Giải pháp Layer 2 trở nên đặc biệt quan trọng trong sự phát triển của Ethereum 2.0 vì nó sẽ trở thành lớp thực thi cho Ethereum 2.0. Hiện nay có hai giải pháp chính đang được các nhà phát triển và người dùng đánh giá cao là Optimistic Rollup và zk-Rollup.

Optimistic Rollup hiện đang phát triển nhanh hơn một bước với nhiều dự án đã mainnet, nổi bật trong số đó là Optimism và Arbitrum. Còn giải pháp zk-Rollup được đánh giá cao hơn về công nghệ & ứng dụng nên được cho là giải pháp Layer 2 trung và dài hạn, tuy nhiên giải pháp zk-Rollup phức tạp hơn nên đa số các dự án đang trong giai đoạn phát triển và thử nghiệm. Trong đó, 2 dự án zk-Rollup đang dẫn đầu hiện nay là zkSync và StarkNet. Chúng ta cùng so sánh hai dự án hàng đầu hiện nay của giải pháp zk-Rollup nhé.

1. Tổng quan về zk-Rollup

ZKP (bằng chứng zero-knowledge) là một cách để người chứng minh (Prover) thuyết phục người xác minh (Verifier) một trạng thái là đúng mà không tiết lộ thêm bất kỳ thông tin nào. Có nhiều triển khai của ZKP như STARK, SNARK, PLONK, PLONKY2, Groth16… nói chính xác hơn thì các triển khai này là Validity Proofs (bằng chứng hợp lệ).

zk-Rollup (zero-knowledge Rollup) là giải pháp mở rộng quy mô lớp 2 giúp tăng thông lượng trên Ethereum Mainnet bằng cách di chuyển tính toán và lưu trữ trạng thái ngoài chuỗi (off-chain). Chúng cuộn hàng nghìn giao dịch lại thành lô và tạo bằng chứng ZKP (zero-knowledge proofs). Chỉ có bằng chứng này được gửi và xác minh trên chuỗi chính. Những bằng chứng này được lưu trữ trên chuỗi chính cùng dữ liệu giao dịch.

Khác với giả thiết mọi giao dịch đều đúng của Optimistic Rollup, các giao dịch trên zk-Rollup được tính toán, xác minh nên các bằng chứng tạo ra được gọi là bằng chứng hợp lệ. Cũng nhờ bằng chứng hợp lệ này và dữ liệu khả dụng trên chuỗi (on-chain) mà thời gian rút tiền về L1 chỉ từ 1~10 phút.

Bên cạnh những ưu điểm đó, ZK-rollups cũng có tiềm năng cho phép các giao dịch riêng tư trong các lần lặp lại trong tương lai. Các dự án như Zcash và Aztec Network đã triển khai các tính năng bảo vệ quyền riêng tư và zkSync và StarkNet đã công khai tuyên bố ý định của mình là thực hiện các giao dịch private của họ trong tương lai.

2. Tổng quan về zkSync và StarkNet

Mọi người đã hiểu về nhóm giải pháp zk-Rollup, nơi hai dự án chúng ta sắp so sánh dưới đây đang theo đuổi, vì vậy trước khi đi vào so sánh zkSync và StarkNet, chúng ta cùng tìm hiểu thông tin chung về chúng nhé.

zkSync

zkSync 1.0 là giải pháp mở rộng zkRollup trên Ethereum không giám sát (non-custodial) với giả định không tin cậy xây dựng trên nền tảng SNARK. Nó được sử dụng riêng cho các mục đích đơn giản. Nó thiếu hỗ trợ cho zkEVM và không thể xử lý hợp đồng thông minh phức tạp hơn. zkSync 1.0 đã mainnet từ tháng 6/2020.

zkSync 2.0 là một bản zk-Rollup không tin cậy (trustless) xây dựng trên nền tảng SNARK, sử dụng ZKP để cung cấp khả năng mở rộng với chi phí giao dịch thấp trên Ethereum. Tất cả tài sản được lưu trữ trong một hợp đồng thông minh duy nhất trên chuỗi chính, trong khi tính toán và lưu trữ dữ liệu được thực hiện ngoài chuỗi. zkSync 2.0 có thêm nhiều tính năng nổi bật như:

• Bảo mật giống Mainnet mà không phụ thuộc vào bên thứ ba.
• Các hợp đồng thông minh tương thích EVM không cần phép (permissionless).
• API Web3 tiêu chuẩn.
• Duy trì các tính năng EVM chính, chẳng hạn như khả năng tổng hợp hợp đồng thông minh.
• Giới thiệu các tính năng mới, như account abstraction và meta-transactions…

zkSync 2.0 chính thức chạy baby alpha mainnet ngày 28/10/2022.

StarkNet

StarkNet là một Layer 2 zk-rollup phi tập trung không được phép (permissionless) xây dựng trên nền tảng công nghệ STARK. StarkNet là một blockchain cho mục đích chung, cho phép bất kỳ ai cũng có thể viết bất kỳ loại logic (dApp) nào cho bất kỳ mục đích nào họ muốn mà không ảnh hưởng đến khả năng tổng hợp và bảo mật của Ethereum. StarkNet chạy alpha mainnet từ tháng 12/2021, dự kiến khởi động lại mạng và chạy mainnet chính thức vào tháng 10-11/2022.

Điểm khác biệt lớn nhất giữa zkSync và StarkNet là công nghệ SNARK và STARK.

3. SNARK hay STARK ưu việt hơn?

Sự khác biệt lớn nhất giữa SNARK và STARK là cơ chế tạo bằng chứng ZKP. Trong khi STARK sử dụng các hàm băm chống va chạm, tận dụng sức mạnh tính toán. Còn zkSNARKs sử dụng các đường cong elip chống va chạm để đảm bảo tính ngẫu nhiên cần thiết cho một bằng chứng (vì vậy rất khó tìm thấy hai đầu vào riêng biệt tạo ra cùng một đầu ra)

Về mặt lý thuyết, thuật toán an toàn nhất là STARKs, Stark không dựa trên giả định mà dựa trên sức mạnh tính toán, nên Stark không cần thiết lập trusted (tin cậy) ở đầu vào và có khả năng kháng lượng tử. STARK yêu cầu cấu hình phần cứng lớn hơn, thời gian xác minh dài hơn và có kích thước bằng chứng lớn hơn SNARK, do đó phí gas cũng sẽ nhiều hơn SNARK.

STARK có khả năng mở rộng tốt hơn nhưng SNARK ra đời sớm hơn nên SNARK phổ cập hơn và có nhiều công cụ hỗ trợ hơn STARK.

4. Khả năng tương thích EVM

Cả zkSync và StarkNet đều hỗ trợ smart contract cho mục đích chung nhưng do chúng sử dụng hai phương thức xác minh khác nhau, nên khả năng tương thích EVM của chúng khác nhau. zkSync 2.0 tuyên bố tương thích 99% EVM với Solidity và Vyper thông qua việc biên dịch trước sang Yul, một ngôn ngữ trung gian, trước khi biên dịch xuống zkEVM bytecode thông qua LLVM.

Ngoài ra, zkSync hỗ trợ ngôn ngữ giống như Rust được tối ưu hóa ZKP của họ, Zinc, biên dịch trực tiếp sang bytecode bằng cách sử dụng LLVM. Tuy nhiên, Zinc hiện chưa hoàn chỉnh Turing và quá trình phát triển của nó đã tạm dừng kể từ tháng 9 năm 2021 do zkSync tập trung vào khả năng tương thích Solidity.

Mặt khác, StarkNet hiện không phát triển khả năng tương thích với EVM. Để triển khai các hợp đồng thông minh trên StarkNet, các nhà phát triển cần học Cairo, một ngôn ngữ lập trình được StarkWare xây dựng để phát huy hết sức mạnh của công nghệ STARK. Ngoài ra, các nhà phát triển hợp đồng thông minh cũng có thể chọn chuyển đổi mã Solidity của họ sang Cairo bằng cách sử dụng Warp, một trình chuyển tiếp do NetherindEth phát triển.

Mặc dù vậy, vẫn còn một số tính năng Solidity không được hỗ trợ chuyển và còn lâu mới phù hợp với khả năng tương thích EVM như của zkSync 2.0. Gần đây StarkNet cũng đưa ra định hướng phát triển layer 3 có thể tương thích tốt với EVM.

5. Lộ trình phát triển

zkSync

Dự án sẽ được phát triển với 3 giai đoạn chính:

• zkSync 1.0: thiếu hỗ trợ cho zkEVM và không thể xử lý hợp đồng thông minh phức tạp hơn. zkSync 1.0 đã mainnet từ tháng 6/2020.
• zkSync 2.0: tương thích EVM và sử dụng cho mục đích chung. Baby Alpha mainnet ngày 28/10/2022 và công bố roadmap đến năm 2023 với nhiều cột mốc như chạy public alpha mainnet và phát triển Layer 3 trên zkSync.
• zkPorter: phiên bản validium của zkSync đang được phát triển. zkSync hướng tới việc kết hợp zkPorter và
• zkSync 2.0 để tạo ra phiên bản Volition, nơi người dùng có thể chọn giao dịch off-chain với chi phí thấp hơn hoặc giao dịch on-chain với mức độ bảo mật cao hơn.

zkSync công bố sẽ có airdrop nhưng chưa có thông tin chi tiết, zkSync thể sẽ phát hành token là khi chạy alpha mainnet hoặc khi chuyển qua giai đoạn mainnet chính thức.

StarkNet

StarkNet chạy Alpha mainet từ tháng 12/2021 và có kế hoạch khởi động lại mạng lưới để chạy mainnet chính thức trong quý 4 năm 2022. StarkNet có kế hoạch phát triển đệ quy Stark trên Layer 3 giúp mạng lưới trở lên siêu mở rộng với phí giao dịch siêu rẻ.

StarkNet đã công bố tokenomic trong đó có kế hoạch airdrop cho cộng đồng và thúc đẩy phát triển hệ sinh thái

6. Tài chính

zkSync được phát triển bởi Matter Labs – công ty đã huy động được tổng cộng 458 triệu USD, trong đó 58 triệu USD từ các backers lớn như a16z, Ethereum Foundation, Consensys, USV, Bybit, Coinbase… USD và 200 triệu USD để phát triển hệ sinh thái từ BitDAO. Mới đây nhất, ngày 16/11/2022 Matter Labs thông báo huy động thành công 200 triệu USD vòng series C do Blockchain Capital và Dragonfly dẫn đầu. Ở vòng gọi vốn này Matter Labs không công bố valuation, theo vòng trước đó thì Matter Labs đang được định giá 2 tỷ USD.

StarkNet được phát triển bởi StarkWare – công ty đã nhận được tổng cộng 273 triệu USD trong đó StarkWare đã huy động được 261 triệu USD từ các backers lớn như Paradigm, Sequoia, Pantera, DCVC, Consensys, Coinbase… và 12 triệu USD từ grant của Ethereum Foundation. StarkWare hiện đang được định giá 8 tỷ USD.

7. Hệ sinh thái

Về sự đa dạng thì hệ sinh thái zkSync nhận được nhiều lợi thế khi tương thích EVM, các dự án từ Ethereum có thể dễ dàng triển khai trên zkSync 2.0. Đa phần các dự án trên zkSync 2.0 đang trong giai đoạn phát triển, một số ít như đi vào testnet như SyncSwap, Mute, Phezzan, Tevaera… Trên zkSync 1.0 đã có một số dự án hoạt động trên mainnet như Zigzag, Ramp, Banxa, Moonpay, Utorg.

StarkNet tuy không tương thích EVM nhưng đã phát triển nhiều công cụ hỗ trợ nhà phát triển và có đội ngũ support hùng hậu nên hệ sinh thái cũng phát triển rất mạnh mẽ với nhiều dự án đang testnet và nhiều dự án đã hoạt động trên mainnet như Argent, Braavos, StarkGate, Orbiter, MySwap, MintSquare, Aspect, 10kSwap…

Bạn có thể so sánh các mảnh ghép giữa hai hệ sinh thái thông qua infographic bên dưới:

• Round 1: là các dự án Stablecoin
• Round 2: là các loại ví và cầu nối cross-chain
• Round 3: là các dự án DEX và Lending/Borrowing
• Round 4: là các dự án DeFi khác
• Round 5: là các dự án NFTs/ Gamefi/ Metaverse

8. Cộng đồng

zkSync có cộng đồng người dùng đông đảo hơn với 317k follower trên twitter và 110k thành viên Discord so với StarkNet là 151k follower trên twitter và 34k thành viên trên Discord. Tuy nhiên cộng đồng Dev của StarkNet sôi nổi hơn, do StarkNet đẩy mạnh giáo dục ngôn ngữ mới – Cairo.

9. Tổng kết

zkSync và StarkNet là hai dự án hàng đầu trong nhóm giải pháp zk-Rollup. Hai dự án đều có những thế mạnh riêng, zkSync tương thích tốt với EVM và sử dụng công nghệ SNARK nhẹ hơn, thông dụng hơn. Trong khi StarkNet lựa chọn không tương thích EVM mà sử dụng ngôn ngữ riêng để có thể phát huy tối đa sức mạnh tính toán của công nghệ Stark.

Cả zkSync 2.0 và StarkNet đều sử dụng cho mục đích chung, tức là các nhà phát triển có thể triển khai mọi logic mà họ muốn. StarkNet bảo mật hơn và có khả năng mở rộng hơn zkSync nhưng StarkNet có chi phí đắt hơn và yêu cầu phần cứng lớn hơn zkSync.

Cuộc cạnh tranh giữa zkSync và StarkNet trong thời gian tới sẽ chứng minh cho hiệu quả của zk-Rollup trước các thách thức đến từ các dự án Optimistic Rollup.

Trong số các giải pháp Layer 2 thì giải pháp Optimistic Rollup có ưu thế vượt trội trong ngắn hạn. Optimistic có lợi thế đi trước nhưng zk-Rollup có yếu tố công nghệ cơ bản tốt hơn nên sẽ là giải pháp Layer 2 trung và dài hạn. Chúng ta cùng tìm hiểu sâu về zk-Rollup và các dự án sử dụng công nghệ này nhé.

1. Tổng quan về zk-Rollup ?

ZKP (bằng chứng zero-knowledge) là một cách để người chứng minh (Prover) thuyết phục người xác minh (Verifier) một trạng thái là đúng mà không tiết lộ thêm bất kỳ thông tin nào. Có nhiều triển khai của ZKP như STARK, SNARK, PLONK, PLONKY2, Groth16… nói chính xác hơn thì các triển khai này là Validity Proofs (bằng chứng hợp lệ).

zk-Rollup (zero-knowledge Rollup) là giải pháp mở rộng quy mô lớp 2 giúp tăng thông lượng trên Ethereum Mainnet bằng cách di chuyển tính toán và lưu trữ trạng thái ngoài chuỗi. Chúng cuộn hàng nghìn giao dịch lại thành lô và tạo bằng chứng ZKP (zero-knowledge proofs). Chỉ có bằng chứng này được gửi và xác minh trên chuỗi chính. Những bằng chứng này được lưu trữ trên chuỗi chính cùng dữ liệu giao dịch.

Khác với giả thiết mọi giao dịch đều đúng của Optimistic Rollup, các giao dịch trên zk-Rollup được tính toán, xác minh nên các bằng chứng tạo ra được gọi là bằng chứng hợp lệ. Cũng nhờ bằng chứng hợp lệ này và dữ liệu khả dụng trên chuỗi (on-chain) mà thời gian rút tiền về L1 chỉ từ 1~10 phút.

2. Tại sao nói zk-Rollup là giải pháp trung và dài hạn?

Màu cam thể hiện ưu thế và màu vàng thể hiện mặt hạn chế của các giải pháp, chúng ta có thể thấy Optimistic Rollup và zk-Rollup là hai giải pháp có nhiều ưu điểm nhất và đang được ưa chuộng nhất hiện nay. Optimistic Rollup có lợi thế tương thích tốt với EVM tuy nhiên Optimistic Rollup có thông lượng nhỏ hơn zk-Rollup và thời gian rút tài sản về L1 mất 1 tuần trong khi zk-Rollup chỉ mất 1~10 phút.

zk-Rollup có thông lượng cao ~2k TPS, zk-Rollup cũng có thể kết hợp với giải pháp Validium để người dùng có thể lựa chọn giao dịch với chi phí thấp hơn, nhanh hơn khi cần thiết. Không dừng lại ở đó, với các dự án sử dụng STARK như StarkNet còn có thể triển khai Layer 3 với thông lượng tăng lên hàng chục lần.

zk-Rollup nhận được sự bảo mật từ Ethereum: Các giao dịch trên zk-Rollup được tính toán, xác minh và tạo bằng chứng mật mã hợp lệ, nên các tác nhân gây hại không thể chuyển đổi trạng thái không hợp lệ. Cộng với dữ liệu khả dụng (data availability) được lưu trên chuỗi (on-chain) đảm bảo tính bảo mật, khả năng chống kiểm duyệt và phân quyền.

zk-Rollup có phí giao dịch thấp: Việc đưa tính toán, chứng minh ra ngoài chuỗi, cuộn hàng ngàn giao dịch lại thành một bằng chứng ngắn gọn gửi về chuỗi chính giúp chi phí giao dịch giảm theo cấp số nhân.

Có thể rút tài sản về L1 chỉ 1~10 phút: Thời gian hoàn thiện (finality time) nhanh hơn vì trạng thái được cập nhật ngay lập tức sau khi các bằng chứng được xác minh trên chuỗi chính. Nên giải pháp zk-Rollup có hiệu quả về vốn hơn nhiều so với việc bị găm vốn 1 tuần của Optimistic Rollup.

zk-Rollup hỗ trợ smart contract cho mục đích chung, điều đó có được nhờ máy ảo VM ngoài chuỗi, nó cho phép các nhà phát triển có thể phát triển bất kỳ loại logic (dApp) nào cho bất kỳ mục đích nào họ muốn. Điều này vô cùng quan trọng với một Layer 2 được xác định là lớp thực thi, nơi các ứng dụng DeFi, NFT, Gamefi… thực thi, giao tiếp và kết hợp với nhau.

zk-Rollup có khả năng tương thích EVM: Yếu điểm lớn nhất của zk-Rollup đang dần được khắc phục khi có zkEVM – máy ảo tương thích EVM cho công nghệ zk. Cụ thể là zkSync và Scroll đang testnet, Polygon zkEVM cũng sẽ testnet trong Q3 2022. StarkNet tuy không tương thích EVM nhưng họ đang phát triển công cụ chuyển đổi từ ngôn ngữ Solidity quen thuộc sang Cairo.

Quyền riêng tư: zk-Rollup có thể dễ dàng hỗ trợ các giao dịch riêng tư theo mặc định.

3. Các phiên bản của công nghệ zk-Rollup

Có rất nhiều phiên bản của công nghệ zk-Rollup dựa trên các triển khai của ZKP như STARK, SNARK, PLONK…

Về mặt lý thuyết, thuật toán an toàn nhất là STARKs, thuật toán này không dựa trên giả định của các vấn đề toán học và có khả năng kháng lượng tử. Các dự án Layer 2 sử dụng Stark như StarkNet, StarkEx, Polygon Miden, Polygon zkEVM.

SNARK có kích thước Proof nhỏ nhất, có nhiều triển khai của SNARK như Groth 16 SNARK, SNARK OS, recursive SNARK… Các dự án Layer 2 sử dụng SNARK như zkSync, Polygon zkEVM(Groth 16), Loopring (Groth 16), Polygon ID.

PLONK được thiết kế giữa hai mục ở trên liên quan đến bảo mật và kích thước Bằng chứng. Aztec sử dụng PLONKY (PLONKY = PLONK + Halo, 15s). Polygon Zero sử dụng PLONKY2 (PLONKY2 = PLONK + FRI + Wizardry) có khả năng tạo bằng chứng ZKP nhanh nhất hiện nay với chỉ 170 mili giây bằng macbook.

So sánh SNARK và STARK

4. Rào cản trước mắt của zk-Rollup

Chi phí liên quan đến việc tính toán và xác minh bằng chứng hợp lệ là rất lớn và có thể làm tăng phí cho người dùng rollup.

Rất khó để xây dựng các zk-Rollup tương thích với EVM do sự phức tạp của công nghệ không có kiến thức.

Việc tạo ra các bằng chứng về tính hợp lệ yêu cầu phần cứng chuyên dụng, điều này có thể khuyến khích một số bên kiểm soát tập trung chuỗi.

Thiết lập ban đầu của ZK-Rollups thường là thúc đẩy một chương trình tập trung.

Một số hệ thống chứng minh (ví dụ: ZK-SNARK) yêu cầu thiết lập đáng tin cậy, nếu xử lý sai, có thể có khả năng xâm phạm mô hình bảo mật của ZK-rollup.

5. Các dự án zk-Rollup

zkSync

zkSync là một giải pháp mở rộng zk-Rollup trên Ethereum được phát triển bởi Matter Labs. Nó cung cấp phí gas thấp và giao dịch nhanh chóng, mà không ảnh hưởng đến bảo mật.

zkSync 1.0 là giải pháp mở rộng zkRollup trên Ethereum không giám sát (non-custodial) với giả định không tin cậy. Nó được sử dụng riêng cho các mục đích đơn giản. Nó thiếu hỗ trợ cho zkEVM và không thể xử lý hợp đồng thông minh phức tạp hơn.

zkSync 2.0 là một bản zk-Rollup không tin cậy (trustless) sử dụng ZKP để cung cấp khả năng mở rộng với chi phí giao dịch thấp trên Ethereum. Tất cả tài sản được lưu trữ trong một hợp đồng thông minh duy nhất trên chuỗi chính, trong khi tính toán và lưu trữ dữ liệu được thực hiện ngoài chuỗi.

zkSync 2.0 có thêm nhiều tính năng nổi bật như:

• Bảo mật giống Mainnet mà không phụ thuộc vào bên thứ ba.
• Các hợp đồng thông minh tương thích EVM không cần phép (permissionless).
• API Web3 tiêu chuẩn.
• Duy trì các tính năng EVM chính, chẳng hạn như khả năng tổng hợp hợp đồng thông minh.
• Giới thiệu các tính năng mới, như account abstraction và meta-transactions…

zkEVM của zkSync không phải là bản sao của EVM, mà là một thiết kế hoàn toàn mới để có thể chạy 99% hợp đồng Solidity và đảm bảo rằng nó có thể hoạt động bình thường trong các điều kiện khác nhau (bao gồm cả việc khôi phục và các điều kiện bất thường). Đồng thời, zkEVM có thể được sử dụng để tạo ra các bằng chứng zk trong mạch.

zkSync 1.0 đã mainnet từ tháng 6/2020 với TVL du trì mức ~ $70M, còn phiên bản zkSync 2.0 hỗ trợ smart contract và tương thích EVM đang trong chiến dịch 100 ngày tới mainnet.

zkSync 2.0 là dự án zk-Rollup đi đầu trong việc phát triển zkEVM, chính nhờ zkEVM mà các dApp có thể dễ dàng tích hợp từ các blockchain tương thích EVM khác.

StarkNet

StarkNet là một Layer 2 zk-rollup phi tập trung không được phép (permissionless). StarkNet là một blockchain cho mục đích chung, cho phép bất kỳ ai cũng có thể viết bất kỳ loại logic (dApp) nào cho bất kỳ mục đích nào họ muốn mà không ảnh hưởng đến khả năng tổng hợp và bảo mật của Ethereum.

Ba tính năng vượt trội của StarkNet:

• Tính toàn vẹn và khả năng mở rộng: StarkNet thừa hưởng bảo mật từ L1 Ethereum, đưa tính toán ra ngoài chuỗi (off-chain) và tạo bằng chứng ZKP ngoài chuỗi. Sau đó xác minh bằng chứng này trên chuỗi chính (on-chain).
• Mục đích chung: StarkNet cho phép bất kỳ ai cũng có thể viết bất kỳ loại ứng dụng nào cho bất kỳ mục đích nào họ muốn, như DEX/AMM, Lending/Borrowing, NFT/Gamefi/Metaverse…
• Khả năng kết hợp: StarkNet cho phép các dApps có thể giao tiếp với nhau, kết hợp với nhau từ đó tạo điều kiện phát triển và đổi mới dễ dàng

Dự án đã Alpha Mainnet từ tháng 12/2021 tới nay, phiên bản này khá chậm và tập trung. StarkNet đang chuẩn bị kết thúc giai đoạn alpha mainnet để sang giai đoạn tiếp theo, rất có thể là mainnet chính thức. Các bạn có thể xem cập nhật hệ sinh thái StarkNet tại đây.

Tuy không tương thích EVM nhưng StarkNet có công cụ chuyển đổi từ Solidity sang Cairo và có đội ngũ hùng hậu support cho các dev cùng rất nhiều tool dev, nên đã có rất nhiều dự án được build trên StarkNet.

So sánh hai dự án đi đầu trong nhóm giải pháp zk-Rollup là zkSync và StarkNet

Polygon

Polygon zkEVM (trước đây là Polygon Hermez)

Polygon zkEVM tiền thân là dự án Hermez, được Polygon mua lại với giá 250 triệu USD từ tháng 8 năm 2021.

Polygon Hermez 1.0 ra mắt mainnet vào tháng 3 năm 2021 là bản tổng hợp zk-SNARK mã nguồn mở được tối ưu hóa cho các khoản thanh toán an toàn, nhưng không hỗ trợ smart contract.

Polygon zkEVM (Polygon Hermez 2.0) là giải pháp layer 2 zk-Rollup có mã mở nguồn mở và hỗ trợ smart contract. zkEVM của Polygon zkEVM tương thích hoàn toàn với EVM. Polygon zkEVM kết hợp STARK và SNARK, zkSTARK được sử dụng cho mục đích chứng minh, bởi vì nó rất nhanh, nhưng tạo ra các bằng chứng nặng hơn. zkSNARK là nhẹ hơn, vì vậy nó được xuất bản như là bằng chứng xác thực.

Testnet dự kiến ​​vào Q3 2022.

Polygon Zero

Polygon Zero tiền thân là dự án Zero Protocol, được Polygon mua lại với giá 400 triệu USD từ tháng 12 năm 2021

Polygon Zero là giải pháp layer 2 zk-Rollup phi tập trung, tương thích EVM. Polygon Zero sử dụng công nghệ Plonky2 có khả năng tạo bằng chứng zk nhanh nhất hiện nay (~170 mili giây bằng laptop).

Testnet dự kiến ​​vào Q4 2022.

Polygon Miden

Polygon Miden là giải pháp layer 2 zk-Rollup dựa trên công nghệ Stark, có mã nguồn mở và được dùng cho mục đích chung, tức là nó hỗ trợ bất kỳ loại smart contract nào. Tuy nhiên máy ảo Miden VM không tương thích EVM.

Testnet dự kiến ​​vào Q4 2022.

Polygon ID

PolygonID là giải pháp nhận dạng mặc định riêng tư có chủ quyền, sẽ cung cấp xác minh trên chuỗi và chứng thực không cần sự cho phép nhờ ZKP, giúp người dùng kiểm soát danh tính và dữ liệu cá nhân của họ, tạo ra các tương tác đáng tin cậy với các dịch vụ web3.

Polygon Nightfall

Polygon Nightfall là sự kết hợp của công nghệ Optimistic và ZK, cho phép các giao dịch kinh doanh hiệu quả và phi tập trung mà vẫn giữ được quyền riêng tư, từ đó mở ra những khả năng mới cho các doanh nghiệp trên Web3.

Scroll

Dự án mới phát hành bản Pre-Alpha testnet ngày 19/7/2022. Đội ngũ của Scroll đang làm việc chặt chẽ với nhóm Mật mã ứng dụng của Ethereum Foundation để phát triển sản phẩm zkEVM tốt nhất cho công nghệ zk-Rollup.

Aztec

Phương thức thanh thoán riêng tư zk.money đã được Aztec chạy mainnet từ tháng 3/2021. Aztec connect – cầu nối bảo mật cho các giao dịch DeFi đã hoạt động từ đầu tháng 7/2022. Aztec 2.0 đang được triển khai với nhiều cải tiến, đặc biệt là ngôn ngữ Noir cho private smart contract.

Loopring

Dự án chạy mainnet từ tháng 12/2019, chủ yếu sử dụng cho mục đích giao dịch và thanh toán. Loopring hướng tới tương thích EVM tương tự như giải pháp của Scroll, tuy nhiên dự án chưa có nhiều tiến triển.

ZKSpace

Khởi đầu với sàn DEX ZKSwap, tuy nhiên ZKSpace đang xây dựng một nền tảng layer 2 riêng cho mình.

6. Ethereum 2.0 và zk-Rollup

Sự kiện The Merge dự kiến diễn ra vào giữa tháng 9/2022, vậy sau The Merge thì lộ trình phát triển tiếp theo của Ethereum là gì? và zk-Rollup có nằm trong trọng tâm phát triển hậu The Merge không?

Trước tiên chúng ta điểm qua 5 giai đoạn hình thành của Ethereum 2.0 gồm có:

• The Merge: chuyển đổi từ POW sang POS, giảm tiêu hao năng lượng đến 99.5%.
• The Surge: thực hiện “phân mảnh” Sharding, đồng thời tạo ra thêm data space cho các Rollups, có thể khiến việc rollups rẻ đi khoảng 10 lần. Nó không chỉ gia tăng khả năng mở rộng, mà còn giảm độ trễ, tăng tốc độ giao dịch lên đến 100,000 giao dịch/giây.
• The Verge: sử dụng Verkle Tree, cho phép người dùng có thể trở thành một validator và xác từ giao dịch mà không cần đến ổ cứng hàng trăm gigabytes. Hướng tới sự phi tập trung hóa.
• The Purge: không yêu cầu các node phải lưu trữ lịch sử giao dịch, khiến cho Ethereum trở nên đơn giản, mạnh mẽ, an toàn và thậm chí là phi tập trung hơn.
• The Splurge: tổng hợp tất cả yếu tố của các giai đoạn trên, chính thức hoàn thiện Ethereum 2.0.

Như vậy hậu The Merge sẽ là giai đoạn bổ sung công nghệ sharding, và các giải pháp layer 2 rollup sẽ xây dựng trên các sharding đó giúp tăng thông lượng và giảm chi phí theo cấp số nhân.

Vitalik Buterin đã tưởng tượng rằng việc chuyển đổi từ phiên bản hiện tại 1.0 của Ethereum sang 2.0 sẽ trải qua một phiên bản trung gian, được gọi là 1.5, với “lộ trình Ethereum tập trung vào rollup”.

A rollup-centric ethereum roadmap:https://t.co/11vxsD0XsJ

— vitalik.eth (@VitalikButerin) October 2, 2020

Cũng theo Vitalik Buterin thì Optimistic Rollup đang có lợi thế phát triển trước, nhưng zk có yếu tố công nghệ cơ bản tốt hơn nên sẽ sớm trở thành người dẫn đầu.

Vitalik says “Build ZK apps”! #WAGMI #ethseoul pic.twitter.com/2G4SSTTiHm

— daosasha.eth/lens (@daosasha) August 6, 2022

Có thể thấy sự kiện The Merge là một cú hích không chỉ thúc đẩy Ethereum 2.0 mà còn thúc đẩy cả công nghệ rollup, đặc biệt là giải pháp trung và dài hạn như zk-rollup.

7. Tổng kết

Giải pháp zk-Rollup có ưu thế vượt trội về mặt công nghệ so với các giải pháp layer 2 khác chính vì vậy zk-Rollup được cho là giải pháp trung và dài hạn cho Layer 2. zk-Rollup cũng đã có những bước tiến lớn trong việc tương thích EVM. Tuy nhiên vẫn cần thêm thời gian để công nghệ zk-Rollup được hoàn thiện, hiện các dự án zk-rollup còn khá nhiều hạn chế, chủ yếu đang trong giai đoạn testnet.

Hậu The Merge sẽ là giai tập trung cho công nghệ rollup trước khi bổ sung Sharding trong giai đoạn The Surge. Có lẽ giải pháp trung và dài hạn như zk-rollup sẽ được hưởng lợi rất nhiều từ lộ trình đó. Chúng ta cùng chờ xem nhé.

Zk Rollup là gì? Điểm khác biệt giữa Zk Rollup so với các Layer 2 khác là gì? Có những dự án Zk Rollup nào trong thị trường hiện nay? Tìm hiểu tại bài viết sau nhé!!!

Rollup là giải pháp Layer 2 được cộng đồng đánh giá rất cao, trong đó có hai model chính là Optimistic và Zk Rollup. Trong các bài viết trước, mình đã chia sẻ khá nhiều về Optimistic Rollup và các dự án nổi bật trong đó. Anh em có thể tham khảo lại tại đây.

Trong bài viết hôm nay, mình sẽ chia sẻ với mọi người tổng quan về Zk Rollup, ưu điểm, hạn chế của nó và một số dự án Zk Rollup nổi bật.

1. Zk Rollup là gì?

Zk Rollup là một giáp mở rộng cho Ethereum layer 1 bằng cách sử dụng công nghệ zero knowledge proof (bằng chứng không kiến thức).

Zk Rollup cho phép tổng hợp một số lượng lớn các giao dịch vào một khối Rollup và tạo ra bằng chứng ngắn gọn cho khối off-chain. Sau đó, hợp đồng thông minh trên Ethereum layer 1 chỉ cần xác minh Proof (bằng chứng) đó mà không cần thực hiện lại các giao dịch. Điều này có thể giúp tiết kiệm nhiều gas fee vì xác minh Proof (bằng chứng) rẻ hơn nhiều so với việc thực hiện lại tính toán.

2. Tại sao Zk rollup được đánh giá cao hơn các giải pháp Layer 2 khác?

Theo quan điểm của Vitalik, về cơ bản có 5 chiến lược mở rộng quy mô cho Ethereum:

• Nhiều chuỗi riêng biệt (Cách Polkadot, Cosmos đang làm).
• Khối siêu lớn.
• Các cải tiến gia tăng hiệu suất hoạt động nhưng không thay đổi mô hình bảo mật.
• Layer 2 (channels, plasma, rollup).
• Sharding.

Trong phân khúc Layer 2, có thể nói rằng Rollup đang là giải pháp hàng đầu. Rollup được phân làm hai loại chính là Optimistic Rollup và Zk Rollup. Tổng quan mà nói, tất cả các ưu điểm của Optimistic Rollup cung cấp được thì trong tương lai Zk Rollup cũng có thể cung cấp được.

Điểm chính để khiến Zk Rollup được đánh giá cao hơn Optimistic Rollup là do thời gian hoàn thiện (quá trình xác minh – xác nhận tính hợp lệ của giao dịch) của Zk Rollup là nhanh nhất.

Optimistic Rollup được bảo mật thông qua fraud proof (bằng chứng gian lận), cách tiếp cận này khiến chúng mắc phải một “challenge game”. Trong khi các ZK Rollup được bảo mật thông qua toán học (chứng minh cho người khác biết rằng bạn biết câu trả lời mà không cần nói cho người kia biết câu trả lời), bạn sẽ thấy rõ sự khác nhau giữa chúng thông qua ví dụ đơn giản dưới đây:

Zk Rollup và Optimistic Rollup vào một quán Bar người lớn, quán Bar này chỉ có người trên 18 tuổi mới được vào. Bảo vệ hỏi: “Tôi có thể xem CMND của bạn được không?”.

• ZK Rollup nói: “Tôi có thể chứng minh với bạn rằng tôi trên 18 tuổi, nhưng tôi sẽ không cho bạn xem CMND của tôi”.
• Optimistic Rollup nói: “Nếu không ai có thể chứng minh tôi chưa đủ 18 tuổi trong 7 ngày, điều đó có nghĩa là tôi trên 18 tuổi”.

Ở góc độ người dùng retail, “Challenge game” được biểu hiện thông qua thời gian chờ rút tiền trên các platform như Optimism hay Arbitrum. Nếu giảm thời gian chờ rút tiền xuống thì người dùng sẽ trải nghiệm sử dụng tốt hơn, bù lại bảo mật sẽ kém lại vì chi phí tấn công mạng sẽ ít hơn.

Các giải pháp Zk Rollup không mắc phải điều này, qua thời gian, khi công nghệ zero knowledge proof phát triển lên thì Zk Rollup chỉ ngày càng tốt hơn, quá trình xác minh – xác nhận tính hợp lệ của khối Rollup sẽ chỉnh nhanh và rẻ hơn.

Chính vì vậy mà Zk Rollup được công nhận là giải pháp mở rộng quy mô hàng đầu cho Ethereum trong trung và dài hạn (thực tế công nghệ Zk Rollup vẫn còn nhiều hạn chế ở thời điểm hiện nay, chúng ta sẽ tìm các hạn chế đó ở những phần sau).

“Trong trung và dài hạn, ZK rollups sẽ thành công trong tất cả các trường hợp sử dụng khi công nghệ ZK-SNARK được cải thiện” – Vitalik Buterin.

3. Sự khác nhau cơ bản giữa các dự án Zk Rollup

Trên thị trường hiện tại có rất nhiều dự án làm về Zk Rollup, mỗi cách tiếp cận khác nhau có các ưu và hạn chế riêng, việc am hiểu những ưu và hạn chế đó sẽ giúp chúng ta có nhiều góc nhìn khách quan hơn, hỗ trợ quá trình phân tích & đánh giá tiềm năng của các dự án đó để tìm kiếm cơ hội đầu tư tốt.

Theo cá nhân mình, chúng ta có thể phân loại các dự án Zk Rollup dựa trên 2 yếu tố:

• Cách Data được lưu trữ (on-chain hay off-chain).
• Zero-knowledge proof scheme được sử dụng.

Việc lựa chọn lưu trữ data on-chain hoặc off-chain (hay còn gọi là validium) mang lại các ưu và hạn chế riêng, không có lựa chọn nào là tối ưu trong mọi trường hợp, nó là một sự trade-off giữa tính phân quyền (decentralized) & tốc độ xử lý, chi phí hoạt động, tùy theo định hướng phát triển của dự án mà họ sẽ đưa ra các lựa chọn phù hợp.

Điểm thứ hai cần chú ý là công nghệ Zero-knowledge proof được sử dụng, tương tự trường hợp trên, không có giải pháp nào tốt nhất trong mọi trường hợp, nó là sự cân bằng giữa kích thước bằng chứng (proof size) và các giả định bảo mật (security assumptions). Các bạn có thể thấy sự liên hệ giữa chúng thông qua hình ảnh dưới đây.

4. Hạn chế chung của các dự án Zk Rollup ở thời điểm hiện tại

Cá nhân mình nhận thấy có 2 hạn chế đáng chú ý của các dự án Zk Rollup, điểm đầu tiên là hạn chế chung của Rollup, điểm còn lại là hạn chế riêng của Zk Rollup.

Đầu tiên là vấn đề về phí giao dịch, đa phần các Rollup platform có phí giao dịch đắt hơn các EVM Sidechain của Ethereum. Điều này là do mỗi khối rollup cuối cùng đều phải đăng lên Ethereum, điều này liên kết phí của họ với phí Ethereum (Zk Rollup tiết kiệm phí hơn vì họ chỉ đăng Proof), vì vậy mỗi Rollup platform chỉ có thể mở rộng Ethereum theo một tỷ lệ nhất định.

Tiếp theo, ở thời điểm hiện tại, zk-Rollup không thân thiện với nhà phát triển, các kịch bản ứng dụng và chức năng khá hạn chế:

• Các ứng dụng của Zk Rollup hiện chỉ giới hạn trong các khoản thanh toán đơn giản và giao dịch.

  Ngoài ra, Zk Rollup hiện tại không hỗ trợ khả năng tổng hợp, các ứng dụng Zk Rollup khác nhau không thể tương tác với nhau trong cùng một Layer 2.

• Nếu bạn muốn phát triển DApps trong Zk-Rollup, bạn cần viết tất cả logic hợp đồng thông minh của mình bằng một ngôn ngữ đặc biệt, điều này không chỉ phức tạp về cú pháp của ngôn ngữ được yêu cầu (vì là một ngôn ngữ mới), mà còn đòi hỏi kiến ​​thức chuyên môn cực kỳ cao trong lĩnh vực zero knowledge proof.

5. Các dự án Zk Rollup nổi bật trên thị trường

Dưới đây là một số dự án Zk Rollup nổi bật trên thị trường;

StarkEX & StarkNET của Starkware

Starkware (hay còn gọi là Starkware Industries) là công ty được thành lập vào tháng 1 năm 2018 bởi Eli Ben Sasson – Đồng sáng lập của STARK & ZCash. StarkWare giúp cải thiện khả năng mở rộng và quyền riêng tư của các blockchain bằng cách sử dụng công nghệ STARK để triển khai và xác minh zero knowledge proof.

Sản phẩm đầu tiên mà StarkWare cho ra mắt là StarkEX, có thể xem nó là một Specific L2, các ứng dụng của StarkEX chỉ hạn chế ở việc giao dịch & thanh toán đơn giản như: AMM, Spot Trading, Payments, NFT minting & trading. StarkEX cho phép các Dapp triển khai ở 3 chế độ như sau:

• Chế độ ZK Rollup: Data được lưu giữa on-chain.
• Chế độ Validium: Data được lưu giữ off-chain.
• Chế độ Volition: Kết hợp chúng với nhau.

StarkNET là phiên bản Zk Rollup General & Permissionless của StarkEX, nó được dự đoán là sẽ được ra mắt đầy đủ trong Q1 – Q2/2022. Nó hoạt động như một General L2 khác trên Ethereum, cho phép bất kỳ Dapp nào xây dựng trên nó mà không ảnh hưởng đến khả năng tổng hợp và bảo mật.

StarkEX & StarkNET có ngôn ngữ lập trình và máy ảo thực thi riêng, chúng không tương thích EVM của Ethereum. Vì vậy, các nhà phát triển muốn xây dựng Dapp trên StarkNET trong tương lai thì họ sẽ cần học một ngôn ngữ lập trình mới đó là Cairo, native smart contract language cho StarkEX & StarkNET.

zkSync (v1), zkPorter (v2), ZkEVM (v3) của Matter Labs

Nói đến Zk Rollup, ngoài Starkware thì một công ty khác cũng nổi tiếng không kém đó là Matter Labs. Sản phẩm Zk Rollup mà Matter Labs cung cấp sử dụng PLONK để triển khai và xác minh zero knowledge proof.

Phiên bản đầu tiên có tên zkSync (v1), phiên bản thứ hai có tên là ZkPorter (v2). Sự khác biệt chính giữa chúng là việc data được lưu trữ on-chain hay off-chain. Về cơ bản:

• Nếu bạn muốn an toàn, hãy sử dụng phiên bản V1.
• Nếu bạn muốn rẻ hơn (nhưng kém an toàn hơn), hãy sử dụng V2.

Mục đích sử dụng chung của hai phiên bản cũng chỉ phục vụ các khoản thanh toán (payment), nó không đa dạng như StarkEX.

Đồng thời, Matter Labs cũng đang làm việc để cho ra mắt một phiên bản Zk Rollup tương thích với EVM (ZkEVM), dự đoán ra mắt hoàn toàn vào Q1/2021. Native smart contract language trên phiên bản này là Zinc và phiên bản này cũng có một máy áo thực thi riêng, nó sẽ có nhiều tương tích với EVM.

Loopring

Loopring được ra mắt vào cuối năm 2019, nó sử dụng một tập hợp các thuật toán được gọi là SNARK để triển khai và xác thực các zero knowledge proof.

Loopring đã trải qua một số phiên bản nâng cấp, phiên bản đầu tiên chỉ hỗ trợ giao dịch DEX (orderbook). Sau đó ở phiên bản thứ hai, Loopring hỗ trợ thanh toán & chuyển khoản. Trong phiên bản thứ ba, Loopring hỗ trợ AMM Swaps. Phiên bản thứ 4 được ra mắt vào 9/2021, hỗ trợ mining, chuyển và giao dịch NFTs.

Đồng thời, Loopring cũng đang làm việc để cho ra mắt một phiên bản Zk Rollup tương thích với EVM (ZkEVM), nhưng phiên bản đầu tiên có thể sẽ mất tầm một năm nữa để ra mắt.

6. Hướng phát triển chung của các dự án Zk Rollup

Một thesis đơn giản về hướng phát triển của Zk Rollup “về lâu dài, bất cứ điều gì blockchain L1 làm được, một Zk Rollup có thể làm điều đó tốt hơn đáng kể”.

Theo hướng suy nghĩ này, mình nghĩ các giải pháp Zk Rollup muốn là người chiến thắng cuối cùng phải duy trì tất cả các đặc tính nổi bật của L1, trong trường hợp này là Ethereum như:

• Cho phép xây dựng các ứng dụng tùy ý → general purpose smart contract platform.
• Permissionless, secure và dĩ nhiên là có chi phí thấp hơn so với chuỗi cơ sở (Ethereum).

Vì vậy, mình thấy StarkNET & ZkEVM có thể là các cách tiếp cận đầy hứa hẹn. ZkEVM sẽ có lợi thế lớn hơn khi nó vẫn duy trì được dev experience tương tự trên Ethereum L1.

Đối với zkEVM, các ý tưởng thiết kế hiện tại thực sự thuộc hai loại:

• Các Zk Rollup platform có ngôn ngữ và máy ảo riêng như StarkNET của Starkware, ZkEVM của Matter Labs, Polygon ZkEVM của Polygon sẽ tiếp cận theo hướng sử dụng trình biên dịch để dịch ngôn ngữ native của họ thành ngôn ngữ có thể được thực thi trong máy ảo ZkEVM. Giải pháp này có hạn chế là không đạt được 100% khả năng tương thích.
• Hướng tiếp cận khác là ZkEVM tương thích hoàn toàn mà không cần bất kỳ bản dịch nào, solidity code có thể thực thi trực tiếp. Cách tiếp cận này tối ưu hơn nhưng cũng khó để triển khai hơn.

7. Tổng kết

Phía trên là một số suy nghĩ của mình về ưu & hạn chế và hướng phát chung của các dự án Zk Rollup