Ethereum rollups เป็นตัวแก้ปัญหาการขยายของ Layer-2 ที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มความสามารถในการขยายของเครือข่ายบล็อกเชน Ethereum

แม้ว่าบล็อกเชน Ethereum จะเป็นที่รู้จักว่ามีความปลอดภัยมากมาย แต่ก็ไม่สามารถมีการขยายของข้อมูลที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติได้ อย่างไรก็ตามเมื่อมันยังคงเติบโตต่อมา มันก็ต้องการการเพิ่มความสามารถในการขยายของข้อมูลและพลังประมวลผลการทำธุรกรรม การพัฒนา Ethereum rollups ก็ถูกสร้างขึ้นเพื่อทำให้สิ่งนี้เกิดขึ้น

โดยการแบทช์หรือการรวมการทำธุรกรรมหลายรายการซึ่งถูกส่งให้กับบล็อกเชน Ethereum ในภายหลังเป็นการทำธุรกรรมเดียว Ethereum rollups ช่วยให้เครือข่ายบล็อกเชน Ethereum เร่งความเร็วในการประมวลผลทรานแซคชันหรือประสิทธิภาพของการทำธุรกรรม

ประเภทของ Ethereum Rollups: Optimistic Rollups และ Zero-Knowledge Rollups

Optimistic Ethereum Rollups

Optimistic rollups คือ rollups ที่ถือว่าธุรกรรมบน L2 เป็นข้อสมมูลฐาน อย่างชื่อของมัน พวกเขาไม่ตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรม rollup พวกเขาถือว่าธุรกรรมถูกต้องเว้นแต่จะมีการพิสูจน์อย่างอื่น

เพื่อให้มั่นใจว่าธุรกรรมผิดไม่ถูกคำนวณและส่งไปยัง Ethereum main chain โดย Optimistic rollups จะให้ผู้ใช้มีช่วงเวลาท้าทายระหว่าง 7 ถึง 14 วันซึ่งในช่วงนี้พวกเขาสามารถท้าทายความถูกต้องของธุรกรรม rollup ได้

ธุรกรรมที่คำนวณไว้แล้วจะถูกกระทำใหม่หากเกิดข้อผิดพลาด และสถานะ rollup ที่ถูกต้องจะถูกอัพเดตบนเชนหลัก Ethereum มันไม่ได้หยุดตรงนั้น - ตัวควบคุมลำดับที่รับผิดชอบในการคำนวณและรวมธุรกรรมที่ผิดพลาดได้รับโทษการตัดสินใจ

Arbitrum เป็นตัวอย่างของ Optimistic Ethereum rollup มันเป็น solut เลเยอร์สเกลเพื่อการทำธุรกรรม smart contract แบบเร็วสำหรับเครือข่ายบล็อกเชน Ethereum ชั้นที่สอง

มันจัดการกระบวนการและกระจายแบบกลุ่มของธุรกรรมบล็อกเชน Ethereum เพื่อลดการแออัดและค่าธุรกรรมสำหรับบล็อกเชน Ethereum

ด้วยคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ในการบีบอัดธุรกรรมที่ช่วยลดค่าธรรมเนียมแก๊ส Arbitrum ใช้งานโดยโครงการ DeFi เช่น Sushiswap และ Aave เพื่อการแลกเปลี่ยน DeFi ที่มีประสิทธิภาพและราคาประหยัด

Zero-Knowledge (ZK) Rollups

Zero-knowledge Ethereum rollups verify the validity of transactions. Unlike Optimistic rollups, which assume that rollup transactions are valid, Zero-knowledge rollups do not assume; instead, they take their time to verify the validity of transactions.

เมื่อธุรกรรม rollup ได้รับการตรวจสอบและตรวจสอบความถูกต้องแล้ว Zero-knowledge rollup จะส่งข้อพิสูจน์ทางคริปโตกราฟีไปยังโซ่หลัก Ethereum เพื่อรับรองความถูกต้องของตนเอง สมาร์ทคอนแทรคทำให้การตรวจสอบของธุรกรรม roll-up เป็นไปได้

ZK sync เป็นโซลูชัน L2 ที่สร้างขึ้นเพื่อปรับขนาดเครือข่ายบล็อกเชน Ethereum เป็นหลักและเพิ่มปริมาณงานหรือความเร็วในการประมวลผลธุรกรรม ผ่าน ZK-rollups ZKSync สามารถประมวลผลธุรกรรมบนห่วงโซ่หลักของ Ethereum โดยจัดกลุ่มและส่งกลับไปยัง Ethereum blockchain เมื่อเสร็จสิ้น Scroll และ Starkware เป็นอีกสองรายการสะสมที่ไม่มีความรู้ที่มีชื่อเสียง

วิธีการทำ Ethereum Rollups ทำงานอย่างไร? ธุรกรรม Off-Chain และ Transaction Batching

Off-Chain Transaction

เนื่องจาก rollups เป็นแนวทางการแก้ปัญหา Layer 2 บนบล็อกเชน ทำให้ไม่ต้องดำเนินการทรานแซคชั่นบนเครือข่ายบล็อกเชนหลัก Ethereum แต่จะดำเนินการทรานแซคชั่นนอกเครือข่าย Ethereum

Entity หรือ component ที่เรียกว่า sequencer รับผิดชอบในการยืนยันธุรกรรม rollup การสร้างบล็อก L2 และส่งพิสูจน์ทางกายภาพไปยังโซ่ Ethereum หลัก

การจัดกลุ่มธุรกรรม

การจัดกลุ่มธุรกรรมหลายรายการเป็นกระบวนการของการจัดกลุ่มธุรกรรมโดยตัวเรียงลำดับ ตัวเรียงลำดับช่วยให้เครือข่าย Ethereum หลักลดความซับซ้อนโดยการนำบางธุรกรรมออกจากเครือข่าย Ethereum หลักแล้วจัดเป็นหนึ่งรายการเดียว

เมื่อธุรกรรมถูกจัดเป็นชุด ระบบรวมข้อมูล (roll-up) จะโพสต์ข้อมูลธุรกรรมไปยัง L1 chain โดยใช้สมาร์ทคอนแทรค หลังจากถูกเพิ่มเข้าไปใน L1 chain ของ Ethereum ธุรกรรม rollup เดียวต่ออนุญาตไม่สามารถเปลี่ยนหรือแก้ไข

นอกจากนี้ บาง zero-knowledge rollups ยังโพสต์สรุปหรือพิสูจน์ทางคริปโตกราฟไปยังโซ่หลักของ Ethereum เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมที่ส่งเข้ามา

กลไกการพิสูจน์บล็อกเชน: การพิสูจน์การฉ้อโกงและการพิสูจน์ความถูกต้อง

fraud proof

Proof of fraud, also known as fault-proof, is a mechanism for validating the authenticity of data published by Optimistic rollups on the blockchain.

เพื่อป้องกัน Optimistic rollups ไม่ให้ส่งข้อมูลที่ผิดพลาดไปยัง Ethereum L1 chain, กลไกการพิสูจน์การทุจริตช่วยให้ผู้ใช้บนบล็อกเชน Ethereum สามารถท้าทายธุรกรรม roll-up ที่ถูกจัดเป็นชุดได้

เมื่อพบธุรกรรมที่ผิดพลาดในธุรกรรมแบบแบทช์ธุรกรรมนั้นจะถูกลบออกและดําเนินการใหม่หลังจากนั้นธุรกรรมที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องใหม่จะถูกส่งกลับไปยังแบทช์ ซีเควนเซอร์ที่รับผิดชอบในการรวมธุรกรรมที่ผิดพลาดก็ถูกลงโทษเช่นกัน

อย่างไรก็ตามหากไม่พบธุรกรรมที่ผิดพลาดใด ๆ ในระหว่างช่วงเวลาท้าทาย การเปลี่ยนแปลงสถานะถูกถือว่าถูกต้องอย่างมีความหวัง

ประเภทของการพิสูจน์การฉ้อโกง: แบบโต้ตอบเพียงรอบเดียวและแบบโต้ตอบหลายรอบ

Single-Round Interactive Fraud Proof

การพิสูจน์แบบจับคู่หนึ่งรอบเป็นกลไกการพิสูจน์การโกงที่อนุญาตให้ผู้ท้าทายโต้แย้งความถูกต้องหรือความถูกต้องของธุรกรรม rollup โดยไม่ต้องมีการโต้แย้งหรือสื่อสารต่อเนื่องกับผู้ดำเนินการเนื่องจากสามารถยืนยันธุรกรรมได้ในครั้งเดียว

OP Stack เป็นตัวอย่างของโซลูชันบล็อกเชนที่ใช้กลไกการพิสูจน์การทุจริตแบบโต้ตอบในรอบเดียว OP Stack เป็นแบบแผนระบบโมดูลาร์ที่เปิดเป็นแหล่งสร้างบล็อกเชนที่มีประสิทธิภาพและสามารถทำงานร่วมกันได้

พัฒนาโดยมูลนิธิ Optimism สแต็ก OP ช่วยให้นักพัฒนาสามารถสร้างบล็อกเชนที่สามารถทำงานร่วมกับ Optimism superchain ได้ โดยใช้ระบบ single-round interactive fraud-proof ทำให้ OP Stack ง่ายต่อการป้องกันการฉ้อโกงในบล็อกเชน

Multi-Round Interactive Fraud Proof

การพิสูจน์แบบมีรอบหลายรอบที่เป็นกลไกป้องกันการฉ้อโกงที่ต้องการผู้ท้าทายให้ติดต่อหรือปฏิสัมพันธ์กับผู้ดำเนินการอย่างต่อเนื่องหรือซ้ำๆ

ผู้ดำเนินการมักแบ่งบล็อก rollup ที่ถูกท้าทายเป็นครึ่งส่วนเท่า ๆ กัน และต่อมาเป็นชิ้นที่เล็กลงจนกระทั่งผู้ท้าทายพบข้อผิดพลาด ระหว่างกระบวนการนี้ การสื่อสารต่อเนื่องระหว่างผู้ดำเนินการและผู้ท้าทายเกิดขึ้น

การพิสูจน์สัญญายืนยันแบบรอบเดียวถือเป็นวิธีที่เร็วกว่ามากในการยืนยันความถูกต้องของธุรกรรม แต่มีค่าใช้จ่ายสูง อย่างตรงกันข้าม การพิสูจน์สัญญาแบบรอบหลายรอบที่ใช้เวลานานกว่ามีความคุ้มค่าและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการจัดการความขัดแย้งที่มีสัญญาอัจฉริยะที่ซับซ้อน

Arbitrum, โซลูชันการขยายมาตราฐาน L2, ใช้ระบบรับรองการฉ้อโกงแบบ multi-round interactive fraud-proof ระบบนี้ได้รับการอภิปรายไว้แล้วว่า Arbitrum สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการอ่านข้อมูลของบล็อกเชน Ethereum ได้โดยการบีบอัดธุรกรรมและลดค่าธรรมเนียมการใช้ gas

ทำงานอย่างไรกับ Fraud Proof? การตรวจสอบ Merkle Root Verification

การตรวจสอบราก Merkle

การพิสูจน์การฉ้อโกงทำงานโดยการยืนยัน Merkle roots ราก Merkle เป็นโครงสร้างข้อมูลที่ใช้ในการรักษาความปลอดภัยของบล็อกเชน มันบีบอัดข้อมูลในเครือข่ายบล็อกเชนเพื่อให้ผู้ใช้ไม่ต้องดาวน์โหลดบล็อกเชนทั้งหมด

เพื่อยืนยันความถูกต้องของธุรกรรม rollup กลไกการพิสูจน์การฉ้อโกงต้องเปรียบเทียบสถานะต้นและสิ้นสุดของ Merkle roots ก่อนและหลังจากธุรกรรม ไม่ว่าจะเป็นผ่านการพิสูจน์แบบเดี่ยวรอบเดียวหรือการพิสูจน์แบบแบ่งกลุ่มหลายรอบ

ถ้าทั้งสองสถานะของราก Merkle ตรงกันแสดงว่าธุรกรรมถูกต้อง; มิฉะนั้นธุรกรรมจะไม่ถูกต้องและถูกทำซ้ำ

ดังนั้น หากผู้ทดสอบต้องการที่จะท้าทายความถูกต้องของธุรกรรม rollup เขา/เธอจำเป็นที่จะส่งรากสถานะหลังจากและส่วนที่เฉพาะตัวของต้นไม้เมอร์เคิล ซึ่งจะถูกใช้ในการคำนวณรากสถานะหลังที่ถูกต้อง

ประโยชน์ของการพิสูจน์ความปลอดภัย: ต้นทุนการคำนวณต่ำ, ความเรียบง่าย, ค่าธรรมเนียมแก๊สต่ำ

• ต้นทุนคำนวณต่ำ: Fraud proof ที่ใช้ในการยืนยันการทำธุรกรรม optimistic rollup มักต้องใช้ความพยายามในการคำนวณที่ต่ำ การสมมติความถูกต้องของการทำธุรกรรมทำให้มีความแรงในการคำนวณน้อยลง
• ความเรียบง่าย: เนื่องจากระบบการพิสูจน์การฉ้อโกงไม่ต้องการระบบการเข้ารหัสที่ซับซ้อนเท่านั้น ดังนั้นเครื่องหมายที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการการแปลงและการรับรองความถูกต้องจะมีความเรียบง่ายและยืดหยุ่น
• ค่าธรรมเนียมแก๊สต่ำ: ค่าธรรมเนียมแก๊สต่ำเกิดจากความต้องการทางคณิตศาสตร์ที่น้อยลงของการพิสูจน์ความถูกต้องในการตรวจสอบความถูกต้องของ Optimistic rollups.

validity proof

การพิสูจน์ความถูกต้องหรือหลักศูนย์ความรู้ ที่เรียกว่าการพิสูจน์ที่ไม่มีความรู้ เป็นกลไกการพิสูจน์บล็อกเชนที่ใช้ในการยืนยันความถูกต้องหรือความถูกต้องของข้อมูลที่เผยแพร่โดย zero-knowledge rollups

ความถูกต้องนี้ประกอบด้วยสามองค์ประกอบ: ผู้พิสูจน์ ผู้ทวนสอบ และพยาน

• โปรฟ์เวอร์คือตัวแทนที่สร้างพิสูจน์
• ผู้ตรวจสอบเป็นหน่วยงานที่ตรวจสอบความถูกต้องหรือความแม่นยำของข้อมูลธุรกรรม rollup ที่ถูกพิสูจน์โดยผู้พิสูจน์
• พยานคือข้อมูลที่ถูกแชร์ระหว่าง prover และ verifier.

ขณะที่ผู้พิสูจน์และผู้ตรวจสอบสื่อสารกัน สำคัญที่จะทราบว่าเนื้อหาของพยาน (หรือข้อมูลที่ถูกแชร์) จะไม่ถูกเปิดเผย

วิธีการทำงานของการพิสูจน์ความถูกต้อง การยืนยันโพลินอเมียล

ความมุ่งมั่นพหุนาม

การพิสูจน์ความถูกต้องขึ้นอยู่กับการสัญญาณพหุการเพื่อยืนยันความถูกต้องของธุรกรรม rollup ในการสัญญาณพหุการ ข้อมูลธุรกรรมที่ต้องการยืนยันถูกเข้ารหัสเป็นพหุพจน์ที่เป็นสูตรคณิตศาสตร์

ขั้นตอนนี้ของการตรวจสอบและยืนยันความถูกต้องและความถูกต้องของธุรกรรม rollup นั้นปลอดภัยและยากต่อการทำลายมากขึ้น จึงมีประสิทธิภาพในการป้องกันการทุจริตในเครือข่ายบล็อกเชน Ethereum

ประโยชน์ของการพิสูจน์ความถูกต้อง: ความปลอดภัยที่แข็งแรง การเสร็จสิ้นเร็ว โอกาสในการขยายขนาดสูง

• ความปลอดภัยที่แข็งแกร่ง: การพิสูจน์ความถูกต้องบ่อยครั้งอาจพึ่งพากับการใช้ระบบสมมติฐานที่ซับซ้อน ทำให้เกิดความยากลำบากมากขึ้นในการรวมธุรกรรมที่เป็นปลอมเข้าไปในส่วนของการทำธุรกรรมเป็นชุด
• เวลาที่เร็วกว่า: เนื่องจากไม่มีช่วงเวลาที่เรียกร้องเหมือนระบบพิสูจน์การฉ้อโกง การทำธุรกรรมสามารถเสร็จสิ้นได้ตรงเวลา
• ความสามารถในการขยายมาก: การนำธุรกรรมออกจากโซ่หลักของ Ethereum และการรวมกลุ่มต่อมาทำให้เครือข่ายบล็อกเชน Ethereum มีความสามารถในการขยายได้อย่างมาก

สรุป

การรวม Fraud Proof และ Validity Proof ใน Ethereum rollups ได้เพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยของเครือข่ายอย่างมาก นักพัฒนาและผู้ใช้งานสามารถใช้ประโยชน์จาก rollups พร้อมรักษาความสมบูรณ์ของนิเวศ Ethereum

เมื่อบล็อกเชน Ethereum เติบโตขึ้น ความสำคัญของการพัฒนาระบบที่มีความสามารถในการขยายของและปลอดภัยจะเพิ่มขึ้นเท่านั้น Ethereum rollups ที่มีพลังจาก Fraud Proof และ Validity Proof อาจเล่นหน้าที่สำคัญในการรูปแบบอนาคตของเทคโนโลยีบล็อกเชน