Zk-rollups nedir? Ethereum’un ölçeklenebilirlik sorunu

Zero-knowledge rollups (sıfır bilgi rollup’lar), bir blok zincirinin işlem kapasitesini önemli ölçüde artırabilir ve işlem maliyetlerini düşürebilir. Bu, hesaplama ve veri depolamanın ana blok zincirinden ayrılmasıyla gerçekleştirilir. Makalemizde Zk-rollups nedir ve nasıl çalışır gibi soruları yanıtlayarak detaylı bir şekilde açıkladık.

Zk-rollups, yüzlerce işlemi zincir dışında toplayan, bu işlemlerin geçerliliğini onaylayan ve kriptografik kanıtlar üreten, Ethereum ağı üzerine inşa edilmiş Layer-2 protokolleridir. İşlem verilerini zincir üzerinde yayınlamak yerine zk-rollups, işlemlerin doğruluğunu onaylamak için yalnızca bu kısa ve öz kanıtları sunmaktadır.

Bu, kullanıcıların blok zincirinin güvenliğinden yararlanmaya devam etmesini sağlarken, blok zincirinin kapasitesinin katlanarak artmasına olanak tanır. Zk-rollups, doğrudan zincir üzerinde işlem yapmaya kıyasla maliyetin çok altında bir miktar ile saniyede binlerce işlemi işleyebilir. Zk-rollups nasıl çalışır detaylı inceleyelim.

Zk-rollups nedir?

Zk-rollups, fonları tutan ve hesap bakiyelerini takip eden zincir üstü bir bileşene sahiptir. Mevcut çok sayıda işlemlerin yürütülme mekanizması ayrı bir hesaplama katmanında gerçekleşir.

Operatörler adı verilen düğümler, kullanıcılar tarafından gönderilen işlemleri toplar, bunları toplu hale getirir ve işlemleri zincir dışında bir sanal makinede yürütür. Operatörler daha sonra, toplu işlemdeki tüm işlemlerin doğru şekilde yürütülmesinden kaynaklanan yeni durum güncellemelerinin sonucunu matematiksel olarak garanti eden, geçerlilik kanıtı adı verilen bir kriptografik kanıt oluşturur.

Kanıtlar, en son hesap durumuyla birlikte zincirdeki akıllı sözleşmeye birlikte sunulur. Sözleşme, kanıtın geçerli olduğunu doğrular ve işlemlerin zincir dışında doğru bir şekilde yürütülmesini sağlar. Geçerli olması halinde, zk-rollups ile eşleşecek şekilde durumunu günceller.

Bu, zk-rollupsdaki bilgi kanıtlar, zincir üzerinde doğrulandıktan sonra işlemlerin anında sonuçlandırılmasına olanak tanır. Kullanıcılar ayrıca güvenlik sorunlarını beklemek zorunda kalmadan istedikleri zaman beklemeden fonlarını çekebilirler.

Zk-rollups avantajları

Ölçeklenebilirlik: Zk-rollups, geçerlilik kanıtlarının tam işlem verilerinden çok daha küçük olması nedeniyle işlem kapasitesinde büyük ölçüde iyileştirmeler sağlar. Binlerce işlem, yalnızca birkaç yüz bayt büyüklüğünde bir kanıta sıkıştırılabilir.

Güvenlik: Zk-rollups, doğrudan blok zincirinin güvenlik garantisini ve işlem kesinliğini devralır. Doğruluk kanıtları, operatörlerin zincir dışında geçersiz durum geçişleri gerçekleştirmesini engeller. Ayrıca, zincirdeki veri bulunabilirliği, herkesin zk-rollups’ın durumunu yeniden yapılandırmasına olanak tanır.

Düşük maliyetler: Zk-rollupstan fon çekmek sorunsuz ve ucuzdur çünkü işlemler yalnızca kanıt doğrulamasına dayanır. Kullanıcılar ayrıca “sıkıştırma verimliliği” sayesinde büyük ölçüde azaltılmış işlem ücretlerinden de faydalanabilirler.

Saldırı önlemleri: Zk-rollups, işlemleri geciktiren servis dışı bırakma saldırısı (DoS) saldırılarına karşı bağışıktır, çünkü kanıtlar doğru durum geçişlerini zorunlu kılar. Kullanıcılar fonlarını korumak için ağları izlemek zorunda değildir.

Zk-rollups dezavantajları

Zero-knowledge kanıtlarının hesaplanması, süre ve zorluk açısından yüksek olduğundan Zk-rollups, Optimistic Rollups gibi diğer çözümlere kıyasla daha yüksek hesaplama maliyetlerine sahiptir. Karmaşık kriptografik ve mühendislik çerçeveleri (framework) bulunmaktadır. Sonuç olarak, bunların daha maliyetli olduğu ve uygulanmasının daha zor olduğu ortaya çıkmaktadır.

Zk-rollup projeleri

Ethereum Layer-2 ölçekleme çözümleri ve merkeziyetsiz uygulamalarda ZK-rollup teknolojisinin geliştirilmesi ve benimsenmesini ilerleten çeşitli ekipler bulunmaktadır. Bu projelerin çoğu, Bitcoin gibi bir sistemin Ethereum’a getirebileceği faydalardan bahsetmelerine rağmen, Ethereum’un ölçeklenebilirliğine odaklanmaktadır.

Polygon (MATIC), en popüler ZK-rollup projeleri arasında öne çıkmaktadır. İşlemleri düşük maliyetlerle bir araya getirmek için SNARK kanıtlarını kullanır. Polygon ayrıca EVM uyumluluğu sunmaktadır, bu da geliştiricilerin Ethereum ve Ethereum benzeri blok zincirlerinde kullanılan Solidity akıllı sözleşmelerini minimal değişikliklerle taşımasına olanak tanır. Ağın büyüyen ekosistemi şu anda 350’den fazla dApp’i içermekte.

Günümüzde, Cairo programlama dili ve STARK-proof teknolojisi tarafından desteklenen dYdX gibi verimli birçok zk-rollup projesi faaliyet göstermekte. Eli Ben-Sasson ve Alessandro Chiesa tarafından kurulan Starkware, borsalar ve NFT platformları için geliştirici dostu API’lar ve hizmetlerle rollupların geliştirilmesini kolaylaştırır.

Matter Labs’ın ZK-Sync’i, tam EVM ve Solidity desteğini zk-rolluplara kadar genişletmiştir. SNARK-proof ve Ethereum entegrasyonuna yapılan vurgu sonucu Layer-2 ortamıyla sorunsuz bir bağlantı oluşturmaktadır. ZK-Sync’i benimseyenler arasında Aave, Yearn.Finance ve 1Inch Network gibi DeFi uygulamaları yer almaktadır.

Yüksek hacimli alım satım için tasarlanmış merkeziyetsiz bir takas protokolü olan Loopring (LRC), düşük slippage (kayma/fiyat farkı) ve ücretler sunar. Loopring’in zk-rollup borsası, Ethereum Layer-2’nin benimsenmesinde öncü bir rol oynadı ve şu anda GameStop’ın NFT eserlerinin satışını yapmakta.

Önde gelen bir cüzdan sağlayıcısı olan MetaMask, Polygon ve Loopring gibi platformları entegre ederek ZK-rollup kullanımını kolaylaştırmada etkili bir rol oynamaktadır.

ZkEVM nedir ve neden inşa edilir?

Zk-rollups nedir sorusunu yanıtladıktan sonra ZkEVM’nin ne olduğun bu bölümde detaylandırdık. Birçok ekip, Ethereum’un zero-knowledge Ethereum Sanal Makinesi (zkEVM’ler) adlı bir teknoloji geliştiriyor. Bu teknoloji, Ethereum işlemlerinin ve akıllı sözleşmelerinin kriptografik olarak geçerliliğini sağlamaktadır. Geliştirilen inovasyon, EVM’nin güvenlik ve özelliklerini zk-rollupsın sağladığı ölçeklenebilirlikle birleştirebilir.

ZkEVM üzerinde çalışan diğer projeler arasında Ethereum Foundation tarafından desteklenen Applied ZKP, Polygon zkEVM, Scroll, Taiko ve ZKSync bulunmaktadır. Her biri benzersiz bir yaklaşıma sahip olmasına rağmen, hepsi karmaşık Ethereum işlemlerini zero-knowledge kanıtları kullanarak yönetebilen ve merkeziyetsiz bir zkEVM oluşturmayı amaçlar.

ZkEVM Layer-2’nin tamamen çalışır hale gelmesi, Ethereum’un ölçeklenebilirliği için ileriye doğru önemli bir adım atılmış olacak. Bu, geliştiricilerin zk-rollupsla ilişkili yüksek işlem hızından ve düşük maliyetlerden yararlanırken mevcut araçları kullanmalarına olanak tanıyacak. ZkEVM odaklı girişimlerin başarısı, Ethereum tabanlı uygulamalarda Layer-2 çözümlerinin benimsenme oranını hızlandırabilir.

Zk-rollups ve Optimistic rollups

Zk-rollups ve Optimistic rollups, Ethereum’un verimliliğini artırmak için tasarlanmış iki yöntemdir ancak farklı temellere sahiptirler. Zk-rollups, birçok işlemi zincir dışında toplar ve bunların doğruluğunu kanıtlamak için zero-knowledge kanıtlarını kullanarak blok zincirine gönderir. Bu süreç, ölçeklenebilirliği artırır ve maliyetleri düşürür ancak yüksek hesaplama gereksinimleri dezavantajı ortaya çıkar. Anında işlem kontrolü, bir zk-rollup özelliği olarak, dolandırıcılık kanıtlarına gerek duyulmamasını sağlar.

Öte yandan Optimistic rollups, işlemlerin doğru olduğunu varsayar. Zincire minimal veri göndererek ölçeklenebilirliği artırır ve yalnızca geçersiz işlemleri tespit ettiklerinde dolandırıcılık kanıtları üretir. Ancak işlem kesinliği, dolandırıcılık kanıtı itiraz süresi sona erene kadar geçerlidir. Zk-rollupsdan daha düşük maliyetlere sahip olmalarına rağmen, Optimistic rollups her işlem için geçerlilik kanıtlarına ihtiyaç duymaz.

Kısa vadede Optimistic rollupsın daha hızlı benimsenebileceği göz önüne alındığında, zk-rollups daha iyi gizlilik ve güvenlik korumaları sunar. Her iki çözüm de Ethereum’un işlem yürütme hızını önemli ölçüde artırmayı, ücretleri düşürmeyi ve genel performansı iyileştirmeyi amaçlar.

Zk-rollups ve Optimistic rollups, Ethereum’un gelecekteki büyümesine katkıda bulunacak temel teknolojik ilerlemelerdir. Ancak, ikisi arasındaki seçim, her uygulamanın belirli ihtiyaçlarına bağlı olarak değişir.

Özet

Bu makalede, Zk-rollups nedir ve benzeri sorulara yanıt vererek Zk-rollupsı açıklandı. Özetle, Zk-rollupsın çalışması özel bilgi gerektirir, bu nedenle geliştirme hala erken aşamadadır. Ancak mevcut teknoloji, Ethereum’un saniyede on binlerce işleme ulaşmasına yardımcı olma sözünü vermekte.

Gelecekteki araştırmalar, zk-rollupsı daha merkeziyetsiz hale getirmeye ve Ethereum Sanal Makine (EVM) uyumluluğu oluşturmaya odaklanıyor. Bu, zk-rollupsın Ethereum akıllı sözleşmelerini ve merkeziyetsiz uygulamaları sorunsuz bir şekilde desteklemesine olanak tanıyacaktır.

Zero-knowledge teknolojisi ve araçlar olgunlaştıkça zk-rollups, Ethereum’un uzun vadeli ölçekleme yol haritasının önemli bir bileşeni haline gelebilir. Geniş çapta benimsenmesi, dünya genelinde milyonlarca kullanıcı için daha hızlı, daha ucuz merkeziyetsiz finans ve web3 hizmetlerinin önünü açabilir.