Zk-rollups worden al lang aangeprezen als de ultieme oplossing voor de ellende van Ethereum. Aangezien de acceptatie van blockchain en crypto wereldwijd exponentieel groeit, zijn schaaloplossingen nodig om ervoor te zorgen dat 's werelds toonaangevende slimme contractplatform miljoenen gebruikers aankan.

Zero-knowledge proofs en rollup-technologie zijn bedoeld om de transactiedoorvoer in het Ethereum-ecosysteem te stimuleren, maar er zijn nog steeds veel vragen over hoe zk-rollups werken.

In deze korte handleiding vereenvoudigen we het complexe jargon rond zk-rollup-oplossingen en zorgen we ervoor dat u geen nulkennis heeft over nulkennis.

Sinds de begindagen van Ethereum heeft elk blockchain-netwerk moeite gehad om één enkel concept te overwinnen: hoe het Blockchain Trilemma op te lossen. Bedacht door Vitalik Buterindicteert het Blockchain-trilemma dat de perfecte blockchain decentralisatie, veiligheid en schaalbaarheid met succes in evenwicht houdt.

• Decentralisatie – In de ware geest van blockchain is het perfecte netwerk volledig gedistribueerd. Het netwerk is zelfvoorzienend en wordt beheerd door zijn gebruikers, met mijnwerkers en validators die wereldwijd onafhankelijk eigendom zijn van en onafhankelijk worden geëxploiteerd. Bitcoin is een perfect voorbeeld van decentralisatie in actie.
• Schaalbaarheid – De perfecte blockchain is snel en betaalbaar, waardoor het effectief en efficiënt is voor alle gebruikers, ongeacht de grootte van hun portemonnee. Lage gaskosten en snelle transacties zijn eerder de norm dan een uniek kenmerk.
• Security – De perfecte blockchain is veilig. Niemand kan met geweld in uw portemonnee breken, transacties worden beschermd door complexe cryptografie en de juiste distributie van tokens voorkomt dat hackers de controle over het netwerk overnemen met een aanval van 51%.

Zelfs met tientallen Layer-1 blockchains die dagelijks concurreren, blijft het blockchain-trilemma onopgelost. De ironie van het trilemma is dat het onmogelijk is om alle drie de opties in evenwicht te brengen, omdat ingenieurs altijd één optie moeten opofferen om de andere te bereiken.

Neem Solana bijvoorbeeld. solarium wordt vaak beschouwd als de snelste en meest betaalbare beschikbare blockchain. Het netwerk heeft meer dan 4,000 transacties per seconde (TPS), wat een enkele transactie minder dan een cent kost. Solana is ook veilig en net zo veilig als elke andere toonaangevende keten.

Aan de andere kant lijdt Solana aan het laatste punt van het trilemma, decentralisatie. Het netwerk wordt vaak bekritiseerd vanwege constante storingen als gevolg van gecentraliseerde storingspunten. Solana's kracht en middelen kwamen van durfkapitalisten, die een ietwat zware toewijzing van SOL-tokens hebben.

Ondanks dat het het leidende Layer-1 blockchain- en smart contract-platform in de crypto-industrie is, heeft Ethereum moeite om het blockchain-trilemma te overwinnen.

Als je ooit het Ethereum-mainnet hebt gebruikt tijdens piekverkeer, weet je dat schaalbaarheid niet de kracht van Ethereum is. Gedurende 2021 en 2022 waren de transactiekosten van Ethereum volledig uit de hand gelopen. Terwijl standaardtransacties voor verzenden en ontvangen ongeveer $ 20-30 per stuk waren, kosten complexere DeFi-token-swaps of NFT-mints vaak meer dan $ 100 per stuk.

Transactiekosten en doorvoer zijn ongetwijfeld de grootste problemen bij het opschalen van Ethereum. Tijdens drukke perioden worden dApps op het Ethereum-netwerk bijna onbruikbaar. In veel gevallen kosten de transactiekosten voor het kopen van een NFT meer ETH dan de NFT zelf. Deze schaalbaarheidsproblemen maken blockchain-technologie en gedecentraliseerde financiering (DeFi) ontoegankelijk.

Totdat deze problemen zijn opgelost, zal de adoptie van cryptocurrency en blockchain moeite hebben om de massa aan boord te krijgen. Gelukkig zijn er tal van verschillende manieren waarop Ethereum de wereldwijde krachtpatser kan worden waarvan we weten dat het het potentieel heeft.

Enkele van de meest revolutionaire Ethereum-schaaloplossingen zijn zero-knowledge en optimistische rollups.

Rollups helpen netwerkcongestie op de hoofdketen van Ethereum te verminderen. Ze nemen berekeningen en state-storage off-chain procestransactiegegevens op andere blockchains en sturen deze vervolgens terug naar de hoofdketen. Rollups stellen het netwerk in wezen in staat om een ​​batch transacties 'op te rollen' tot één kosteneffecttransactie. Dit betekent dat gebruikers kunnen genieten van de veiligheid van de Ethereum-laag terwijl ze profiteren van de goedkopere gastarieven en snellere doorvoer van Layer-2-netwerken, zoals Veelhoek of arbitrage.

Rollups zijn niet de enige Ethereum-schaaloplossingen die er zijn. Alternatieve methoden zijn onder meer sharding, sidechains en state-kanalen. Hoewel dit allemaal haalbare oplossingen zijn, is Buterin zelf het meest optimistisch over roll-ups en gelooft hij dat ze een integraal onderdeel zullen zijn van de toekomst van Ethereum.

Rollups worden meestal verdeeld in twee groepen, optimistische rollups en zk-rollups. Het belangrijkste verschil tussen de twee is hoe ze transacties verifiëren. Optimistische rollups vertrouwen op fraude bewijzen om transactiegegevens te valideren, terwijl zk-rollups gebruiken nulkennisbewijzen (ZKP's).

Zoals de naam al doet vermoeden, zijn optimistische rollups, nou ja, optimistisch. Met een 'onschuldig-tot-bewezen-schuldig'-benadering gaan optimistische rollups ervan uit dat elke transactie in een rollup geldig is. Het netwerk geeft alle gebruikers een vaste periode, meestal ongeveer een week, de tijd om geschillen rond frauduleuze transacties op te lossen.

Door er optimistisch van uit te gaan dat elke transactie geldig is, hoeft het netwerk geen extra tijd en berekeningen te besteden aan het bevestigen van de juistheid van transacties. Enkele van de meest populaire Layer-2-oplossingen, zoals Arbitrum en Optimism, gebruiken deze technologie om transacties buiten de keten af ​​te wikkelen voordat ze worden teruggestuurd naar de hoofdketen van Ethereum.

Zk-rollups gebruiken complexe cryptografie, een zogenaamde zkproof, om ervoor te zorgen dat alle rollup-transacties geldig zijn zonder gevoelige informatie over de transacties zelf te delen. Ze vertrouwen op cryptografisch bewijs en dienen geldigheidsbewijzen in voor slimme contracten op Ethereum in plaats van aan te nemen dat alle transacties geldig zijn.

Dit betekent dat alle zk-rollup-transacties off-chain kunnen worden verwerkt, terwijl ook de hoeveelheid gedeelde transactiegegevens wordt verminderd, waardoor ze gericht zijn op privacy. Bovendien, omdat ze geen week hoeven te wachten voordat frauduleuze transacties worden betwist, worden zk-rollups beschouwd als een veel snellere en superieure technologie dan Optimistic rollups.

De meest voorkomende zk-proofs die we in cryptografie zien, zijn zk-snarks en zk-starks. Simpel gezegd stellen deze systemen gebruikers in staat om te bewijzen dat ze vitale of gevoelige informatie kennen, zoals transactiegegevens, zonder de gegevens publiekelijk bekend te maken.

Voorbeelden van enkele zk-rollup-projecten zijn Starknet en Immutable X.

Zk-rollups hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het aanpakken van de schaalbaarheidsproblemen van Ethereum. Ze hebben snellere en goedkopere transacties geïntroduceerd die zijn beveiligd op de hoofdketen en hebben DeFi toegankelijker dan ooit gemaakt. Dat gezegd hebbende, ze zijn verre van een perfecte oplossing.

Als je ooit tussen de meest populaire blockchain-netwerken zoals Ethereum, Binance Smart Chain of Avalanche (lawine), heb je waarschijnlijk gemerkt dat veel dApps en wallets een vergelijkbare interface en gebruikerservaring hebben. Dit is te danken aan een handige technologie genaamd de Ethereum Virtual Machine of EVM.

In zijn puurste vorm is de Ethereum Virtual Machine een database- en machinestatus voor interactie met Ethereum-accounts en -contracten. Ontwikkelaars gebruiken de EVM om dApps te bouwen en te implementeren op het Ethereum-netwerk, evenals door gebruikers die met deze applicaties communiceren met behulp van hun crypto-wallets.

Het bijzondere aan EVM's is dat ze niet exclusief voor Ethereum zijn. Veel andere blockchains hebben hun eigen EVM, waardoor op Ethereum gebaseerde dApps en tools eenvoudig kunnen worden geporteerd en ingezet op andere netwerken.

Veel gedecentraliseerde uitwisselingen zoals PancakeSwap op de Binance Smart Chain of Quickswap op Polygon zijn bijvoorbeeld gemaakt met behulp van Ethereum slimme contracten. Zie je de overeenkomsten tussen UniSwap en de gebruikersinterface van PancakeSwap?

De EVM van elk respectief netwerk maakt het mogelijk om op Ethereum gebaseerde code en applicaties te schrijven en deze op andere netwerken te repliceren. Dit maakt de ontwikkeling van blockchain tussen EVM-compatibele ketens veel interoperabeler en geeft ontwikkelaars en gebruikers meer flexibiliteit.

Zoals de naam al doet vermoeden, gebruikt een zkEVM zero-knowledge technologie en proofing binnen een Ethereum Virtual Machine. Het belangrijkste is dat ze slimme contractontwikkeling op zk-rollups ondersteunen, waardoor deze krachtige schaaloplossingen meer bruikbaarheid krijgen. Zonder een zkEVM zouden zk-rollups beperkt zijn tot eenvoudige transacties zoals basisfuncties voor verzenden en ontvangen.

In wezen zal een volledig functionele zkEVM de complete Ethereum-ervaring, inclusief DeFi en NFT's, naar de schaalbare en veilige omgeving van een zk-rollup-netwerk brengen.

Een effectieve zkEVM kan duizenden transacties per seconde veilig verwerken. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de hoofdketen van Ethereum, die moeite heeft om meer dan 20 TPS te wissen.

De concurrentie binnen het zkEVM-veld is gespannen, met enkele van de grootste namen in de crypto-ruimte, zoals Polygon, die zich haasten om als een van de eersten een functionele zkEVM te implementeren. Het Polygon-team had al enige tijd zijn zinnen gezet op een zkEVM nadat het in 250 het Hermez-netwerk voor $ 2021 miljoen had gekocht.

Polygon heeft sindsdien medio 2022 een zk-rollup-oplossing gelanceerd met de naam Polygon Hermez. Hoewel dit een belangrijke mijlpaal was in de zk-rollup-sector, is Polygon Hermez beperkt tot eenvoudige tokentransacties, zoals het verzenden en ontvangen van betalingen.

De Veelhoek zkEVM wordt naar verwachting in 2023 gelanceerd en zal meer hulpprogramma's en slimme contractondersteuning bieden voor hun zk-rollup-schaaloplossing.

Andere projecten, zoals zkSync van Matter Lab, zijn de grootste kanshebbers om 's werelds eerste zkEVM uit te brengen, naast opmerkelijke concurrenten als Starknet en Scroll.

Hoewel zk-rollups aantoonbaar beter schaalbaar en veiliger zijn, trekken Optimistic rollups zoals Arbitrum meer gebruikers aan en verwerken ze meer transacties dan andere Layer-2-schaaloplossingen. Dit zou echter kunnen veranderen met de lancering van de eerste zkEVM, die meer bruikbaarheid zal bieden aan zk-rollups.

Het Ethereum-netwerk is slecht voorbereid om tegemoet te komen aan de groeiende acceptatie en een toestroom van nieuwe gebruikers. Zk-rollup-schaaloplossingen en zkEVM's zullen blockchain-technologie en cryptocurrency veel toegankelijker maken dan voorheen en massale acceptatie wereldwijd stimuleren.

De wereld van zk-rollups is competitief, met tal van topteams die werken aan zero-knowledge schaaloplossingen, waaronder Polygon, Starknet en zkSync.

Zk-Rollups zijn aantoonbaar beter dan optimistische rollups omdat ze zk-proofs gebruiken om transacties te valideren, waardoor het netwerk sneller en veiliger wordt.

Polygon (MATIC) is de meest bekende Layer-2 (L2) crypto- en Ethereum-schaaloplossing. Dat gezegd hebbende, winnen rivaliserende L2's zoals Arbitrum en Optimism aan grip om te concurreren met Polygon om de eerste plaats.

Hoewel het een krachtige Layer-2-schaaloplossing is, is het Arbitrum-netwerk geen zk-rollup. Arbitrum gebruikt het Optimistic rollup-framework, dat ervan uitgaat dat alle transacties geldig zijn, in plaats van transacties te verifiëren met behulp van een zk-proof systeem.

Het Polygon-netwerk biedt onderdak aan verschillende producten en diensten, waaronder zk-rollups zoals Polygon Zero en Polygon Hermez.