راهکار های لایه دوم zkSync

شبکه اتریوم به عنوان یکی از پیشروترین بلاکچین‌ها در جهان، با مشکلات مقیاس‌پذیری مواجه است. افزایش تراکنش‌ها و استفاده گسترده از برنامه‌های غیرمتمرکز (dApps) منجر به افزایش کارمزدها و کاهش سرعت تراکنش‌ها شده است. به منظور حل این مشکلات، راهکارهای لایه دو (Layer 2) معرفی شده‌اند. یکی از پیشرفته‌ترین و موثرترین این راهکارها zkSync است که از فناوری اثبات‌های دانش صفر (Zero-Knowledge Proofs) برای بهبود کارایی و کاهش هزینه‌های تراکنش‌ها استفاده می‌کند. در این مقاله از بلاگ کیف پول من به بررسی کامل راهکار لایه دو zkSync می‌پردازیم.

مشکلات مقیاس‌پذیری اتریوم

شبکه اتریوم به دلیل قابلیت‌های گسترده‌ای که ارائه می‌دهد، به یکی از محبوب‌ترین بلاکچین‌ها تبدیل شده است. اما با افزایش تعداد کاربران و تراکنش‌ها، این شبکه با مشکلات مقیاس‌پذیری مواجه شده است. برخی از این مشکلات عبارتند از:

1. کارمزدهای بالا:افزایش تعداد تراکنش‌ها منجر به افزایش کارمزدها شده است، که این امر استفاده از شبکه را برای بسیاری از کاربران و برنامه‌های کوچک غیرمتمرکز غیرممکن می‌کند.
2. سرعت پایین تراکنش‌ها:اتریوم تنها قادر به پردازش چند ده تراکنش در ثانیه است، که این امر منجر به تأخیر در تأیید تراکنش‌ها می‌شود.
3. تراکم شبکه:با افزایش تعداد کاربران و dAppها، شبکه اتریوم به مرور زمان شلوغ‌تر شده و تراکم شبکه افزایش یافته است.

 راهکارهای لایه دو (Layer 2 Solutions)

برای حل مشکلات مقیاس‌پذیری، راهکارهای لایه دو معرفی شده‌اند. این راهکارها به جای تغییر در پروتکل اصلی بلاکچین، تراکنش‌ها را به صورت خارج از زنجیره (off-chain) پردازش می‌کنند و سپس نتایج نهایی را به زنجیره اصلی ارسال می‌کنند. برخی از راهکارهای معروف لایه دو عبارتند از:

1. رول آپ‌ها (Rollups):رول آپ‌ها تراکنش‌ها را به صورت خارج از زنجیره پردازش می‌کنند و سپس داده‌های ضروری را به صورت فشرده به زنجیره اصلی ارسال می‌کنند. رول آپ‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: Optimistic Rollups و zk-Rollups.
2. کانال‌های پرداخت (Payment Channels):کانال‌های پرداخت به کاربران اجازه می‌دهند تا تعداد زیادی تراکنش را بدون نیاز به ارسال هر تراکنش به زنجیره اصلی انجام دهند. تنها تراکنش شروع و پایان کانال به زنجیره اصلی ارسال می‌شود.
3. پلاسما (Plasma):پلاسما یک چارچوب برای ایجاد زنجیره‌های فرعی است که به صورت مستقل از زنجیره اصلی عمل می‌کنند و تنها داده‌های ضروری را به زنجیره اصلی ارسال می‌کنند.

 معرفی و تاریخچه zkSync

راهکار ‏zkSync  یک راهکار لایه دو مبتنی بر zk-Rollups است که توسط Matter Labs توسعه یافته است. هدف اصلی zkSync افزایش ظرفیت تراکنش‌ها و کاهش هزینه‌های تراکنش در شبکه اتریوم است، در حالی که امنیت و تمرکززدایی شبکه حفظ می‌شود.

تاریخچه zkSync:

• سال 2019:Matter Labs تأسیس شد و توسعه zkSync آغاز شد.
• سال 2020:نسخه اول zkSync به صورت آزمایشی راه‌اندازی شد و توسعه‌دهندگان به بررسی و آزمایش این پلتفرم پرداختند.
• سال 2021:نسخه 1.0 zkSync به صورت عمومی راه‌اندازی شد و امکان استفاده از آن برای توسعه‌دهندگان و کاربران فراهم شد.
• سال2022: نسخه zkSync 2.0 با قابلیت‌های پیشرفته‌تر و پشتیبانی از قراردادهای هوشمند معرفی شد.

معماری zkSync:

راهکار zkSync از معماری مبتنی بر zk-Rollups استفاده می‌کند. این معماری شامل چندین جزء کلیدی است که در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم:

•  تراکنش‌های خارج از زنجیره (Off-chain Transactions): در zkSync، تراکنش‌ها به صورت خارج از زنجیره پردازش می‌شوند. کاربران تراکنش‌های خود را به یک قرارداد هوشمند zkSync در شبکه اتریوم ارسال می‌کنند. این تراکنش‌ها در لایه دو (zkSync) پردازش می‌شوند و نتایج آنها در خارج از زنجیره نگهداری می‌شود.
• تجمیع تراکنش‌ها (Batching Transactions): تراکنش‌های جمع‌آوری شده در لایه دو به صورت دسته‌ای (batch) پردازش می‌شوند. این بدان معناست که تعداد زیادی از تراکنش‌ها به صورت یکجا جمع‌آوری شده و در یک دسته پردازش می‌شوند. این مرحله باعث کاهش حجم داده‌های ارسالی به زنجیره اصلی و در نتیجه کاهش هزینه‌های تراکنش می‌شود.
• اثبات‌های دانش صفر (Zero-Knowledge Proofs): برای تضمین صحت تراکنش‌ها بدون نیاز به پردازش تک‌تک آنها در زنجیره اصلی، zkSync از اثبات‌های دانش صفر (Zero-Knowledge Proofs) استفاده می‌کند. این اثبات‌ها به صورت فشرده و ایمن صحت دسته‌ای از تراکنش‌ها را تأیید می‌کنند. در zkSync، از نوع خاصی از اثبات‌های دانش صفر به نام zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) استفاده می‌شود.
•  ارسال اثبات به زنجیره اصلی (On-chain Proof Submission): پس از پردازش دسته‌ای از تراکنش‌ها و تولید اثبات‌های دانش صفر، این اثبات‌ها به زنجیره اصلی اتریوم ارسال می‌شوند. قرارداد هوشمند zkSync در زنجیره اصلی این اثبات‌ها را دریافت و صحت آنها را تأیید می‌کند. این مرحله تضمین می‌کند که تمام تراکنش‌های پردازش شده در لایه دو معتبر هستند و امنیت شبکه حفظ می‌شود.
• به‌روزرسانی وضعیت (Updating State): با تأیید اثبات‌ها در زنجیره اصلی، وضعیت حساب‌ها و تراکنش‌ها در zkSync به‌روزرسانی می‌شود. این به‌روزرسانی شامل تغییرات موجودی حساب‌ها و انتقالات انجام شده در تراکنش‌های دسته‌ای است.

امنیت zkSync چگونه است؟

راهکار zkSync با استفاده از فناوری‌های پیشرفته تلاش می‌کند تا امنیت تراکنش‌ها و اطلاعات کاربران را تضمین کند. در ادامه به برخی از جنبه‌های امنیتی zkSync پرداخته می‌شود:

• اثبات‌های دانش صفر (Zero-Knowledge Proofs): zkSync  از اثبات‌های دانش صفر به نام zk-SNARKs استفاده می‌کند. این اثبات‌ها به صورت فشرده و ایمن صحت تراکنش‌ها را بدون نیاز به افشای اطلاعات حساس تضمین می‌کنند. این تکنولوژی به zkSync امکان می‌دهد که تراکنش‌ها را به طور خارج از زنجیره پردازش کند و سپس یک اثبات فشرده و معتبر به زنجیره اصلی ارسال کند.
• تأیید در زنجیره اصلی (On-chain Verification): اثبات‌های تولید شده توسط zkSync به قرارداد هوشمند zkSync در زنجیره اصلی اتریوم ارسال می‌شوند. این قرارداد هوشمند صحت اثبات‌ها را بررسی می‌کند و تنها در صورت معتبر بودن، وضعیت حساب‌ها و تراکنش‌ها به‌روزرسانی می‌شود. این فرآیند تضمین می‌کند که حتی اگر zkSync به عنوان یک لایه دو مستقل عمل کند، امنیت و صحت تراکنش‌ها همچنان توسط زنجیره اصلی اتریوم تأیید می‌شود.
• تمرکززدایی و نظارت (Decentralization and Auditing): zkSync تلاش می‌کند تا با حفظ تمرکززدایی شبکه، امنیت تراکنش‌ها را تضمین کند. تمام تراکنش‌ها و اثبات‌ها به زنجیره اصلی ارسال می‌شوند و توسط جامعه و نودهای مستقل بررسی می‌شوند. این شفافیت و قابلیت نظارت عمومی به جلوگیری از هرگونه تقلب یا دستکاری کمک می‌کند.
•  مقاومت در برابر حملات (Attack Resistance): با توجه به اینکه zkSync از اثبات‌های دانش صفر و قراردادهای هوشمند اتریوم استفاده می‌کند، این راهکار در برابر بسیاری از حملات متداول مقاوم است. برای مثال، اثبات‌های zk-SNARKs بسیار پیچیده و امن هستند و حتی در صورتی که مهاجم به قدرت محاسباتی بالایی دسترسی داشته باشد، همچنان قادر به جعل یا دستکاری اثبات‌ها نخواهد بود.
• حفاظت از داده‌های کاربر (User Data Protection): در zkSync، تراکنش‌ها به صورت خارج از زنجیره پردازش می‌شوند و تنها داده‌های ضروری و فشرده به زنجیره اصلی ارسال می‌شوند. این امر باعث می‌شود که داده‌های حساس کاربران در زنجیره اصلی ذخیره نشود و از حریم خصوصی آنها محافظت شود.
• بازیابی اضطراری (Emergency Withdrawal): zkSync یک مکانیسم بازیابی اضطراری برای کاربران فراهم کرده است. در صورتی که کاربران به هر دلیلی نتوانند از طریق zkSync به وجوه خود دسترسی پیدا کنند، می‌توانند با استفاده از اثبات‌های موجود، درخواست بازیابی وجوه خود را مستقیماً از زنجیره اصلی اتریوم ثبت کنند.
• آزمون و بررسی امنیتی (Security Audits): راهکار zkSync به صورت منظم توسط شرکت‌های امنیتی مستقل مورد بررسی و آزمون قرار می‌گیرد. این آزمون‌ها شامل بررسی قراردادهای هوشمند، اثبات‌های دانش صفر و سایر جنبه‌های امنیتی سیستم می‌شود. این بررسی‌ها به اطمینان از عدم وجود آسیب‌پذیری‌های امنیتی کمک می‌کند.

مزایا و ویژگی‌های zkSync

راهکار zkSync دارای مزایا و ویژگی‌های متعددی است که آن را به یکی از موثرترین راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری برای شبکه اتریوم تبدیل کرده است. در ادامه به برخی از این مزایا و ویژگی‌ها پرداخته می‌شود:

• کاهش هزینه‌های تراکنش: یکی از مزایای اصلی zkSync کاهش هزینه‌های تراکنش است. با پردازش تراکنش‌ها به صورت خارج از زنجیره و استفاده از اثبات‌های دانش صفر، هزینه‌های تراکنش به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. این امر به کاربران اجازه می‌دهد تا تراکنش‌های بیشتری را با هزینه کمتر انجام دهند.
• افزایش ظرفیت تراکنش: راهکار ‏zkSync  قادر است هزاران تراکنش را در ثانیه پردازش کند، که این امر به بهبود کارایی و سرعت شبکه کمک می‌کند. این افزایش ظرفیت به توسعه‌دهندگان و کاربران امکان می‌دهد تا برنامه‌های پیچیده‌تری را با کارایی بالا اجرا کنند.
• حفظ امنیت و تمرکززدایی: استفاده از اثبات‌های دانش صفر و ارسال داده‌های ضروری به زنجیره اصلی، امنیت و تمرکززدایی شبکه اتریوم را حفظ می‌کند. این امر به کاربران اطمینان می‌دهد که تراکنش‌های آنها به صورت ایمن و معتبر پردازش می‌شود.
• سازگاری با کیف‌پول‌ها و dApps: راهکار zkSync  با بسیاری از کیف‌پول‌ها و برنامه‌های غیرمتمرکز سازگار است و کاربران می‌توانند به راحتی از آن استفاده کنند. این سازگاری به افزایش پذیرش و استفاده از zkSync کمک می‌کند.
• پشتیبانی از قراردادهای هوشمند: راهکار ‏zkSync از اجرای قراردادهای هوشمند پشتیبانی می‌کند، که این امکان را به توسعه‌دهندگان می‌دهد تا برنامه‌های پیچیده‌تر و کارآمدتری توسعه دهند. این ویژگی به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد تا از مزایای zkSync در برنامه‌های خود بهره‌مند شوند.

کاربردها و موارد استفاده zkSync

راهکار zkSync در بسیاری از موارد کاربرد دارد و می‌تواند به بهبود کارایی و کاهش هزینه‌ها در شبکه اتریوم کمک کند. در ادامه به برخی از کاربردها و موارد استفاده zkSync پرداخته می‌شود:

• انتقالات مالی (Payments): یکی از کاربردهای اصلی zkSync در انتقالات مالی است. با استفاده از zkSync، کاربران می‌توانند انتقالات مالی خود را با کارمزدهای کمتر و سرعت بیشتر انجام دهند. این امر به ویژه برای پرداخت‌های خرد و انتقالات بین‌المللی مفید است.
•  برنامه‌های غیرمتمرکز (dApps): راهکار ‏zkSync می‌تواند به بهبود کارایی و کاهش هزینه‌های برنامه‌های غیرمتمرکز کمک کند. توسعه‌دهندگان می‌توانند از zkSync برای پردازش تراکنش‌های برنامه‌های خود به صورت خارج از زنجیره استفاده کنند و سپس نتایج نهایی را به زنجیره اصلی ارسال کنند.
• صرافی‌های غیرمتمرکز (DEXs): صرافی‌های غیرمتمرکز می‌توانند از zkSync برای کاهش هزینه‌های تراکنش و افزایش سرعت پردازش استفاده کنند. این امر به بهبود تجربه کاربری و افزایش پذیرش این صرافی‌ها کمک می‌کند.
• بازی‌های بلاکچینی: بازی‌های بلاکچینی می‌توانند از zkSync برای پردازش تراکنش‌های درون بازی به صورت خارج از زنجیره استفاده کنند. این امر به کاهش هزینه‌ها و بهبود کارایی بازی‌ها کمک می‌کند.
• مدیریت دارایی‌های دیجیتال: راهکار ‏zkSync می‌تواند به مدیریت دارایی‌های دیجیتال کمک کند. کاربران می‌توانند دارایی‌های دیجیتال خود را به zkSync واریز کرده و از آنجا برای انجام تراکنش‌ها استفاده کنند. این امر به کاهش هزینه‌ها و افزایش کارایی مدیریت دارایی‌ها کمک می‌کند.

چالش‌ها و محدودیت‌های zkSync:

با وجود مزایا و ویژگی‌های متعدد، zkSync نیز با چالش‌ها و محدودیت‌هایی مواجه است. در ادامه به برخی از این چالش‌ها و محدودیت‌ها پرداخته می‌شود:

• پیچیدگی فناوری: استفاده از اثبات‌های دانش صفر و zk-Rollups پیچیدگی‌های فناوری خاص خود را دارد. توسعه‌دهندگان باید با این فناوری‌ها آشنا باشند و توانایی پیاده‌سازی آنها را داشته باشند.
• وابستگی به زنجیره اصلی: zkSync برای تأیید اثبات‌ها و به‌روزرسانی وضعیت به زنجیره اصلی اتریوم وابسته است. این وابستگی می‌تواند در مواقعی که شبکه اتریوم شلوغ است، منجر به تأخیر در پردازش تراکنش‌ها شود.
• پذیرش و استفاده گسترده: برای اینکه zkSync به طور گسترده پذیرفته و استفاده شود، نیاز به همکاری و هماهنگی بین توسعه‌دهندگان و کاربران دارد. این امر می‌تواند زمان‌بر و چالش‌برانگیز باشد.

نتیجه‌گیری:

راهکار ‏zkSync به عنوان یک راهکار لایه دو مبتنی بر zk-Rollups، توانسته است با استفاده از فناوری‌های پیشرفته، مشکلات مقیاس‌پذیری شبکه اتریوم را تا حد زیادی حل کند. کاهش هزینه‌های تراکنش، افزایش ظرفیت تراکنش، حفظ امنیت و تمرکززدایی، و سازگاری با کیف‌پول‌ها و dApps از جمله مزایا و ویژگی‌های این راهکار است. با وجود چالش‌ها و محدودیت‌های موجود، zkSync توانسته است به یکی از موثرترین و پیشرفته‌ترین راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری برای شبکه اتریوم تبدیل شود و پذیرش و استفاده از آن در حال افزایش است.
راهکارهایی مانند zkSync نشان‌دهنده پیشرفت‌های قابل توجه در حوزه بلاکچین و تلاش برای بهبود کارایی و کاهش هزینه‌ها در این فناوری هستند. با ادامه توسعه و بهبود این راهکارها، می‌توان امید داشت که مشکلات مقیاس‌پذیری شبکه‌های بلاکچینی به طور کامل حل شود و استفاده از این فناوری‌ها به طور گسترده‌تری در زندگی روزمره کاربران و کسب‌وکارها نفوذ کند.