Sự khác biệt giữa Optimistic Rollups và Zero-Knowledge Rollups

Giới thiệu

Do nhu cầu về tiền mã hóa ngày càng tăng, khả năng xử lý của một số blockchain hiện đã chạm ngưỡng. Điều này dẫn đến tình trạng tắc nghẽn mạng và phí giao dịch cao. Vì vậy, các giải pháp nhằm tăng thông lượng và tốc độ giao dịch đang được phát triển, thử nghiệm. Các giải pháp này được chia thành hai nhóm: giải pháp mở rộng Layer 1 và Layer 2.

Giải pháp Layer 1 như sharding sẽ thay đổi trực tiếp trên blockchain chính (còn gọi là blockchain cơ sở hoặc blockchain Layer 1). Trong khi đó, Layer 2 hoạt động phía trên Layer 1. Các giải pháp Layer 2 bao gồm kênh trạng thái, sidechain hoặc blockchain rollup.

Blockchain rollup là giao thức nhằm tăng thông lượng và giảm chi phí. Mục tiêu chính là tổng hợp giao dịch, giảm kích thước dữ liệu để tối ưu hóa xử lý, lưu trữ giao dịch.

Blockchain Rollup là gì?

Rollup là giải pháp Layer 2 tổng hợp dữ liệu giao dịch và chuyển dữ liệu này ra khỏi blockchain chính. Quá trình thực thi giao dịch diễn ra ngoài chuỗi, tài sản vẫn lưu trữ trên blockchain thông qua smart contract. Sau khi hoàn thành giao dịch, dữ liệu được chuyển về blockchain chính.

Rollup giúp tăng hiệu quả thông lượng giao dịch và về lý thuyết có thể tích hợp trên bất kỳ blockchain Layer 1 nào. Nhờ rollup, blockchain có thể xử lý, ghi nhận số lượng giao dịch lớn hơn trong một khoảng thời gian xác định.

Hiện có hai loại rollup: optimistic rollup và zero-knowledge (zk) rollup.

Optimistic Rollup là gì?

Optimistic rollup là giao thức tăng khối lượng giao dịch bằng cách gom nhiều giao dịch xử lý ngoài chuỗi. Sau đó, dữ liệu giao dịch được ghi lại trên blockchain chính bằng kỹ thuật nén, giúp giảm chi phí, tăng tốc độ. Theo nghiên cứu Ethereum, optimistic rollup có thể mở rộng quy mô lên gấp 10 tới 100 lần.

Cách Optimistic Rollup xác thực giao dịch

Các giao dịch mặc định được xem là hợp lệ nhằm tối ưu hóa tốc độ xử lý. Có thể bạn sẽ băn khoăn liệu điều này có ảnh hưởng đến bảo mật không. Tuy nhiên, optimistic rollup sử dụng hệ thống bằng chứng gian lận với thời gian giải quyết tranh chấp. Trong thời gian này, bất kỳ ai theo dõi rollup đều có quyền thách thức xác thực giao dịch thông qua bằng chứng gian lận.

Nếu phát hiện sai sót trong lô giao dịch, giao thức sẽ thực thi lại các giao dịch lỗi và cập nhật block, đồng thời phạt các bên phê duyệt giao dịch sai.

Hạn chế của Optimistic Rollup

Vì giao dịch không được kiểm tra ngay lập tức, optimistic rollup cần thời gian giải quyết tranh chấp, kéo dài thời gian hoàn tất giao dịch so với zk rollup.

Tính cuối cùng của giao dịch trên blockchain dùng optimistic rollup lâu hơn so với blockchain dùng zk rollup. Tính cuối cùng là thời gian người dùng cần chờ để đảm bảo giao dịch không bị đảo ngược. Rút tiền trên blockchain sử dụng optimistic rollup bị trì hoãn do phải chờ hết thời gian tranh chấp, còn với zk rollup, rút tiền được thực hiện ngay sau khi smart contract xác minh bằng chứng hợp lệ.

Một số ý kiến cho rằng optimistic rollup kém hiệu quả hơn zk rollup. Khi dùng optimistic rollup, toàn bộ dữ liệu giao dịch phải được công bố lên blockchain để đảm bảo tính cuối cùng, trong khi zk rollup chỉ cần bằng chứng hợp lệ.

Zero-Knowledge (ZK) Rollup là gì?

Zero-knowledge rollup là giao thức gom nhiều giao dịch, thực thi ngoài blockchain chính. Khi hoàn tất giao dịch trong một lô, nhà vận hành zk rollup gửi bản tóm tắt thay đổi cần thiết cùng với mỗi lô. Đồng thời, họ tạo bằng chứng hợp lệ chứng minh các thay đổi là đúng. Bằng chứng này nhỏ hơn dữ liệu giao dịch rất nhiều, giúp xác minh nhanh, chi phí thấp.

Trên Ethereum, zk rollup giảm kích thước dữ liệu giao dịch nhờ nén trước khi ghi lên Ethereum dưới dạng calldata, giảm phí cho người dùng.

Cách ZK Rollup xác thực giao dịch

Zk rollup sử dụng bằng chứng zero-knowledge để xác thực giao dịch. Bên gọi là prover tạo bằng chứng cho bên còn lại (verifier) rằng mình có thông tin cần thiết, từ đó xác minh giao dịch.

Quy trình như sau:

1. Prover cung cấp bằng chứng toán học chỉ mình có thể tạo ra.

2. Verifier dùng bằng chứng này để xác minh giao dịch hợp lệ.

3. Có thể xác nhận bằng chứng hợp lệ mà verifier không cần biết nội dung chi tiết.

Ưu điểm của ZK Rollup

Nếu triển khai đúng, zk rollup mang lại bảo mật cao cho người dùng. Thành phần chủ đạo là bằng chứng hợp lệ zero-knowledge. Mạng lưới chỉ vận hành ở trạng thái hợp lệ nhờ các bằng chứng này, nhà vận hành không thể chiếm đoạt tài sản hay làm hỏng hệ thống.

Điểm mạnh khác, người dùng không cần giám sát mạng lưới. Zk rollup lưu toàn bộ dữ liệu trên blockchain, yêu cầu bằng chứng hợp lệ; nhà vận hành không thể gian lận, người dùng không lo rủi ro. Zk rollup còn cho phép rút tiền về mainnet mà không cần liên hệ nhà vận hành, đồng thời có thể chứng minh quyền sở hữu token nhờ dữ liệu sẵn có.

Zk rollup—tương tự optimistic rollup—thực thi giao dịch ngoài blockchain chính, tăng tốc độ hoàn tất giao dịch.

Sự khác biệt giữa ZK Rollup và Optimistic Rollup

Optimistic rollup và zero-knowledge rollup là hai hướng mở rộng Layer 2 riêng biệt, mỗi loại có ưu nhược điểm:

Xác thực giao dịch: Optimistic rollup mặc định xác nhận giao dịch hợp lệ, dựa vào bằng chứng gian lận để kiểm chứng; zk rollup xác thực toàn bộ giao dịch ngay từ đầu bằng bằng chứng mật mã zero-knowledge.

Giải quyết tranh chấp: Optimistic rollup cần thời gian giải quyết tranh chấp (thường 7 ngày) trước khi đạt tính cuối cùng, zk rollup hoàn tất ngay khi xác minh bằng chứng thành công.

Yêu cầu dữ liệu: Optimistic rollup phải công bố toàn bộ dữ liệu giao dịch lên chuỗi, zk rollup chỉ cần công bố bằng chứng nhỏ gọn, tiết kiệm chi phí dữ liệu.

Tốc độ rút tiền: Rút tiền từ optimistic rollup bị chậm do chờ hết thời gian tranh chấp, zk rollup cho phép rút tiền ngay lập tức.

Độ phức tạp tính toán: Tạo bằng chứng zero-knowledge đòi hỏi tính toán phức tạp, zk rollup khó triển khai hơn; optimistic rollup đơn giản hơn nhưng thời gian hoàn tất lâu hơn.

Mô hình bảo mật: Cả hai đều an toàn về mặt mật mã nhưng dựa trên hai cơ chế khác nhau—bằng chứng gian lận và bằng chứng toán học.

Tương lai của Zero-Knowledge và Optimistic Rollup

Cả zero-knowledge và optimistic rollup đều có triển vọng lớn. Khi ngày càng nhiều người dùng tiếp cận tiền mã hóa, blockchain, các giải pháp này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tăng hiệu quả mạng lưới. Blockchain sẽ tiếp tục thử nghiệm nhiều phương án mở rộng—bao gồm sharding, rollup, Layer 0. Thậm chí, có thể xuất hiện, ứng dụng các giải pháp mới song song hoặc thay thế rollup.

Kết luận

Khi nhu cầu tiền mã hóa tăng và đẩy blockchain đến giới hạn, nhiều nhà phát triển đã xây dựng các giải pháp mở rộng khác nhau. Bài viết đã chỉ ra sự khác biệt giữa optimistic rollup và zk rollup. Nếu các công nghệ rollup này tiếp tục được kiểm thử, hoàn thiện, có thể thị trường sẽ đón nhận những biến thể mới giúp đạt khả năng mở rộng cần thiết cho ứng dụng tiền mã hóa đại chúng.

FAQ

Sự khác biệt cơ bản giữa Optimistic Rollup và Zero-Knowledge Rollup là gì?

Optimistic Rollup mặc định coi giao dịch là hợp lệ, chỉ xác thực nếu bị khiếu nại; Zero-Knowledge Rollup mặc định coi giao dịch không hợp lệ cho đến khi được xác thực qua bằng chứng mật mã. Optimistic Rollup xử lý nhanh hơn, ZK-Rollup ưu tiên riêng tư, bảo mật.

Optimistic Rollup hay Zero-Knowledge Rollup nhanh và rẻ hơn?

Optimistic Rollup nhanh, rẻ hơn với chi phí giao dịch thấp, nhưng thời gian hoàn tất lâu hơn. Zero-Knowledge Rollup hoàn tất giao dịch nhanh hơn, nhưng đòi hỏi tài nguyên tính toán lớn nên ban đầu chậm, tốn kém hơn.

Bảo mật của Zero-Knowledge Rollup so với Optimistic Rollup thế nào?

Zero-Knowledge Rollup bảo mật vượt trội bằng bằng chứng mật mã xác thực giao dịch toán học; Optimistic Rollup phụ thuộc vào thời gian tranh chấp, bằng chứng gian lận, nên ZK Rollup an toàn hơn về bản chất.

Thời gian tranh chấp trong Optimistic Rollup là gì?

Đó là khoảng 7 ngày để validator có thể khiếu nại giao dịch trên Optimistic Rollup. Hệ thống mặc định xác nhận giao dịch hợp lệ, nhưng giai đoạn này giúp phát hiện, ngăn chặn gian lận.

Dự án, ứng dụng nào dùng Optimistic Rollup, dự án nào dùng ZK Rollup?

Optimistic Rollup được Optimism, Arbitrum sử dụng cho mở rộng tổng quát. ZK Rollup được zkSync, StarkNet, Polygon zkEVM triển khai. Cả hai giúp tăng tốc, giảm chi phí cho DeFi, game và nhiều ứng dụng khác.

Bằng chứng zero-knowledge vận hành thế nào trong Zero-Knowledge Rollup?

Bằng chứng zero-knowledge cho phép prover xác thực giao dịch mà không tiết lộ chi tiết. Giao dịch gom ngoài chuỗi, nén thành bằng chứng mật mã, chỉ gửi bằng chứng lên chuỗi để xác minh, đảm bảo riêng tư, bảo mật, khả năng mở rộng.

Tại sao Optimistic Rollup cần bằng chứng gian lận?

Optimistic Rollup mặc định xác nhận giao dịch hợp lệ, chỉ xác thực khi bị khiếu nại. Bằng chứng gian lận cho phép bất kỳ ai chứng minh giao dịch sai, thúc đẩy validator trung thực, bảo vệ mạng lưới khỏi tác nhân xấu nhờ bảo mật kinh tế.

Ưu, nhược điểm chính của Zero-Knowledge Rollup là gì?

Ưu điểm: giao dịch nhanh, chi phí rẻ, rút tiền về Layer 1 tức thì. Nhược điểm: kỹ thuật phức tạp, yêu cầu tính toán cao, thông lượng nhỏ hơn.

Ưu điểm của Layer 2 Rollup so với các giải pháp mở rộng khác như sidechain?

Layer 2 Rollup giảm chi phí, rút ngắn thời gian đạt tính cuối cùng nhờ tận dụng bảo mật Layer 1, không như sidechain phải tự bảo mật riêng. Rollup mở rộng tốt hơn, đảm bảo cam kết giao dịch vững chắc trên chuỗi chính.

Tương lai của Optimistic Rollup và ZK Rollup?

Optimistic Rollup và ZK Rollup sẽ cùng tồn tại, bổ sung cho nhau. Optimistic Rollup hướng đến giao dịch nhanh, triển khai đơn giản; ZK Rollup nhấn mạnh bảo mật, quyền riêng tư. Hai công nghệ sẽ phát triển, đáp ứng các nhu cầu mở rộng blockchain đa dạng.