata affermazione è vera, senza trasmettere alcuna informazione oltre al fatto che l'affermazione è effettivamente vera. Per quanto riguarda gli ZK-rollup, le ZKP sono implementate per verificare l'integrità della transazione off-chain senza rivelare i dettagli specifici della transazione sulla Blockchain.
• Contratti Rollup: Sul layer-1, i contratti intelligenti memorizzano lo stato del rollup e verificano le prove inviate dagli operatori del layer-2.
• Computazione Off-Chain: La maggior parte delle transazioni viene eseguita off-chain, il che riduce la pressione sulla blockchain layer-1 e aumenta l'efficienza del layer-2.

Come Funzionano gli ZK-Rollup

Gli ZK-rollup funzionano raggruppando un gran numero di transazioni in un batch e presentando una prova crittografica chiamata zk-SNARK. Questa prova verifica tutte le transazioni interessate e conferma che non sono incluse manipolazioni nella radice dello stato post-transazione. In questo modo, gli ZK-rollup possono elaborare le transazioni con un throughput molto più elevato e decisamente più economico rispetto alla loro esecuzione diretta sul Layer-1 .

Sicurezza ed Efficienza

I vantaggi degli ZK-rollup sono evidenti nella loro semantica: utilizzano la sicurezza della catena Layer-1 mentre spostano il calcolo e lo stato in un ambiente più scalabile. Questo, a sua volta, contribuisce al throughput complessivo delle transazioni nell'ambiente dei contratti intelligenti mantenendo caratteristiche essenziali di resistenza alla censura e fiducia minima.

Evoluzione della Tecnologia Rollup

1. Prime Soluzioni Layer-2

La storia delle soluzioni di scaling layer-2 è iniziata con i canali di stato e le sidechain, che hanno aperto la strada alla scalabilità emergente della blockchain. I canali di stato forniscono un ambiente off-chain per una serie di transazioni, e i cambiamenti netti risultanti vengono inseriti sulla blockchain. Tuttavia, le sidechain sono altre blockchain collegate alla blockchain principale attraverso un collegamento bidirezionale, il che significa che sono separate dalla blockchain principale.

2. Introduzione dei Rollup

I rollup Layer-2 sono diventati la soluzione migliorata di seconda generazione all'approccio Layer-2, offrendo la capacità di raggruppare più transazioni contemporaneamente in un batch e inviarle alla catena principale. Esistono due tipi principali di rollup: rollup ottimistici e ZK-rollup. I rollup ottimistici presumono che tutte le transazioni siano legittime e eseguiranno calcoli solo in caso di controversia, mentre gli ZK-rollup effettuano transazioni verificate computazionalmente fuori dalla catena principale e inviano la prova alla catena principale.

3. Progressi nella Tecnologia ZK-rollup

Le ultime tendenze nello sviluppo degli ZK-rollup coinvolgono l'aumento delle prestazioni, dei livelli di sicurezza e della compatibilità con altri sistemi. Ad esempio, gli ZK-rollup operano con prelievi istantanei, a differenza dei rollup ottimistici che richiedono tempo per effettuare i prelievi per consentire l'arbitrato. Inoltre, gli ZK-rollup hanno maggiori probabilità di avere una migliore privacy poiché mantengono informazioni extra sulle transazioni off-chain. Tuttavia, la costruzione degli zk-SNARK e la loro verifica sono ancora costose e richiedono tempo. Pertanto, l'uso degli ZK-rollup è limitato alle transazioni generali della Ethereum Virtual Machine (EVM).

Crescita Prevista nei Layer-2 e Rollup di ETH

• Panoramica dell'Ethereum Layer-1 ad Oggi: Attualmente, Ethereum Layer-1 si attesta intorno ai 20-30 TPS, ben lontano da Solana e Avalanche, che gestiscono migliaia di transazioni al secondo. A causa di ciò, ci sono state commissioni di transazione elevate e tempi di elaborazione lenti, che rendono la rete Ethereum non scalabile.
• Potenziale delle Soluzioni Layer-2: Le soluzioni rollup L2 sviluppate su Ethereum, come Arbitrum, Optimism, zkSync Era e altre, sono pienamente in grado di elaborare circa 40.000 TPS con commissioni di transazione relativamente più economiche rispetto al Layer-1 di Ethereum. È stato osservato che queste soluzioni hanno acquisito più slancio e utilizzo nell'ultimo anno a causa delle richieste di soluzioni efficienti ed economiche del mondo reale riguardanti l'utilizzo della tecnologia blockchain.
• Aggiornamenti e Innovazioni Future: Ci sono progetti in corso nella comunità Ethereum per risolvere alcuni dei problemi che influenzano sia il Layer-1 che le soluzioni Layer-2. Ce n'è uno chiamato aggiornamento 'danksharding' che riduce il costo delle transazioni sui Layer-2, che permetterebbe a Ethereum di superare i 100.000 TPS. Inoltre, il piano "proto-danksharding" include anche un nuovo tipo di archiviazione efficiente e temporanea chiamata "blob" da utilizzare solo per i rollup.
• Le possibilità di scalabilità e velocità: La crescita della scalabilità e della velocità è vasta per quanto riguarda i Layer-2 e i rollup di Ethereum. Quindi, trasportando la maggior parte del calcolo pesante lontano dal livello base e distribuendo i costi del Layer-1 su operazioni in batch, i rollup aiutano a ottenere commissioni significativamente più basse e TPS virtualmente illimitati. Questo migliora l'esperienza utente e alleggerisce il traffico di rete, rendendo Ethereum ideale per l'uso quotidiano.

Conclusione

Gli ZK-rollup rappresentano una soluzione promettente alle sfide di scalabilità che le reti blockchain come Ethereum devono affrontare. Spostando il calcolo e lo stato off-chain mantenendo la sicurezza della rete di base, gli ZK-rollup aumentano significativamente il throughput delle transazioni e riducono i costi.

Le costanti innovazioni nella tecnologia rollup, oltre al fatto che il Layer-2 su Ethereum dovrebbe scalare ulteriormente, potrebbero presto superare il Layer-1 nel conteggio delle transazioni e rivoluzionare la scalabilità e la velocità delle applicazioni blockchain. La possibilità che la scalabilità blockchain migliori ulteriormente man mano che le tecnologie si sviluppano costantemente porta una prospettiva positiva sull'applicabilità di queste soluzioni in praticamente qualsiasi ambito.

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