Kripto vodič: Kako da skalirate Ethereum uz 'Zero knowledge' magiju?

Infobip ❤️ Netokracijašta akvizicija znači za vas i za nas?

Kripto vodič: Kako da skalirate Ethereum uz ‘Zero knowledge’ metodologiju?

Na ovogodišnjoj Infobip Shift konferenciji, u okviru predavanja 'Scaling Ethereum with Zero-Knowledge magic' na Web3 stejdžu predstavljena su rešenja koja mogu da pojednostave i ubrzaju skaliranje na Ethereumu.

Ethereum je u datom trenutku veoma spor i skup, ali dobra vest je da postoje rešenja koja mogu da ublaže ovaj problem. U pitanju su razni mehanizmi skaliranja layer-a 2 (rollups), a Ivan Pavičić, inženjering menadžer u kompaniji Shard Labs, svoje predavanje je posvetio onom zasnovanom na principu Zero-knowledge, objasnivši kako on funkcioniše i zašto je tako uzbudljiva tema u kripto zajednici.

Naime, kako je broj ljudi koji koriste Ethereum rastao, blockchain je dostigao određena ograničenja kapaciteta. Ovo je povećalo troškove korišćenja mreže, stvarajući potrebu za “rešenjima za skaliranje”. Postoji više rešenja koja se istražuju, testiraju i primenjuju, a koja koriste različite pristupe za postizanje sličnih ciljeva.

Glavni cilj skaliranja je povećanje brzine transakcije (faster finality) i protoka transakcija (high transactions per second), bez žrtvovanja decentralizacije ili sigurnosti. Na blockchain-u layer 1 Ethereum-a, velika potražnja dovodi do sporijih transakcija i neodrživih cena gasa. Povećanje kapaciteta mreže u smislu brzine i propusnosti je fundamentalno za smisleno i masovno usvajanje Ethereuma.

Iako su brzina i propusnost važni, neophodno je da rešenja za skaliranje, koja omogućavaju ove ciljeve ostanu decentralizovana i bezbedna. Održavanje niske ulazne barijere za operatere node-ova je krucijalno za sprečavanje centralizacije.

On-chain i Off-chain skaliranje

On-chain je metod skaliranja koji zahteva promene u Ethereum protokolu (layer 1 Mainnet), a trenutno je Sharding glavni proces za ovaj metod skaliranja. U pitanju je horizontalno razdvajanje baze podataka u cilju raspodele opterećenja.

U kontekstu Ethereum-a, sharding će smanjiti zagušenje mreže i povećati transakcije u sekundi stvaranjem novih lanaca, poznatih kao shards. Ovo će takođe olakšati opterećenje za svaki validator koji više neće morati da obrađuje sve transakcije širom mreže.

Off-chain skaliranje nudi rešenja koje se implementiraju odvojeno od glavne mreže layer 1, pa ne zahtevaju promene u postojećem Ethereum protokolu. Pojedina rešenja, poznata kao “layer 2 rešenja”, svoju bezbednost izvode direktno iz konsenzusa Ethereum layer 1, kao što su optimistic rollups, zero-knowledge rollups ili state channels.

Druga rešenja uključuju kreiranje novih lanaca u različitim oblicima koji svoju sigurnost izvode odvojeno od Mainnet-a, kao što su sidechains, validiums, ili plasma chains. Ova rešenja komuniciraju sa Mainnet-om, ali svoje sigurnosne procene izvode drugačije u zavisnosti od ciljeva koje postave.

Zašto nam je potreban layer 2?

Layer 2 je zbirni izraz za rešenja dizajnirana da pomognu u skaliranju vaše aplikacije rukovanjem transakcijama van glavne mreže Ethereum-a (layer 1) uz korišćenje prednosti agilnog decentralizovanog bezbednosnog modela Mainnet-a. A to podrazumeva:

  • Povećan broj transakcija u sekundi, što značajno poboljšava korisničko iskustvo i smanjuje zagušenje mreže na Mainnet Ethereum-u;
  • Transakcije koje se objedinjuju u jednu transakciju za Mainnet Ethereum, smanjujući naknade za gas za korisnike čineći Ethereum inkluzivnijim i dostupnijim za ljude svuda;
  • Bilo kakva ažuriranja skalabilnosti ne bi trebalo da budu na štetu decentralizacije ili bezbednosti – layer 2 se gradi na vrhu Ethereuma;
  • Postojanje mreža layer 2 specifičnih za aplikaciju, a koje donose sopstveni skup efikasnosti kada se radi sa sredstvima u velikom obimu.

Šta su Rollup-ovi i čemu služe?

Rollup-ovi su mehanizmi skaliranja layer 2, koji obrađuju podatke off-chain, a zatim ih grupno kompresuju (menjaju proračunom) i nakon tranzicije ih isporučuju u main-chain, odnosno Ethereum.

Postoje dve vrste rollup-ova koji koriste različite sigurnosne modele:

  • Optimistic rollups: pretpostavljaju da su transakcije važeće dok se ne dokaže suprotno (Fraud Proof); 
  • ZK (Zero Knowledge) rollups: poseduju dokaz o validnosti – odmah utvrđuju da li su transakcije ispravne ili ne.
Predavanje je održao Ivan Pavičić, inženjering menadžer u kompaniji Shard Labs.

Zero Knowledge magija

Zero Knowledge rollups spajaju (ili “skupljaju”) transakcije u grupe koje se izvršavaju off-chain. Računanje van lanca smanjuje količinu podataka koji se moraju objaviti u blockchain-u. ZK rollup operateri šalju sažetak izmena potrebnih za predstavljanje svih transakcija u grupi umesto da šalju svaku transakciju pojedinačno.

Oni takođe proizvode dokaze o validnosti kako bi potvrdili ispravnost svojih promena. Dokaz validnosti sa kriptografskom sigurnošću pokazuje da su predložene promene stanja Ethereuma zaista krajnji rezultat izvršavanja svih transakcija u grupi.

Uz sve to, postoji off-chain pametan ugovor koji ima samo dva zadatka:

  1. Obrada depozita i uplata;
  2. Potvrda dokaza – da sve što se dešava off-chain prati pravila, pa se može uključiti u blockchain.  

Kako ZK rollup-ovi skaliraju Ethereum?

ZK rollup-ovi proširuju propusnost na Ethereum-ov osnovni sloj (layer 1) sprovodeći off-chain račun i kompresujući podatke o transakcijama. Veličina bloka u okviru Ethereum-a ograničava podatke koji svaki blok može da drži i, prema tome, broj transakcija obrađenih po bloku. Kompresovanjem podataka koji se odnose na transakcije, ZK rollup-ovi i značajno povećavaju broj transakcija obrađenih po bloku.

ZK rollup-ovi mogu da komprimuju podatke o transakcijama bolje nego što to čine optimistic rollup-ovi, jer ne moraju da dostavljaju sve podatke potrebne za validaciju svake transakcije. Oni samo treba da objave minimalne podatke potrebne za obnovu najnovijeg stanja računa i stanja na rollup-u.

Rekurzivni dokazi

Prednost Zero knowledge rollup-ova je u tome što mogu dokazati da je nešto ispravno bez potrebe da otkriju šta zapravo dokazuju. Kako onda znati da je off-chain aktivnost ispravna?

Ključ je u sažimanju: dokazi su mali i samim tim lako proverljivi čak i kada je dokazivanje samog koncepta komplikovano.

Trenutno se dokazi o validnosti (takozvani SNARKS) generišu na block-by-block bazi i podnose se L1 ugovoru na verifikaciju. Njihove glavne karakteristike su:

  • Zahtevaju inicijalni, poverljivi setup; 
  • Manje skalabilni;
  • Manje su veličine, a samim time i jeftiniji.

Međutim, verifikacija dokaza jednog bloka ograničava propusnost koju ZK rollup-ovi mogu postići pošto samo jedan blok može biti finalizovan kada operater podnese dokaz.

Rekurzivni dokazi (ZK-SNARKS), međutim, omogućavaju finalizaciju nekoliko blokova sa jednom potvrdom validnosti. To je zato što kolo za dokazivanje rekurzivno agregira više dokaza blokova dok se ne kreira jedan konačni dokaz.

Operator L2 dostavlja ovaj rekurzivni dokaz, i ako ga ugovor prihvati, svi relevantni blokovi će biti trenutno finalizovani. Sa rekurzivnim dokazima, broj ZK transakcija koje se mogu finalizovati na Ethereum-u u intervalima se povećava.

Na primer, jedan ZK-SNARK može da verifikuje druge ZK-SNARK. Takvi “dokazi” se nazivaju rekurzivni dokazi i dramatično povećavaju propusnost na ZK rollup-ovima. Uz to oni poseduju i sledeće karakteristike:

  • Skalabilni transparentni argumenti znanja; 
  • Zasnovani na novim kriptografskim dokazima i modernoj algebri (kriptografski hešovi i polinomi); 
  • Bez inicijalnog poverljivog setupa;
  • Više skalabilni;
  • Kvantno otporni;
  • Krupniji dokazi – zahtevaju više vremena za verifikaciju.

Na kraju svog predavanja, Ivan je istakao Cairo, programski jezik za generisanje ZK SNARK dokaza. U pitanju je low level jezik opšte primene, koji nije EVM kompatibilan, ali veoma dobro generiše matematičke dokaze.

Dobra vest je što se očekuje verzija 1.0 koja će biti veoma slična Rust programskom jeziku, pa će skaliranje Ethereum-a uz pomoć Zero Knowledge rollup-ova dobiti jednu sasvim novu dimenziju. 


Želiš da podeliš svoje mišljenje o ovoj temi? Komentari su otvoreni na našoj Facebook i LinkedIn stranici!

Popularno

Upoznajte poslodavce

Zašto je Smallpdf uveo 16 nedelja plaćenog odsustva za novopočene tate?

Da li ste nekada čuli za termin 'paternity leave' i da li znate šta on tačno podrazumeva? Odgovor na ovo pitanje potražili smo u razgovoru sa Ivom Marinković iz kompanije Smallpdf koja je ovaj benefit nedavno omogućila svojim zaposlenima.

Web 3.0

Da li je krah FTX-a ‘smrtni udarac’ za kripto ekosistem?

Dok se Web2 bavi akvizicijom Twittera, sa druge stranice svedoci smo jedne od najvećih kriza koje su pogodile Web3. U velikoj analizi otkrivamo kako će se propast druge najveće kripto menjačnice odraziti na čitavu industriju.

Web 3.0

Prevara, laži i romansa na radnom mestu: Šta znamo o SBF i propasti FTX-a?

Kripto kriza se neumoljivo nastavlja, a mi vam donosimo najnovije vesti o FTX kolapsu i potencijalnim posledicama koje on može ostaviti na svetsku ekonomiju.

Propustili ste

Karijere

Microsoft i LinkedIn objavili online kurseve digitalnih veština za 10 miliona ljudi koji traže posao

Kompanija Microsoft ima plan da u saradnji s LinkedIn-om do 2025. godine obezbedi obuke i kurseve za 10 miliona ljudi i na taj način im omogući da steknu veštine i sertifikate koji će im pomoći u pronalaženju poslova.

Intervju

Razgovori sa seniorima: Kako je Tamara od studija psihologije došla do seniorske pozicije u ‘game dev’ industriji

Igranje modernih video igara uvek je u meni izazivalo dozu interesovanja o tome kako zapravo nastaju ovako veliki projekti. Do sada smo imali priliku da često pišemo o tome, pa i nastavljamo u tom smeru kroz razgovor sa Tamarom Perić koja je Lead Game Designer u regionalnoj kompaniji Mad Head Games.

Novost

Razvoj samouslužnih bankarskih alata kao odgovor na promene navika klijenata?

Korisnici bankarskih usluga sve više zahtevaju samostalnost u radu, bez obaveze odlaska u ekspozituru. Tendencije idu ka tome da će ekspozitura ostati dominantan kanal za nešto kompleksnije bankarske proizvode, kao i mesto gde će klijenti pretežno vršiti konsultacije sa bankarskim službenikom.

Office Talks Podcast

Kako od nule napraviti mobilnu aplikaciju za vaš proizvod? (Smallpdf)

U 120. epizodi Office Talks podkasta imali smo priliku da ugostimo Željka Ilića i Ivana Milisavljevića iz kompanije Smallpdf. Sa njima smo razgovarali o proizvodima, radu na mobilnim aplikacijama i kompanijskoj kulturi.

Tehnologija

DaFED #58: Kako na efikasan način podići performanse i optimizovati web sajt

Oslobodite vaše kalendare, jer je 58. DaFED događaj zakazan za četvrtak 8. decembra s početkokm od 18 časova, u Amfiteatru centralne zgrade Univerziteta u Novom Sadu.

Upoznajte poslodavce

Kako je Ananas postao startap unutar korporacije i okupio internacionalni tim sa iskustvom iz Amazona i Gugla?

Kako izgleda razvoj jednog od najambicioznijih e-commerce projekata u regionu? Koliko ljudi radi na developmentu i kako su oni organizovani? Odgovor na ovo pitanje potražili smo u razgovoru sa Belom Klašnjom, CTO kompanije Ananas koja stoji iza istoimene web prodavnice.