Validity Rollups: Giải pháp tốt nhất cho việc mở rộng Ethereum
Validity Rollups (còn được gọi là zk-rollups) được coi là giải pháp tiềm năng nhất để nâng cao khả năng xử lý của Ethereum một cách an toàn và phi tập trung. Cốt lõi của giải pháp mở rộng này là sử dụng chứng minh tính hợp lệ để thực hiện tính toán có thể xác minh. Nguyên lý hoạt động của nó như sau:
Các nhà điều hành chuyển việc xử lý giao dịch sang môi trường ngoài chuỗi (được gọi là lớp 2), thay vì xử lý từng giao dịch trên mạng chính Ethereum. Sau khi xử lý một số lượng lớn giao dịch, các nhà điều hành lớp 2 sẽ trả kết quả để áp dụng vào trạng thái của Ethereum, đồng thời cung cấp bằng chứng hiệu lực về tính toàn vẹn của việc thực hiện ngoài chuỗi. Bằng chứng này đảm bảo tính hợp lệ của tất cả các giao dịch trong lô, và được hợp đồng xác thực trên chuỗi tự động xác minh. Điều này cho phép Ethereum áp dụng kết quả vào trạng thái của chính nó.
Cần lưu ý rằng Validity Rollups thường bị nhầm lẫn với zero-knowledge rollups, nhưng điều này không chính xác. Hầu hết các Validity Rollup không sử dụng ZKP và cũng không được sử dụng để đảm bảo sự riêng tư. Do đó, thuật ngữ "Validity Rollup" chính xác hơn.
Máy ảo ngoài chuỗi
Trước khi đi vào thảo luận sâu hơn, chúng ta cần hiểu khái niệm về máy ảo (VM). Nói một cách đơn giản, VM là một môi trường có thể chạy chương trình, giống như việc chạy hệ điều hành Windows trên Mac. Nó chuyển đổi giữa các trạng thái khác nhau sau khi thực hiện một số phép toán đầu vào. Máy ảo Ethereum (EVM) chính là VM chạy hợp đồng thông minh của Ethereum.
Máy ảo không biết (zkVM) là một môi trường thực thi chương trình, nó có khả năng tạo ra các chứng minh tính hợp lệ dễ dàng để chứng minh rằng chương trình đã được thực thi chính xác. Thuật ngữ "zkEVM" thường đề cập đến việc sử dụng máy ảo Ethereum (EVM) và có khả năng chứng minh sự tổng hợp của việc thực thi EVM. Thuật ngữ này có thể gây hiểu lầm vì bản thân EVM không tạo ra những chứng minh này; ngược lại, các chứng minh được tạo ra bởi một cơ chế chứng minh riêng biệt, bắt đầu từ kết quả của việc thực thi EVM. Hơn nữa, các chứng minh này chủ yếu tập trung vào tính hợp lệ hơn là quyền riêng tư, vì vậy chúng không hoàn toàn là chứng minh không biết.
Mặc dù tất cả các Validity Rollups đều nhằm mục đích tận dụng chứng minh hiệu lực để mở rộng Ethereum, nhưng chúng có sự khác biệt trong việc lựa chọn VM để thực hiện giao dịch ngoài chuỗi. Nhiều Validity Rollups chọn sao chép thiết kế EVM (do đó được gọi là "zkEVM rollups"), cố gắng sao chép trải nghiệm của Ethereum trên L2 rollup. Trong khi đó, Starknet sử dụng một VM mới - Cairo VM (CVM), được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa hiệu quả chứng minh hiệu lực.
Hai phương pháp này đều có ưu điểm và nhược điểm riêng: zkEVM đánh đổi hiệu suất để đạt được tính tương thích với Ethereum, trong khi Cairo VM đặt hiệu suất lên trên tính tương thích, ưu tiên khả năng mở rộng.
Cách làm zkEVM
zkEVM nhằm mục đích đưa trải nghiệm Ethereum hoàn chỉnh vào chuỗi khối Layer-2. Mục tiêu của nó là sao chép môi trường phát triển Ethereum trong việc tổng hợp. Thông qua zkEVM, các nhà phát triển khi viết hợp đồng thông minh hoặc di chuyển chúng đến các giải pháp có khả năng mở rộng hơn, không cần phải thay đổi mã hoặc từ bỏ các công cụ EVM và hợp đồng thông minh hiện có.
Tuy nhiên, một nhược điểm chính của phương pháp này là nó giới hạn tiềm năng mở rộng của việc chứng minh tính hiệu quả. Do zkEVM cam kết tương thích với Ethereum, nên tốc độ chậm hơn và tiêu tốn nhiều tài nguyên hơn. Khác với CVM, EVM không được thiết kế với hiệu quả chứng minh trong tâm trí. Điều này hạn chế các biện pháp tối ưu hóa có thể cải thiện hiệu quả và khả năng mở rộng, cuối cùng ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của hệ thống.
Thách thức về khả năng chứng minh của EVM
Những thách thức cốt lõi mà phương pháp zkEVM phải đối mặt xuất phát từ thiết kế ban đầu của EVM - nó không được thiết kế để hoạt động trong môi trường chứng minh tính hợp lệ. Do đó, những nỗ lực sao chép các chức năng của nó không thể phát huy hết tiềm năng của chứng minh tính hợp lệ, dẫn đến hiệu suất kém. Sự kém hiệu quả này cuối cùng sẽ kéo hệ thống xuống về hiệu suất tổng thể. Tính tương thích của EVM với chứng minh tính hợp lệ bị cản trở bởi các yếu tố sau:
EVM áp dụng mô hình dựa trên ngăn xếp, trong khi chứng minh tính hiệu quả phù hợp hơn với mô hình dựa trên thanh ghi. Đặc điểm ngăn xếp của EVM làm cho việc chứng minh tính chính xác của việc thực thi của nó và cung cấp hỗ trợ trực tiếp cho công cụ gốc của nó trở nên khó khăn hơn.
Lược đồ lưu trữ Ethereum phụ thuộc nặng nề vào Keccak và cây Merkle Patricia lớn, cả hai đều không có lợi cho việc chứng minh hiệu quả và làm tăng gánh nặng chứng minh rất lớn. Ví dụ, Keccak chạy rất nhanh trên kiến trúc x86, nhưng cần 90k bước để chứng minh. Trong khi đó, Pedersen (một hàm băm thân thiện với zk) chỉ cần 32 bước.
Do đó, các zkEVM khác nhau cung cấp mức độ hỗ trợ khác nhau cho công cụ Ethereum - zkEVM càng tương thích với Ethereum thì hiệu suất càng kém.
Phương pháp Cairo-VM
Khác với việc zkEVM đầu tư nhiều thời gian phát triển vào "làm cho EVM thích ứng với Validity Rollups", còn một lựa chọn khác: sử dụng máy ảo chuyên dụng hoàn toàn mới và thêm hỗ trợ cho các công cụ Ethereum như một lớp bổ sung. Đó chính là phương pháp mà Starknet áp dụng, Starknet là một Validity Rollup không cần phép được ra mắt vào tháng 11 năm 2021. Starknet là Validity Rollup đầu tiên cung cấp nền tảng hợp đồng thông minh tổng quát trên mạng hoàn toàn có thể kết hợp.
Starknet sử dụng Cairo-VM (CVM), đây là một ngôn ngữ cấp cao cùng tên. Cairo-VM được thiết kế đặc biệt để tạo ra chứng minh tính hợp lệ của việc thực thi chương trình một cách hiệu quả.
Việc sử dụng Cairo (máy ảo và ngôn ngữ) mang lại những lợi ích sau:
Chứng minh tính hiệu quả tối ưu - mỗi lệnh đều có một biểu diễn đại số hợp lệ.
Ngôn ngữ Rust dùng để viết chương trình có thể chứng minh
Biểu diễn trung gian giữa Cairo nâng cao và lắp ráp Cairo (các lệnh VM) (Sierra), cho phép thực thi hiệu quả mã Cairo.
Phát triển ngôn ngữ mới cho phép tùy chỉnh theo nhu cầu cụ thể và trang bị cho nó các chức năng có thể đáp ứng những nhu cầu chưa được đáp ứng trước đó.
Cairo và mã hóa đa dạng
Starknet khuyến khích đổi mới, điều này được phản ánh trong phương pháp mã hóa đa dạng của nó. Cairo sử dụng STARKs để đạt được khả năng mở rộng tốt nhất không chỉ giới hạn cho những nhà phát triển viết hợp đồng trực tiếp trong Cairo. Các nhà phát triển có thể chọn phương pháp phù hợp nhất với họ:
Viết mã gốc trong Cairo: Với việc phát hành Cairo 1.0, các nhà phát triển hiện có thể sử dụng ngôn ngữ kiểu Rust an toàn và thân thiện với người dùng.
Tính tương thích với Solidity: Các nhà phát triển Solidity có thể viết mã để sử dụng với Cairo VM. Phương pháp này cung cấp trải nghiệm phát triển tương tự như Ethereum và cho phép các hợp đồng thông minh Solidity có thể di chuyển sang Starknet. Có hai cách thực hiện:
Chuyển ngữ: Sử dụng trình chuyển đổi Warp để chuyển đổi mã Solidity sang Cairo.
zkEVM trên Starknet: Sử dụng Kakarot, một zkEVM được viết bằng Cairo, có thể chạy hợp đồng thông minh Ethereum trên Starknet.
Mặc dù thời gian tồn tại ngắn, Cairo đã trở thành ngôn ngữ hợp đồng thông minh phổ biến thứ tư theo xếp hạng TVL, và đã nhận được hơn 350 triệu đô la hỗ trợ.
Tóm tắt
zkEVM nhằm mục đích sao chép môi trường Ethereum thành rollup, cho phép các nhà phát triển sử dụng các công cụ Ethereum quen thuộc. Tuy nhiên, phương pháp này hạn chế tiềm năng của chứng minh hiệu quả, có thể tiêu tốn một lượng lớn tài nguyên.
Cairo VM được thiết kế đặc biệt cho hệ thống chứng minh hiệu quả, không bị giới hạn bởi EVM. Nó được hỗ trợ bởi một ngôn ngữ lập trình kiểu Rust mới, an toàn và thân thiện với người dùng có tên là Cairo 1.0, tạo thành một công cụ mạnh mẽ nhằm tối đa hóa hiệu suất mở rộng của Ethereum thông qua việc sử dụng chứng minh STARK.
Những tiến triển liên tục của Cairo, sự phát triển của Kakarot zkEVM và sự gia tăng các lựa chọn phát triển đa dạng như Warp thật sự đáng khích lệ. Khi các ứng dụng dApp trên Starknet bước vào giai đoạn sản xuất, điều này cho thấy sức mạnh của Cairo, và tôi tin rằng nó sẽ được sử dụng cho các dự án đầy tham vọng hơn trong tương lai.
Nhờ vào nhiều phương thức mở rộng STARK và khả năng xuất hiện các phương pháp mới trong vài tháng tới, các nhà phát triển hiện có quyền kiểm soát chưa từng có đối với việc mở rộng blockchain.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
5 thích
Phần thưởng
5
3
Đăng lại
Chia sẻ
Bình luận
0/400
TokenomicsTrapper
· 16giờ trước
thực ra nếu bạn đọc các thông số kỹ thuật... zk proofs chỉ là khói và gương cho cơ sở hạ tầng tập trung lmao đã nói điều này từ năm 2021
Validity Rollups: Giải pháp mở rộng Ethereum tốt nhất và những tranh cãi của nó
Validity Rollups: Giải pháp tốt nhất cho việc mở rộng Ethereum
Validity Rollups (còn được gọi là zk-rollups) được coi là giải pháp tiềm năng nhất để nâng cao khả năng xử lý của Ethereum một cách an toàn và phi tập trung. Cốt lõi của giải pháp mở rộng này là sử dụng chứng minh tính hợp lệ để thực hiện tính toán có thể xác minh. Nguyên lý hoạt động của nó như sau:
Các nhà điều hành chuyển việc xử lý giao dịch sang môi trường ngoài chuỗi (được gọi là lớp 2), thay vì xử lý từng giao dịch trên mạng chính Ethereum. Sau khi xử lý một số lượng lớn giao dịch, các nhà điều hành lớp 2 sẽ trả kết quả để áp dụng vào trạng thái của Ethereum, đồng thời cung cấp bằng chứng hiệu lực về tính toàn vẹn của việc thực hiện ngoài chuỗi. Bằng chứng này đảm bảo tính hợp lệ của tất cả các giao dịch trong lô, và được hợp đồng xác thực trên chuỗi tự động xác minh. Điều này cho phép Ethereum áp dụng kết quả vào trạng thái của chính nó.
Cần lưu ý rằng Validity Rollups thường bị nhầm lẫn với zero-knowledge rollups, nhưng điều này không chính xác. Hầu hết các Validity Rollup không sử dụng ZKP và cũng không được sử dụng để đảm bảo sự riêng tư. Do đó, thuật ngữ "Validity Rollup" chính xác hơn.
Máy ảo ngoài chuỗi
Trước khi đi vào thảo luận sâu hơn, chúng ta cần hiểu khái niệm về máy ảo (VM). Nói một cách đơn giản, VM là một môi trường có thể chạy chương trình, giống như việc chạy hệ điều hành Windows trên Mac. Nó chuyển đổi giữa các trạng thái khác nhau sau khi thực hiện một số phép toán đầu vào. Máy ảo Ethereum (EVM) chính là VM chạy hợp đồng thông minh của Ethereum.
Máy ảo không biết (zkVM) là một môi trường thực thi chương trình, nó có khả năng tạo ra các chứng minh tính hợp lệ dễ dàng để chứng minh rằng chương trình đã được thực thi chính xác. Thuật ngữ "zkEVM" thường đề cập đến việc sử dụng máy ảo Ethereum (EVM) và có khả năng chứng minh sự tổng hợp của việc thực thi EVM. Thuật ngữ này có thể gây hiểu lầm vì bản thân EVM không tạo ra những chứng minh này; ngược lại, các chứng minh được tạo ra bởi một cơ chế chứng minh riêng biệt, bắt đầu từ kết quả của việc thực thi EVM. Hơn nữa, các chứng minh này chủ yếu tập trung vào tính hợp lệ hơn là quyền riêng tư, vì vậy chúng không hoàn toàn là chứng minh không biết.
Mặc dù tất cả các Validity Rollups đều nhằm mục đích tận dụng chứng minh hiệu lực để mở rộng Ethereum, nhưng chúng có sự khác biệt trong việc lựa chọn VM để thực hiện giao dịch ngoài chuỗi. Nhiều Validity Rollups chọn sao chép thiết kế EVM (do đó được gọi là "zkEVM rollups"), cố gắng sao chép trải nghiệm của Ethereum trên L2 rollup. Trong khi đó, Starknet sử dụng một VM mới - Cairo VM (CVM), được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa hiệu quả chứng minh hiệu lực.
Hai phương pháp này đều có ưu điểm và nhược điểm riêng: zkEVM đánh đổi hiệu suất để đạt được tính tương thích với Ethereum, trong khi Cairo VM đặt hiệu suất lên trên tính tương thích, ưu tiên khả năng mở rộng.
Cách làm zkEVM
zkEVM nhằm mục đích đưa trải nghiệm Ethereum hoàn chỉnh vào chuỗi khối Layer-2. Mục tiêu của nó là sao chép môi trường phát triển Ethereum trong việc tổng hợp. Thông qua zkEVM, các nhà phát triển khi viết hợp đồng thông minh hoặc di chuyển chúng đến các giải pháp có khả năng mở rộng hơn, không cần phải thay đổi mã hoặc từ bỏ các công cụ EVM và hợp đồng thông minh hiện có.
Tuy nhiên, một nhược điểm chính của phương pháp này là nó giới hạn tiềm năng mở rộng của việc chứng minh tính hiệu quả. Do zkEVM cam kết tương thích với Ethereum, nên tốc độ chậm hơn và tiêu tốn nhiều tài nguyên hơn. Khác với CVM, EVM không được thiết kế với hiệu quả chứng minh trong tâm trí. Điều này hạn chế các biện pháp tối ưu hóa có thể cải thiện hiệu quả và khả năng mở rộng, cuối cùng ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của hệ thống.
Thách thức về khả năng chứng minh của EVM
Những thách thức cốt lõi mà phương pháp zkEVM phải đối mặt xuất phát từ thiết kế ban đầu của EVM - nó không được thiết kế để hoạt động trong môi trường chứng minh tính hợp lệ. Do đó, những nỗ lực sao chép các chức năng của nó không thể phát huy hết tiềm năng của chứng minh tính hợp lệ, dẫn đến hiệu suất kém. Sự kém hiệu quả này cuối cùng sẽ kéo hệ thống xuống về hiệu suất tổng thể. Tính tương thích của EVM với chứng minh tính hợp lệ bị cản trở bởi các yếu tố sau:
EVM áp dụng mô hình dựa trên ngăn xếp, trong khi chứng minh tính hiệu quả phù hợp hơn với mô hình dựa trên thanh ghi. Đặc điểm ngăn xếp của EVM làm cho việc chứng minh tính chính xác của việc thực thi của nó và cung cấp hỗ trợ trực tiếp cho công cụ gốc của nó trở nên khó khăn hơn.
Lược đồ lưu trữ Ethereum phụ thuộc nặng nề vào Keccak và cây Merkle Patricia lớn, cả hai đều không có lợi cho việc chứng minh hiệu quả và làm tăng gánh nặng chứng minh rất lớn. Ví dụ, Keccak chạy rất nhanh trên kiến trúc x86, nhưng cần 90k bước để chứng minh. Trong khi đó, Pedersen (một hàm băm thân thiện với zk) chỉ cần 32 bước.
Do đó, các zkEVM khác nhau cung cấp mức độ hỗ trợ khác nhau cho công cụ Ethereum - zkEVM càng tương thích với Ethereum thì hiệu suất càng kém.
Phương pháp Cairo-VM
Khác với việc zkEVM đầu tư nhiều thời gian phát triển vào "làm cho EVM thích ứng với Validity Rollups", còn một lựa chọn khác: sử dụng máy ảo chuyên dụng hoàn toàn mới và thêm hỗ trợ cho các công cụ Ethereum như một lớp bổ sung. Đó chính là phương pháp mà Starknet áp dụng, Starknet là một Validity Rollup không cần phép được ra mắt vào tháng 11 năm 2021. Starknet là Validity Rollup đầu tiên cung cấp nền tảng hợp đồng thông minh tổng quát trên mạng hoàn toàn có thể kết hợp.
Starknet sử dụng Cairo-VM (CVM), đây là một ngôn ngữ cấp cao cùng tên. Cairo-VM được thiết kế đặc biệt để tạo ra chứng minh tính hợp lệ của việc thực thi chương trình một cách hiệu quả.
Việc sử dụng Cairo (máy ảo và ngôn ngữ) mang lại những lợi ích sau:
Phát triển ngôn ngữ mới cho phép tùy chỉnh theo nhu cầu cụ thể và trang bị cho nó các chức năng có thể đáp ứng những nhu cầu chưa được đáp ứng trước đó.
Cairo và mã hóa đa dạng
Starknet khuyến khích đổi mới, điều này được phản ánh trong phương pháp mã hóa đa dạng của nó. Cairo sử dụng STARKs để đạt được khả năng mở rộng tốt nhất không chỉ giới hạn cho những nhà phát triển viết hợp đồng trực tiếp trong Cairo. Các nhà phát triển có thể chọn phương pháp phù hợp nhất với họ:
Viết mã gốc trong Cairo: Với việc phát hành Cairo 1.0, các nhà phát triển hiện có thể sử dụng ngôn ngữ kiểu Rust an toàn và thân thiện với người dùng.
Tính tương thích với Solidity: Các nhà phát triển Solidity có thể viết mã để sử dụng với Cairo VM. Phương pháp này cung cấp trải nghiệm phát triển tương tự như Ethereum và cho phép các hợp đồng thông minh Solidity có thể di chuyển sang Starknet. Có hai cách thực hiện:
Mặc dù thời gian tồn tại ngắn, Cairo đã trở thành ngôn ngữ hợp đồng thông minh phổ biến thứ tư theo xếp hạng TVL, và đã nhận được hơn 350 triệu đô la hỗ trợ.
Tóm tắt
zkEVM nhằm mục đích sao chép môi trường Ethereum thành rollup, cho phép các nhà phát triển sử dụng các công cụ Ethereum quen thuộc. Tuy nhiên, phương pháp này hạn chế tiềm năng của chứng minh hiệu quả, có thể tiêu tốn một lượng lớn tài nguyên.
Cairo VM được thiết kế đặc biệt cho hệ thống chứng minh hiệu quả, không bị giới hạn bởi EVM. Nó được hỗ trợ bởi một ngôn ngữ lập trình kiểu Rust mới, an toàn và thân thiện với người dùng có tên là Cairo 1.0, tạo thành một công cụ mạnh mẽ nhằm tối đa hóa hiệu suất mở rộng của Ethereum thông qua việc sử dụng chứng minh STARK.
Những tiến triển liên tục của Cairo, sự phát triển của Kakarot zkEVM và sự gia tăng các lựa chọn phát triển đa dạng như Warp thật sự đáng khích lệ. Khi các ứng dụng dApp trên Starknet bước vào giai đoạn sản xuất, điều này cho thấy sức mạnh của Cairo, và tôi tin rằng nó sẽ được sử dụng cho các dự án đầy tham vọng hơn trong tương lai.
Nhờ vào nhiều phương thức mở rộng STARK và khả năng xuất hiện các phương pháp mới trong vài tháng tới, các nhà phát triển hiện có quyền kiểm soát chưa từng có đối với việc mở rộng blockchain.