Optimistic vs ZK rollup: Layer 2 nào nổi trội hơn?

Optimistic rollup có cách tiếp cận lạc quan (optimistic) đối với các giao dịch, giả định rằng tất cả các giao dịch đều hợp lệ cho đến khi được chứng minh ngược lại, mặc dù có một khoảng thời gian thử thách mà người dùng có thể gửi *fraud-proof (bằng chứng gian lận). Tuy nhiên, ZK rollup lại sử dụng bằng chứng hợp lệ để xác nhận rằng mọi giao dịch đều hợp lệ trước khi gửi dữ liệu đến Layer 1.

*Fraud-proof là dạng bằng chứng được các đơn vị xác thực (Verifier) gửi về Layer-1 khi phát hiện có giao dịch đáng ngờ.

Các optimistic rollup có xu hướng nhanh và rẻ hơn do yêu cầu tính toán thấp hơn khi so sánh với ZK rollup, mặc dù người dùng phải đợi giai đoạn thử thách trôi qua trước khi việc rút tiền được xử lý.

Layer 2 (L2) rollup hiện khá phổ biến vì chúng cung cấp các giao dịch rẻ hơn và nhanh hơn trên blockchain Ethereum, cho phép mở rộng quy mô theo chiều dọc trên blockchain được sử dụng nhiều nhất.

Rollup là gì?

Rollup là một phương pháp quản lý tài nguyên đối với khả năng mở rộng blockchain. Hệt như cái tên, các bản rollup hoạt động bằng cách gói dữ liệu từ nhiều giao dịch trên chain Layer 2 thành một giao dịch duy nhất để xác nhận trên Layer 1. Trong một bài viết của mình, nhà sáng lập Ethereum Vitalik Buterin đề cập đến cách các bản rollup cải thiện khả năng mở rộng trong khi giảm phí gas cho người dùng:

“Rollup di chuyển tính toán (và lưu trữ trạng thái) off-chain, nhưng vẫn giữ một số dữ liệu trên mỗi giao dịch on-chain. Để nâng cao hiệu quả, họ sử dụng rất nhiều thủ thuật nén phức tạp để thay thế dữ liệu bằng tính toán bất cứ khi nào có thể. Kết quả là một hệ thống trong đó khả năng mở rộng vẫn bị giới hạn bởi băng thông dữ liệu của blockchain cơ bản, nhưng ở một tỷ lệ rất hợp lý: trong khi việc chuyển token ERC20 layer cơ sở của Ethereum tốn ~ 45.000 gas, thì việc chuyển token ERC20 trong rollup chiếm 16 byte không gian on-chain với chi phí dưới 300 gas.”

Các giải pháp Layer 2 áp dụng rollup như một phương tiện để mở rộng quy mô mainnet. Các giao dịch trên layer thực thi của chúng được đóng gói theo lô và mỗi lô được gửi đến mainnet để xác thực lần cuối. Bằng cách này, họ tiết kiệm thời gian và chi phí cho người dùng, đồng thời duy trì mức độ bảo mật và phân cấp trên mạng chính bằng cách ký hợp đồng với layer đồng thuận của mainnet để sàng lọc các giao dịch và thêm chúng vào mạng.

Tuy nhiên, các rollup khác nhau ở các bước thực hiện trước khi gửi dữ liệu giao dịch lên mainnet. Điều này dẫn chúng ta đến hai loại rollup hiện có: Optimistic và Zero knowledge (ZK) rollup.

Optimistic Rollup là gì?

Có một số phần trong một optimistic rollup. Đầu tiên, như tên cho thấy, họ thực hiện một cách tiếp cận optimistic để thực hiện các giao dịch off-chain, trong đó họ cho rằng tất cả các giao dịch Layer 2 đều hợp lệ trừ khi bị thách thức và chứng minh là gian lận. Họ cung cấp mức phí thấp hơn cho người dùng cuối vì chi phí giao dịch cố định được trải đều trên nhiều giao dịch trong mỗi lô. 

Thứ hai, optimistic rollup không công bố bằng chứng hợp lệ cho các lô giao dịch được đăng on-chain và chỉ dựa vào bằng chứng gian lận để xác định các trường hợp giao dịch không được tính toán chính xác. Trong optimistic rollup, người dùng nghi ngờ hành vi gian lận có thể thách thức giao dịch rollup bằng cách tính toán bằng chứng gian lận trong thời gian thách thức (thường là 7 ngày). Trong trường hợp bằng chứng gian lận được thông qua, quá trình rollup sẽ thực hiện lại giao dịch và cập nhật trạng thái của rollup, trong khi trình sắp xếp thứ tự bao gồm giao dịch không chính xác trong một block sẽ phải nhận một hình phạt. 

Cuối cùng, nếu không có thách thức nào đối với một lô rollup, khi thời gian thử thách kết thúc, nó sẽ được coi là hợp lệ và được chấp nhận trên Ethereum, sau đó yêu cầu rút tiền sẽ được đưa ra. 

Dưới đây là một số mạng hoạt động bằng cách sử dụng optimistic rollup:

Optimism

Optimism đã cho ra mắt mainnet của mình vào tháng 12 năm 2021. Đây là mạng Layer 2 tương thích với EVM có mục đích chung được xây dựng để mở rộng quy mô Ethereum. Nó sử dụng công nghệ optimistic rollup để cải thiện tốc độ giao dịch và giảm chi phí. Để xác minh tính hợp lệ của các giao dịch theo lô, Optimism sử dụng quy trình sàng lọc bằng chứng gian lận một vòng để sàng lọc các chi tiết giao dịch và gắn cờ các giao dịch không phù hợp.

Tuy nhiên, tại thời điểm viết bài, hệ thống bằng chứng gian lận của Optimism vẫn đang trong giai đoạn testnet trên Goerli testnet, bao gồm ba thành phần: Chương trình xác minh lỗi (FPP), Máy ảo xác minh lỗi (FPVM) và giao thức trò chơi tranh chấp. OP Labs tuyên bố rằng FPP và FPFM, mở đường cho sự phát triển của nhiều hệ thống bằng chứng, trong đó việc xây dựng bằng OP Stack của Optimism cuối cùng sẽ cho phép các nhà phát triển xây dựng hệ thống chống lỗi của riêng họ bằng các thành phần này. 

Arbitrum

Arbitrum được ra mắt vào ngày 31 tháng 8 năm 2021. Arbitrum hy vọng sẽ mở rộng quy mô mạng Ethereum bằng công nghệ optimistic rollup. Đây cũng là một mạng optimistic rollup có mục đích chung. Arbitrum mở rộng hệ thống rollup và bảo mật trên các mạng optimistic rollup thông thường. Nó sử dụng hệ thống bằng chứng gian lận nhiều vòng để sàng lọc kỹ lưỡng các lô giao dịch. Sự khác biệt kỹ thuật chính giữa Arbitrum và Optimism là Arbitrum sử dụng hệ thống bằng chứng gian lận nhiều vòng trong khi của Optimism là hệ thống một vòng. Kể từ tháng 9 năm 2023, nhóm Arbitrum tuyên bố rằng chưa có một bằng chứng gian lận nào được gửi lên Arbitrum. Điều đó nói lên rằng, việc gửi bằng chứng gian lận trên Arbitrum hiện chỉ giới hạn ở các tác nhân nằm trong danh sách trắng, mặc dù nhóm tuyên bố rằng tính năng bằng chứng gian lận của Arbitrum sẽ sớm bị loại bỏ, cho phép bất kỳ ai thúc đẩy tính đúng đắn của chain khi các thử thách được đưa ra.

Arbitrum cũng điều hành Arbitrum Nova, một mạng sidechain giúp giảm 90% chi phí giao dịch trong tương lai. Arbitrum Nova nổi bật là một mạng rẻ hơn so với mạng Arbitrum chính, một chain cũng là nơi chứa token tiền điện tử MOON của Reddit.

opBNB

opBNB là mạng optimistic L2 dành cho BNB Smart Chain, được phát triển bằng OP Stack. opBNB được ra mắt vào ngày 16 tháng 8 năm 2023 và hy vọng sẽ hỗ trợ các ứng dụng hiệu suất cao đòi hỏi khối lượng giao dịch cao đồng thời thu hút lượng người dùng hoạt động hàng ngày chuyên sâu trên BSC. Để tiếp tục giảm chi phí giao dịch, opBNB tận dụng BNB greenfield, một blockchain kiêm nền tảng lưu trữ, để hoạt động như một layer sẵn có của dữ liệu. Theo đội ngũ phát triển, các giao dịch trên opBNB có thể chỉ tốn 0,0005 USD.

ZK rollup

ZK rollup rất giống với optimistic rollup ở cách chúng xử lý các giao dịch theo nhóm và giao tiếp với layer đồng thuận để xác thực lần cuối. Tuy nhiên, không giống như các optimistic rollup giả định tất cả các giao dịch đều hợp lệ, các ZK rollup buộc mỗi giao dịch phải trải qua một quy trình sàng lọc trước khi chúng được thêm vào lô.

ZK *validity proof (bằng chứng xác minh) có thể che giấu các chi tiết của giao dịch trong khi thực hiện và xác thực giao dịch, mang lại sự riêng tư được nâng cao. Đúng như tên gọi, các bên không hề biết gì về các chi tiết cốt lõi của giao dịch, bao gồm số tiền được giao dịch và các bên giao dịch. Tuy nhiên, giao thức này có thể chứng minh tính hợp lệ của giao dịch đối với người nhận và trình xác thực mạng.

*Validity proof là bằng chứng đại diện của một số tính toán offchain được gửi đến một hợp đồng thông minh.

Hai bên trong giao dịch bằng chứng Zk là Người chứng minh (Prover) và Người xác thực (Verifier). Người chứng minh là người gửi giao dịch trong khi Verifier là người nhận. Giao thức ZK làm trung gian cho giao dịch. Thông tin ẩn (chi tiết về giao dịch) chính là Nhân chứng.

Để chứng minh với Verifier rằng một giao dịch là chính xác, Người chứng minh có nhiệm vụ trả lời một câu hỏi liên quan đến giao dịch. Verifier sẽ đặt câu hỏi (được gọi là Thử thách) và gửi nó đến Người chứng minh. Người chứng minh đưa ra câu trả lời (được gọi là Phản hồi) và chứng minh kiến ​​thức của họ về Nhân chứng. Giao thức ZK xác thực câu trả lời do Nhà cung cấp (Prover) đưa ra và chuyển tiếp thông tin về tính đúng đắn của giao dịch cho Người xác minh. Vì vậy, thông tin duy nhất mà người nhận giao dịch có được là thông tin đó đúng hay sai.

Khi tính toàn vẹn của giao dịch được chứng minh theo cách này, chúng sẽ được thêm vào lô và gửi đến mainnet để xác thực. Không giống như các bản optimistic rollup, các giao dịch này không bị điều tra thêm và tiền có thể được rút trong vòng 3 giờ mà không cần phải đợi giai đoạn thử thách trôi qua. 

Dưới đây là một số ví dụ về các ZK rollup:

zkSync

zkSync là mạng Layer 2 trên blockchain Ethereum sử dụng công nghệ ZK để cải thiện hiệu quả và chi phí của các giao dịch trên mạng của nó. zkSync Era, mainnet của dự án, là một trong những mạng rollup ZK đầu tiên và được ra mắt vào ngày 24 tháng 3 năm 2023. Hiện tại, tất cả các giao dịch trong zkSync Era đều minh bạch, với các chi tiết có sẵn để xem công khai, mặc dù đội ngũ của nền tàng đã xác nhận rằng có là các kế hoạch triển khai quyền riêng tư để khuyến khích việc áp dụng được cải thiện. 

Mặc dù zkSync Era hiện là kho tổng hợp kiến ​​thức không lớn nhất trong không gian nhưng nó tương thích với EVM thay vì tương đương với EVM, điều này dẫn đến thời gian chứng minh nhanh hơn bằng cách giúp việc trở thành người chứng minh trở nên dễ dàng hơn. Tuy nhiên, nó đi kèm với nhược điểm là không tương thích nhiều hơn với EVM, điều đó có nghĩa là các dự án có thể cần thay đổi code trước khi triển khai trên zkSync. 

Linea Network của Consensys

Linea là mạng ZK L2 được phát triển bằng mật mã dựa trên lý thuyết lưới (lattice-base cryptography). Không giống như zkSync tương thích với EVM, Linea là ZKEVM loại 2 và được thiết kế hoàn toàn tương đương với EVM. Điều này có nghĩa là các ứng dụng được triển khai trước đây trên mainnet có thể được chuyển sang mạng Linea mà không cần dịch lại code thành mã byte ngôn ngữ lập trình mới trước khi chúng có thể hoạt động trên mạng Linea.

Tuy nhiên, để duy trì tính cạnh tranh, Linea phải vượt qua thách thức xung quanh việc cải thiện thời gian xác thực, vì quá trình xác thực các block Ethereum có thể mất hàng giờ. 

Taiko

Taiko là một rollup ZKEVM loại 1 sắp ra mắt nhằm mục đích hoàn toàn tương thích với Ethereum, nơi các nhà phát triển và người dùng có thể tận dụng sức mạnh của Ethereum Layer 1 mà không cần thực hiện bất kỳ thay đổi nào. Được thúc đẩy bởi nguyên tắc “phát triển một lần, triển khai mọi nơi”, CEO của Taiko tin rằng Ethereum cần một giải pháp mở rộng quy mô tương tự như nền tảng ban đầu. Quan điểm của ông được nhắc lại bởi Vitalik Buterin, người đã viết rằng “ZK-EVM loại 1 là thứ mà cuối cùng chúng ta cần để làm cho Ethereum Layer 1 có khả năng mở rộng cao hơn. Chúng cũng lý tưởng cho các bản rollup, vì chúng cho phép các bản rollup tái sử dụng rất nhiều cơ sở hạ tầng”. 

Taiko cũng đang tập trung vào vấn đề bảo mật và phân cấp, đồng thời giao thức đang có kế hoạch ra mắt với bộ người đề xuất và người chứng minh phi tập trung hoàn toàn, để cho phép bất kỳ ai thực hiện những nhiệm vụ đó mà không cần đưa vào danh sách trắng. 

So sánh các đặc điểm của optimistic và ZK rollup

Các optimistic và ZK rollup đã được chấp nhận ở mức độ khá cao khi các nhà đầu tư tiền điện tử khám phá các cách hiệu quả hơn về chi phí và thời gian để thực hiện các giao dịch tiền điện tử thông thường, với các bản trollup có hơn 2 tỷ USD TVL. Chúng ta đã thảo luận về cách cả hai chức năng và đây là một số điểm khác biệt giữa chúng:

Bằng chứng về tính bảo mật và tính hợp lệ (Bằng chứng gian lận Fraud-Proof và bằng chứng về tính hợp lệ Zero Knowledge Validity Proof)

ZK rollup sử dụng hợp đồng thông minh để xử lý việc xác minh tính toàn vẹn của giao dịch thông qua bằng chứng hợp lệ của ZK. Ngược lại, optimistic rollup coi các giao dịch là hợp lệ và phụ thuộc vào hệ thống bằng chứng gian lận, áp dụng truyền thống tương tự như hệ thống đồng thuận. Trình xác thực tạo nên hệ thống bằng chứng gian lận và đảm nhận vai trò sàng lọc các giao dịch độc hại và cảnh báo hệ thống xóa giao dịch khỏi hàng đợi.

Mặc dù cho đến nay chỉ có một số thách thức, việc coi mọi giao dịch là hợp lệ đã là một rủi ro bảo mật trong một kết quả optimistic rollup; hệ thống bằng chứng gian lận có thể có hiệu quả nhưng không hoàn toàn đảm bảo không có rủi ro từ các giao dịch theo lô optimistic. Mặc dù giai đoạn thử thách trong hệ thống bằng chứng gian lận đóng vai trò như một layer bảo mật bổ sung nhưng nó vẫn phụ thuộc vào trình xác thực để gắn cờ các giao dịch có khả năng gian lận. Mặt khác, hệ thống tự động hóa trong các bằng chứng về tính hợp lệ sẽ loại bỏ khả năng xảy ra lỗi vận hành trong quá trình xác thực các giao dịch trước khi chúng được phân lô và xác thực ngay lập tức, như đã thấy trong ZK rollup, là một cách tiếp cận an toàn hơn để xử lý các giao dịch, mặc dù điều này đi kèm với cần thời gian chứng minh lâu hơn.

Kết thúc giao dịch

Thời gian thử thách trong các bản optimistic rollup lên tới bảy ngày. Do đó, các giao dịch này không được hash vào mainnet cho đến thời điểm này. Mặt khác, các giao dịch trên mạng ZK rollup đạt đến kết quả cuối cùng trên mainnet nhanh hơn so với các optimistic rollup, vì tính hữu hạn trên mainnet cho mỗi ZK rollup là ngay lập tức. Do đó, thời gian rút tiền của cả hai mạng sẽ khác nhau, vì việc kết nối tài sản từ mạng optimistic rollup với mainnet có thể mất tới 7 ngày. Trong khi đó, việc rút tiền trên các ZK rollup được hoàn thành ngay sau khi lô giao dịch được gửi lên mainnet và được xác thực, thường mất tối đa ba giờ.

Khả năng mở rộng và chi phí

Các giao dịch ZK rollup tương đối nặng hơn do phải tính toán để chứng minh tính hợp lệ. Một lô ZK rollup tiêu thụ tới 500.000 gwei; con số này cao khi so sánh với 40.000 gwei được ghi nhận trong trường hợp thông thường đối với một optimistic rollup. Trọng lượng nhẹ hơn là do không có các phép tính toán học phức tạp trong dữ liệu giao dịch theo lô. Trọng lượng nhẹ và chi phí gas thấp khiến mạng optimistic rollup trở thành một lựa chọn tiết kiệm chi phí và tương đối dễ mở rộng hơn cho người dùng.

Quyền riêng tư

Bằng chứng xác minh của ZK là thiết kế ban đầu, một hệ thống xác minh tập trung vào quyền riêng tư. Nó có thể chứng minh rằng một giao dịch là hợp lệ mà không cần biết chi tiết cụ thể của giao dịch. Điều này khá khác biệt trong các bản optimistic rollup trong đó trình xác thực nhận thức được chi tiết của giao dịch và sàng lọc dữ liệu để phát hiện sự không nhất quán. Do đó, ZK rollup hướng tới quyền riêng tư hơn và có thể là một lựa chọn khả thi hơn cho các ứng dụng tập trung vào quyền riêng tư.

Độ phổ biến

Optimistic rollup là công nghệ tương đối đơn giản hơn so với ZK rollup. Mạng optimistic rollup cũng là một trong những giải pháp mở rộng quy mô L2 cho mục đích chung đầu tiên được triển khai và đã đạt được một số danh tiếng nhờ điều này. Sự dễ dàng tương đối của việc phát triển các mạng optimistic rollup cho mục đích chung cũng làm cho các mạng như vậy trở nên tràn lan hơn, đặc biệt là với sự gia tăng của OP Stack, điều này giúp các dự án triển khai Layer 2 của riêng họ thậm chí còn dễ dàng hơn. 

Cho đến nay, ba danh sách rollup hàng đầu của TVL đều là các optimistic rollup: Arbitrum, Optimism và Base. Trong khi zkSync đứng ở vị trí thứ 4, DefiLlama báo cáo rằng nó chỉ chiếm trung bình khoảng 4% tổng TVL rollup.

Sự khác biệt về mức độ phổ biến cũng là do sự khác biệt đáng kể về chi phí giao dịch. Hiện tại, các mạng optimistic rollup đưa ra mức phí giao dịch rẻ hơn so với các mạng ZK, điều này cũng góp phần vào mức độ phổ biến chung cao hơn của các mạng roptimistic rollup.

Khả năng tương thích EVM

Optimism, Mantle, Arbitrum cùng các optimistic rollup L2 tương tự đều tương thích với EVM, giúp các nhà phát triển dễ dàng sử dụng các công cụ gốc Ethereum để phát triển dApp trên optimistic rollup. Tuy nhiên, không phải mọi ZK rollup đều tương thích với EVM, đòi hỏi nhà phát triển phải làm việc nhiều hơn để đảm bảo rằng các dApp hoạt động trên các bản ZK rollup. 

Kết luận

Sự lạc quan của các bản optimistic rollup có thể được coi là điểm yếu về bảo mật và quyền riêng tư, ít nhất là khi đặt lên bàn cân với các ZK rollup. Nhưng điều này cũng mang lại cho chúng điểm hiệu suất cao hơn so với các ZK rollup, dựa trên chi phí giao dịch và yêu cầu tính toán. Cả hai hệ thống đều có chung điểm mạnh và điểm yếu riêng. Nhưng chúng giống như một bộ bổ sung hơn là các hệ thống khác nhau.

Nhờ các giao thức tương tác, các nhà đầu tư tiền điện tử có thể sử dụng các mạng optimistic và ZK rollup cho các nhu cầu giao dịch khác nhau. Mạng ZK rollup dành cho các giao dịch riêng tư, an toàn hơn và rút tiền ngay lập tức từ mạng L2 cũng như mạng optimistic rollup khi tốc độ là tối quan trọng. Nhưng điều này hoàn toàn phụ thuộc vào nhu cầu của người dùng.

Tuy nhiên, các bản ZK rollup, mặc dù hiện chưa được chú ý, nhưng so với các optimistic rollup, vẫn truyền tải các giá trị cốt lõi của công nghệ blockchain. Công nghệ phức tạp khiến cho quá trình phát triển cũng như áp dụng trở nên chậm chạp hơn. Và khi công nghệ tiếp tục phát triển, những vấn đề này đều có khả năng sẽ được khắc phục. Chỉ riêng trong năm 2023, chúng ta đã thấy số lượng các ZK rollup bắt kịp với các optimistic rollup và như Vitalik đã phát biểu, các ZK rollup có thể là trò chơi kết thúc trong công nghệ rollup, trong đó “các ZK rollup trong trung và dài hạn sẽ giành chiến thắng trong mọi trường hợp sử dụng khi công nghệ ZK-SNARK được cải tiến”. 

Tham gia Telegram của Tạp Chí Bitcoin: https://t.me/tapchibitcoinvn

Theo dõi Twitter: https://twitter.com/tapchibtc_io

Theo dõi Tiktok: https://www.tiktok.com/@tapchibitcoin 

• Ethereum chào đón ZK rollup khác đến với mainnet
• Top airdrop của rollup Ethereum dự kiến vào năm 2024 – Trọng tâm là zkSync và Starknet.
• ZK-Rollups và con đường mở rộng quy mô Ethereum

   

Itadori

Theo Cointelegraph