Verfasser: Kyrian Alex

Übersetzung: Blockchain in einfacher Sprache

In den letzten Jahren war die Nachfrage nach skalierbaren Lösungen in der Blockchain-Technologie ein umstrittenes Thema. Wie allgemein bekannt ist, wird mit der Erweiterung des Blockchain-Netzwerks die Anzahl der Transaktionen pro Sekunde (TPS) zu einem entscheidenden Problem. Derzeit reicht die Kapazität der wichtigsten Blockchains wie Bitcoin und Ethereum nicht aus, um das erforderliche Transaktionsvolumen für eine weit verbreitete Nutzung zu bewältigen.

Zum Beispiel verarbeitet Bitcoin etwa 7 Transaktionen pro Sekunde, während Ethereum etwa 15 Transaktionen verarbeitet. Im Vergleich dazu verarbeitet Visa durchschnittlich etwa 1.700 Transaktionen pro Sekunde. Ohne Skalierungslösungen kann die Blockchain nicht mit dem traditionellen Finanzsystem konkurrieren und eine breite Anwendung finden.

Nun, wie sieht es mit den tatsächlichen Handelskosten aus?

Das ist auch in der Praxis der Fall... Mit der zunehmenden Nutzung von Blockchain werden die Transaktionsgebühren sehr hoch und beeinträchtigen die Benutzer, insbesondere während der Spitzenzeiten, und machen Mikrotransaktionen unrealistisch. Zum Beispiel stiegen während des DeFi-Booms im Jahr 2020 und 2021 die Gasgebühren für Ethereum stark an, was selbst kleine Transaktionen extrem teuer machte.

Also, wie lösen wir dieses Problem? Wir lösen dieses Problem, indem wir eine Erweiterungslösung einführen.

Die Skalierungslösung ist eine Technologie, die darauf abzielt, die Kapazität und Effizienz des Blockchain-Netzwerks zu erhöhen, um das Design zur Bewältigung eines höheren Transaktionsvolumens zu verarbeiten. Das Hauptziel der Skalierungslösung besteht darin, die Durchsatzleistung des Netzwerks zu erhöhen, d. h. die Anzahl der Transaktionen pro Sekunde (TPS) zu steigern, während die Sicherheit, Dezentralisierung und Wirtschaftlichkeit beibehalten oder verbessert werden.

Die Erweiterung der Lösungen ist entscheidend, um die Transaktionskosten zu senken und die Blockchain-Technologie für eine breitere Nutzerbasis zugänglich und im täglichen Gebrauch einsetzbar zu machen. Langsame Transaktionszeiten und hohe Gebühren beeinträchtigen die Benutzererfahrung, hindern neue Benutzer daran, beizutreten, und begrenzen die Verfügbarkeit dezentralisierter Anwendungen (DApps).

Um Benutzer anzuziehen und zu halten, muss das Blockchain-Netzwerk nahtlose, schnelle und kostengünstige Transaktionen bieten, die durch effektive Skalierungslösungen erreicht werden können.

Heute werden wir untersuchen, wie verschiedene Netzwerke mit diesen Herausforderungen umgehen, insbesondere durch den Vergleich von zk Rollups auf Ethereum und zk Compression auf Solana. Beide Technologien zielen darauf ab, die Skalierbarkeit zu verbessern, aber sie erreichen dieses Ziel auf unterschiedliche Weise und spiegeln die einzigartigen Designkonzepte und Prioritäten ihrer jeweiligen Ökosysteme wider.

1. Was sind ZK Rollups?

ZK-Rollups sind eine L2-Skalierungslösung, die durch die Verschiebung von Berechnungen und Zuständen in die Off-Chain und das Bündeln von Transaktionsdaten in Chargen auf der On-Chain die Skalierbarkeit der Blockchain erhöht.

Sie verwenden kryptografische Beweise namens Zero-Knowledge Proof, um die Gültigkeit dieser gebündelten Transaktionen zu beweisen, ohne tatsächliche Daten preiszugeben. Dadurch kann auf Sidechains schnellere und kostengünstigere Transaktionen ermöglicht werden, während das Ethereum-Hauptnetzwerk sicher bleibt.

Wie funktionieren sie?

Ein Sequenzer verarbeitet Transaktionen chargenweise außerhalb der Kette.

Der Sequenzer generiert zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) Beweise, die kompakte kryptographische Beweise darstellen, um die Gültigkeit von Transaktionen zu überprüfen, ohne alle Details offenzulegen.

Beweis- und Transaktionsdaten werden an das Ethereum-Mainnetzwerk übermittelt, wo jeder die Beweise überprüfen und die Gültigkeit der Transaktionen sicherstellen kann. Im Falle von Streitigkeiten kann jeder die ursprünglichen Transaktionsdaten für eine On-Chain-Abrechnung einreichen, wobei die starke Sicherheit von Ethereum genutzt wird. Rollup enthält einen verschlüsselten Beweis, insbesondere einen Null-Wissens-Beweis, um die Korrektheit der gebündelten Transaktionen zu überprüfen. Das Ethereum-Netzwerk muss lediglich diesen Beweis anstelle jeder einzelnen Transaktion überprüfen, was die Rechenlast erheblich reduziert. Die Transaktionen werden off-chain in Rollup-Gruppen zusammengefasst. Es wird ein Zero-Knowledge Succinct Non-interactive Arguments of Knowledge (zk-SNARKs) erstellt, um die Gültigkeit der aggregierten Transaktionen zu bestätigen. Der Beweis und die minimale zusammenfassende Daten werden zur Überprüfung an das Ethereum-Netzwerk gesendet. Nach erfolgreicher Überprüfung wird der Status im Ethereum-Mainnetzwerk aktualisiert, um die Rollup-Transaktionen widerzuspiegeln.

2、Was ist ZK Compression?

ZK Compression ist eine Technologie auf der Solana-Blockchain, die dazu dient, die Kosten für die Datenspeicherung zu reduzieren. Dabei werden nur die „Fingerabdrücke“ (Hashes) der komprimierten Daten auf der Kette gespeichert, während die Privatsphäre der Daten erhalten bleibt.

Das "ZK" in ZK Compression steht für Zero Knowledge und zeigt an, dass die Privatsphäre der komprimierten Daten geschützt wird. Diese Methode hilft, die Datenmenge, die auf der Kette gespeichert werden muss, erheblich zu reduzieren und damit die Speicherkosten für Entwickler zu senken.

Wie wird die ZK-Kompression vollständig genutzt?

ZK Compression reduziert die Kosten für den Zustand auf Solana, indem die Zero-Knowledge (ZK) Technologie genutzt wird, was sich auf die Kosten für die Speicherung und Wartung von Daten (wie Kontoständen und Smart Contract-Speicher) auf der Blockchain bezieht.

Hier ist eine detaillierte Aufschlüsselung seiner Funktionsweise:

Die Daten jedes Kontos sind auf einen eindeutigen Hash-Wert komprimiert. Dieser Hash-Wert umfasst nicht nur die Kontoinformationen, sondern auch die Position des Kontos im Statusbaum, um seine Einzigartigkeit zu gewährleisten. Dieser Hash-Wert wird in den Blattknoten des Statusbaums gespeichert.

Der Zustandsbaum ist eine Datenstruktur, die ähnlich wie ein Merkle-Baum ist, wobei jeder Knoten der Hash seines Kindknotens ist. Der Zustandsbaum fasst alle Kontoinformationen und Daten zusammen und komprimiert sie zu einem Top-Level-Hash-Wert, der als Zustandswurzel bezeichnet wird.

Der Statuswurzel ist der Top-Level-Hashwert des Statusbaums, der auf der Blockkette gespeichert ist. Diese Wurzel dient als Fingerabdruck des gesamten Statusbaums und gewährleistet die Integrität aller Daten im Baum.

Detaillierte Kontodaten werden nicht direkt in der Blockkette gespeichert. Stattdessen werden sie als Abrufdaten im kostengünstigeren Solana-Kontoraum gespeichert. Nur der Statusbaum und einige grundlegende Metadaten werden in der Kette aufbewahrt, was zu einer erheblichen Senkung der Speicherkosten und gleichzeitig zur Aufrechterhaltung der Datensicherheit führt.

Um die Integrität und Echtheit komprimierter Daten zu gewährleisten, verwendet ZK Compression Zero-Knowledge Proofs (ZK-Proofs). Diese Beweise überprüfen die Genauigkeit und Vollständigkeit der Daten, ohne ihren tatsächlichen Inhalt offenzulegen und stellen sicher, dass selbst komprimierte Daten sicher und überprüfbar bleiben.

Bitte beachten Sie, dass ZK Compression keine L2-Lösung ist, sondern ein Upgrade, das darauf abzielt, die Effizienz der Datenspeicherung auf Solana zu verbessern.

ZK Compression unterscheidet sich von L2-Rollup-Lösungen, da bei ZK Compression die Transaktionsausführung und der Zustandspeicher direkt auf der ersten Schicht (L1) der Kette, nämlich auf Solana, stattfinden.

Der wesentliche Unterschied besteht darin, wo die Ausführung und Verwaltung des Zustands stattfinden. Bei zk Rollups geschieht dies auf einer Hilfskette, die regelmäßig Verpflichtungen und Beweise an die Haupt-L1-Kette sendet. Im Gegensatz dazu behält ZK Compression die gesamte Ausführung und den Zustand in Solana selbst bei, anstatt auf einer separaten Kette.

Dieser grundlegende Unterschied bedeutet, dass ZK Compression die Datenspeicherung direkt auf der Haupt-Blockchain optimiert, ohne separate Schichten für die Ausführung zu erstellen, während ZK Rollups einige Prozesse zur Verbesserung der Skalierbarkeit auf die zweite Ebene verschiebt.

3. Unterschiede zwischen beiden

Der entscheidende Unterschied zwischen zk Rollups und zk Compression auf Ethereum und Solana liegt grundlegend in ihrer Methode zur Verbesserung der Skalierbarkeit der Blockchain und zur Optimierung der Datenspeicherung:

1. Ausführung und Statusverwaltung:

zk Rollups: Transaktionsausführung und Statusspeicherung erfolgen auf einer Nebenkette, die vom Ethereum-Hauptnetz getrennt ist. Die Nebenkette sendet regelmäßig Verpflichtungen und Beweise an das Ethereum-Hauptnetz.

zk Compression: Alle Transaktionsausführungen und Statusspeicherung finden direkt auf der ersten Ebene (L1) der Chain statt, d.h. auf der Solana Chain. Es gibt hier keine separate Sidechain.

2. On-Chain Datenverarbeitung:

zk Rollups: Es werden nur verschlüsselte Beweise und minimale Zusammenfassungsdaten zur Überprüfung auf das Ether-Mainnet übertragen. Mit dieser Methode wird die Rechenlast des Mainnets auf ein Minimum reduziert.

zk-Kompression: Speichert nur den 'Fingerabdruck' (Hash) der komprimierten Daten und den entsprechenden ZK-Beweis auf der Solana-Blockkette. Dadurch wird die Menge der on-chain gespeicherten Daten erheblich reduziert, was die Speicherkosten senkt.

3）Privatsphäre und Integrität：

zk Rollups: Verwendung von zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) zur Gewährleistung der Gültigkeit von Transaktionen, ohne dabei detaillierte Transaktionsdaten preiszugeben. Diese Methode schützt die Privatsphäre des Ethereum-Mainnets und gewährleistet gleichzeitig die Sicherheit.

zk Compression: Durch die Kombination von Datenkompression und ZK-Beweisen wird der Speicherplatz auf der Blockchain optimiert, wobei gleichzeitig die mathematische Integrität der komprimierten Daten nachgewiesen wird. Dies gewährleistet, dass die dekomprimierten Daten mit den ursprünglichen Daten übereinstimmen, ohne dabei den Inhalt preiszugeben, und schützt somit die Privatsphäre.

4. Art der Lösung:

zk Rollups: Werden als Lösung für die Skalierung der zweiten Schicht (L2) betrachtet, da sie die Transaktionsausführung und die Verwaltung des Zustands auf die sekundäre Kette verlagern und so die Skalierbarkeit verbessern und die Kosten des Hauptnetzes senken.

zk-Kompression: Es wird nicht als Lösung der zweiten Schicht kategorisiert, sondern als Upgrade betrachtet, das die Effizienz der Datenspeicherung direkt auf der ersten Schicht der Solana-On-Chain erhöht. Es optimiert die Speicherkosten, ohne eine separate Ausführungsschicht einzuführen.

4. Schlussfolgerung

Zusammenfassend betonen beide Erweiterungsmethoden die Bedeutung eines ausgewogenen Ansatzes, um das nachhaltige Wachstum des Netzwerks zu gewährleisten, während die Kernprinzipien der Blockchain-Netzwerke beibehalten werden.

In dieser Hinsicht hat Solana beachtliche Fortschritte bei der Implementierung fortschrittlicher Skalierungslösungen erzielt und den Weg für die breite Akzeptanz und Innovation in der Blockchain-Branche geebnet.