Er ZK-Rollups det sidste stykke af Blockchains skaleringsløsningspuslespil?

Skalerbarhed er længe blevet betragtet som en af ​​de største udfordringer, som mainstream blockchain-adoption står over for. Selvom antallet af transaktioner, et netværk kan behandle, varierer meget afhængigt af den underliggende teknologi, der er forbundet med Bitcoin, Ethereum og dets utallige konkurrenter, har nogle i årevis opfattet en levedygtig branchedækkende løsning på "skalerbarhedsproblemet" som lige så uhåndgribelig som Moby Dick. 

Stemningsmusikken er begyndt at ændre sig, i høj grad takket være fremkomsten af ​​protokoller som Solana, Polkadot, Avalanche og Terra, som ofte kaldes "Ethereum-mordere" på grund af deres ultrahurtige bekræftelser og tilfredsstillende lave gasafgifter. Ankomsten af ​​disse alternative netværk skyldte meget DeFi-boomet i 2020, hvor stigende efterspørgsel efter NFT'er og dApps igen ansporede væksten af ​​blockchain-platforme, der var i stand til at håndtere volumen, efter at Ethereum nåede sin kapacitet.

Et skalerbarhedsvåbenkapløb

Det er tilstrækkeligt at sige, at skalerbarhedsproblemet er blevet løst på en række måder. Solana bruger for eksempel et konsensussystem, der kombinerer Proof of History og en tilpasset implementering af praktisk byzantinsk fejltolerance kendt som Tower BFT. Tilsammen hjælper disse innovationer Solana med op til 65,000 transaktioner i sekundet (tps). Polkadot bruger i mellemtiden sharding, en proces, hvor separate kæder kendt som "parachains" uafhængigt forbinder til hovedrelækæden og udfører parallelle transaktioner i henhold til deres egne regler. Ved at aflaste hovedkæden kunne Polkadot i sidste ende nå 1 million tps ifølge grundlæggeren Gavin Wood.

På trods af de tilsyneladende endeløse angreb, der blev lanceret på Ethereums citadel, har den smarte kontraktplatform sine egne lovpriste planer for at løse problemet med skalerbarhed, der konstant har hæmmet dens nuværende iteration på grund af DeFi-eksplosionen. Den længe ventede Ethereum 2.0-opgradering forventes at håndtere 100,000 tps, selvom langt de fleste transaktioner faktisk forventes at blive håndteret off-chain gennem ZK-Rollups, en ny løsning, der kombinerer on- og off-chain processer.

Beskrevet som en "lag 2-konstruktion, der øger skalerbarheden gennem masseoverførselsbehandling rullet ind i en enkelt transaktion", reducerer ZK-Rollups i høj grad de computer- og lagerressourcer, der kræves for at validere blokke, ved at reducere mængden af ​​data i en transaktion. Dette er gjort muligt gennem kryptografiske nulvidensbeviser (ZKP'er), hvorved en part kan bevise, at de ved eller har noget uden at afgive oplysninger om hvad det er de ved eller har. 

Fordi sådanne gyldighedsbeviser (SNARK'er) kan verificeres øjeblikkeligt, er de i stand til dramatisk at forbedre målinger såsom gennemløb og skalerbarhed, mens de reducerer transaktionsgebyrer for brugerne.

"Det unikke ved nul-viden beviser er, at de forbliver små, selv når det arbejde, der er verificeret med dem vokser betydeligt," bemærker Lucas Vogelsang, medstifter og administrerende direktør for Ethereum-drevet DeFi platform Centrifuge, "Dette vil gøre dem meget attraktive, selvom blockchains selv skalerer mere."

Vogelsang er mere end lidt bekendt med teknologien. Centrifuge, som låser op for likviditet for aktiver i den virkelige verden ved at tokenisere dem som NFT'er, giver udviklere mulighed for at udnytte ZKP'er i deres decentraliserede applikationer takket være en integration med ZoKrates, en værktøjskasse til zkSNARK'er (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge). Ved at udnytte beviser med nul viden gør Centrifuge det muligt for alle transaktioner på tværs af netværket at være fuldstændig skjult for enhver tredjepart. Det betyder, at følsomme oplysninger, som f.eks. dit ejerskab af et dyrt stykke fast ejendom, ikke bliver afsløret offentligt, når der præges en NFT, der repræsenterer dette aktiv.

Ethereums overgang til en mere miljøvenlig proof-of-stake (PoS) model, kombineret med brugen af ​​energieffektiv ZK-teknologi, kunne ikke være mere rettidig. I denne uge opfordrede næstformand for European Securities and Markets Authority til, at proof-of-work-systemet (PoW) skulle forbydes helt. Erik Thedèen opfordrede EU-tilsynsmyndighederne til at slå ned på PoW-mining, der i øjeblikket bruges af Bitcoin- og Ethereum-netværkene og i stedet fremme PoS.

Kan ZK-Rollups øge NFT-rummet?

Centrifuge er ikke det eneste NFT-fokuserede Ethereum-projekt, der gør brug af ZK-teknologi. En anden, Immutable X, har skabt en ny lag-2-skaleringsløsning, der kombinerer NFT-specifik udveksling og bevislogik med banebrydende roll-up-teknologi udviklet af udførelsesplatformen StarkWare. 

Sidstnævntes proprietære skalerbarhedsmotor, StarkEx, gør det muligt for det Sydney-baserede blockchain-spilprojekt at udvide NFT-økonomiens tiltrækningskraft, som er blevet beskyldt for at ligne en have omgivet af mure på grund af skyrockende transaktionsgebyrer. Fordi alle transaktioner er bundtet off-chain, er Immutable X-brugere i stand til at lave og handle NFT'er billigt og hurtigt uden at ofre sikkerheden eller netværkseffekterne af førende NFT-netværk Ethereum. Med evnen til at behandle op til 9,000 tps til næsten nul gasgebyrer, forventer Immutable X at forbedre brugeroplevelsen for handlende, samlere og skabere massivt.

"ZK-Rollups er langt den nemmeste måde at skalere high-throughput transaktioner på, mens de stadig arver sikkerheden fra L1," siger Immutable X Co-founder og præsident Robbie Ferguson, "Vi har set en enorm mængde værdi tabt gennem hacks på sidekæder eller alternative L1'er i år, så dette er en meget reel bekymring for NFT'er og spil.

"Global efterspørgsel efter NFT'er på tværs af spil, samleobjekter og IP har fået skaleringsløsninger til at flytte fra et vitamin til et smertestillende middel. I det øjeblik, vi har et stort spilstudie, der går all in på NFT'er, vil de oversvømme resten af ​​NFT-transaktionsvolumen tilsammen, så det er vigtigt at have en løsning, der koster præcis nul i gas til oprettelse eller handel med disse aktiver."

Interessant nok adskiller Immutable X's zkSTARKs beviser sig noget fra de førnævnte zkSNARKs modparter. Førstnævntes større prøvestørrelser betyder, at de tager længere tid at verificere og kræver derfor mere gas. På trods af dette modtog StarkWare et tilskud på 12 millioner dollars fra Ethereum Foundation og er hurtigt blevet en af ​​branchens foretrukne skaleringsløsninger.

Selvfølgelig er Ethereum ikke den eneste blockchain, der har investeret kraftigt i ZK tech. Polygon, en anden fabrik for NFT-mani, har for nylig erhvervet Ethereum-skaleringsstartup Mir Protocol for $400 millioner, hvilket har taget sin investering i ZK op til $650 millioner siden august 2021. En polygon-fokuseret ZK Rollup forventes at lande senere i år. Og så er der Syscoin, et netværk, der foregiver at repræsentere det bedste fra Bitcoin, Ethereum og ZK-teknologi.

Syscoins Network-Enhanced Virtual Machine (NEVM) kombinerer faktisk elementer fra branchens blå bånds blockchains. Afregninger er sikret af Bitcoins proof-of-work (PoW) sikkerhedsmodel via merged-mining, og udviklere kan implementere smarte kontrakter ved hjælp af de velkendte EVM-værktøjer og ressourcer, de har vænnet sig til, mens de arbejder i Ethereum-miljøet.

Implementeringen af ​​ZK-Rollups på Syscoin betyder, at netværket vil være i stand til at behandle 210,000 transaktioner i sekundet fra 1. kvartal af 2022. DeFi-platformen Mute forbereder sig allerede på at udnytte rollups på Syscoins NEVM, da den stræber efter at skabe en hurtig, privatlivsfokuseret finanspakke.

"Først når brugbar kvanteberegning ankommer, ser jeg en anden form for teknologisk præstation lige så monumental som nul-viden beviser," forudsiger Syscoins CTO Jagdeep Sidhu.  

"Med vores foretrukne tilgang til skalering, vinker vi en måde at skabe stordriftsfordele på. ZK-Rollups fjerner flaskehalsen i sådanne systemer ved at amortisere over antallet af transaktioner. Ydermere udvikles mere effektive ASIC'er (specialiseret hardware, der kræves til cryptocurrency mining) nul-viden bevis-bevissystemer for at reducere beregningsomkostningerne endnu mere." 

Forskellige Perspektiver

Åbenbart gør ZK-Rollups et stort indtryk i blockchain-verdenen. Men Ethereum-grundlæggeren Vitalik Buterin har lydt en forsigtig bemærkning og erklærer sin overbevisning om, at det vil "kræve årevis af forfining og revisioner for folk at være helt komfortable med at opbevare deres aktiver i en ZK-Rollup."

Sidhu er mere optimistisk: "Til sidst vil slutbrugere højst sandsynligt være på en slags ZK-Rollup-system, hvor det, de afregner, vil blive abstraheret væk fra dem det meste af tiden, og de vil bruge Web3-applikationer uden nogen viden om teknologien, der gør det hele muligt, ikke anderledes end din gennemsnitlige smartphonebruger i dag."

Når det kommer til ZK-Rollups, er der en generel fornemmelse af, at vi kun er ved afgrunden. Den udbredte skalering vil sandsynligvis være aggressivt konkurrencedygtig, efterhånden som netværk og løsninger skralder og kæmper om markedsandele, men brugerne vil i sidste ende være fordelene, efterhånden som gennemstrømningen, sikkerheden og bekvemmeligheden forbedres.