סקלביליות בלוקצ'יין: צלילה עמוקה לטכנולוגיות Rollup

טכנולוגיית הבלוקצ'יין, למרות היותה מהפכנית, מתמודדת עם מכשול משמעותי: סקלביליות. ככל שרשתות בלוקצ'יין זוכות לפופולריות, הן מתקשות לעיתים קרובות להתמודד עם מספר גדל והולך של עסקאות, מה שמוביל לזמני עיבוד איטיים יותר ולעמלות עסקה גבוהות יותר. מגבלה זו מעכבת את האימוץ הנרחב של הבלוקצ'יין ליישומים במיינסטרים. כאן נכנסים לתמונה ה-Rollups: פתרון סקלביליות מבטיח משכבה 2, שנועד להתמודד עם אתגרים אלה. מדריך מקיף זה יצלול לעולם ה-Rollups, יבחן את המנגנונים הבסיסיים שלהם, את הסוגים השונים, היתרונות והחסרונות, ויציע פרספקטיבה גלובלית על השפעתם על נוף הבלוקצ'יין.

בעיית הסקלביליות של הבלוקצ'יין

בעיית הליבה של סקלביליות הבלוקצ'יין נובעת מהתכנון המובנה של רוב רשתות הבלוקצ'יין הפופולריות, במיוחד אלו המשתמשות במנגנון קונצנזוס כמו הוכחת עבודה (PoW). כל עסקה צריכה להיות מאומתת ונרשמת על ידי כל צומת ברשת, מה שיוצר צוואר בקבוק ככל שנפח העסקאות גדל. הבה נבחן מספר דוגמאות מהעולם האמיתי:

• ביטקוין: ידוע באבטחתו ובביזוריותו, ביטקוין יכול לעבד רק כ-7 עסקאות בשנייה (TPS). מגבלה זו מתבררת בתקופות של ביקוש גבוה, וכתוצאה מכך עמלות העסקה עולות וזמני האישור מתארכים. רכישה פשוטה, אפילו של פריט קטן, יכולה לקחת זמן רב לאישור, מה שפוגע בחוויית המשתמש.
• את'ריום: בעוד שלאת'ריום יש TPS גבוה יותר מביטקוין, הוא עדיין מתמודד עם בעיות סקלביליות. הפופולריות של יישומים מבוזרים (dApps) ופרויקטים של DeFi באת'ריום הובילה לעומס ברשת ולעמלות גז מופרזות, מה שהופך את האינטראקציה עם יישומים אלה ליקרה. בזמני שיא, משתמשים שילמו מאות דולרים בעמלות עסקה רק כדי לבצע פונקציה פשוטה של חוזה חכם.

חוסר היכולת הזה לגדול ביעילות יוצר חסם כניסה למשתמשים חדשים ומגביל את הפוטנציאל של טכנולוגיית הבלוקצ'יין. פתרונות סקלביליות הם חיוניים כדי לאפשר לבלוקצ'יין לתמוך במגוון רחב יותר של יישומים, החל מתשלומים זעירים וניהול שרשרת אספקה ועד למערכות הצבעה ועסקאות פיננסיות גלובליות.

הבנת פתרונות סקלביליות משכבה 2

פתרונות שכבה 2 הם פרוטוקולים הבנויים על גבי בלוקצ'יין קיים (שכבה 1) כדי לטפל בעסקאות מחוץ לשרשרת (off-chain), ובכך להפחית את העומס על השרשרת הראשית. פתרונות אלה מעבדים עסקאות בנפרד ולאחר מכן מאגדים ושולחים את התוצאות לשרשרת הראשית לאימות באופן תקופתי. גישה זו מגדילה באופן משמעותי את תפוקת העסקאות ומפחיתה עלויות.

קיימים מספר פתרונות סקלביליות משכבה 2, כולל:

• ערוצי מצב (State Channels): מאפשרים למשתתפים לבצע עסקאות מרובות מחוץ לשרשרת ולסגור רק את המצב הסופי בשרשרת הראשית. דוגמאות כוללות את רשת הברק (Lightning Network) בביטקוין ורשת Raiden באת'ריום.
• שרשראות צד (Sidechains): רשתות בלוקצ'יין עצמאיות הפועלות במקביל לשרשרת הראשית ויש להן מנגנוני קונצנזוס משלהן. ניתן להעביר נכסים בין השרשרת הראשית לשרשרת הצד.
• פלזמה (Plasma): מסגרת לבניית dApps מדרגיים על ידי יצירת שרשראות-ילד היורשות את האבטחה של השרשרת הראשית.
• רולאפס (Rollups): פתרון סקלביליות משכבה 2 המאגד עסקאות מרובות לעסקה אחת בשרשרת הראשית. הדבר מפחית את כמות הנתונים והחישובים הנדרשים בשרשרת הראשית, מה שמוביל לסקלביליות מוגברת.

מבין אלה, ה-Rollups התגלו כפתרון מבטיח במיוחד בזכות יכולתם לרשת את האבטחה של השרשרת הראשית תוך מתן שיפורי סקלביליות משמעותיים. בואו נצלול עמוק יותר למכניקה של ה-Rollups.

Rollups: היסודות

Rollups הם סוג של פתרון סקלביליות משכבה 2 המבצע עסקאות מחוץ לשרשרת אך מפרסם את נתוני העסקאות בשרשרת הראשית. על ידי איגוד או "גלגול" (rolling up) של עסקאות מרובות לעסקה אחת, Rollups מפחיתים באופן משמעותי את כמות הנתונים שצריך לעבד ולאחסן בשרשרת הראשית. גישה זו מובילה ל:

• תפוקה מוגברת: Rollups יכולים לעבד אלפי עסקאות בשנייה, מה שעולה באופן משמעותי על היכולות של בלוקצ'יין שכבה 1 הבסיסי.
• עמלות עסקה מופחתות: על ידי חלוקת עלות של עסקה אחת בשרשרת הראשית בין משתמשים רבים, Rollups מפחיתים באופן דרסטי את עמלות העסקה.
• אבטחה משופרת: Rollups ממנפים את האבטחה של השרשרת הראשית על ידי פרסום נתוני העסקאות על השרשרת. זה מבטיח שהעסקאות ניתנות לאימות ועמידות בפני שינויים.

ישנם שני סוגים עיקריים של Rollups: Optimistic Rollups ו-ZK-Rollups, כל אחד עם גישה ייחודית משלו להבטחת תוקף העסקאות מחוץ לשרשרת.

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups פועלים על העיקרון שעסקאות תקפות כברירת מחדל. במקום לאמת כל עסקה בנפרד, הם מניחים שהעסקאות לגיטימיות אלא אם כן הוכח אחרת. גישה "אופטימית" זו מאפשרת עיבוד עסקאות מהיר וזול יותר.

כיצד Optimistic Rollups עובדים

1. ביצוע עסקאות: עסקאות מבוצעות מחוץ לשרשרת על ידי מפעיל ה-Rollup.
2. פרסום מצב: מפעיל ה-Rollup מפרסם את שורש המצב החדש (סיכום קריפטוגרפי של מצב ה-Rollup) בשרשרת הראשית.
3. הוכחות הונאה (Fraud Proofs): נפתחת תקופת אתגר שבמהלכה כל אחד יכול לערער על תוקפו של המצב שפורסם על ידי הגשת הוכחת הונאה.
4. פתרון סכסוכים: אם הוכחת הונאה מוגשת ומוכחת כתקפה, המצב השגוי מבוטל והמצב הנכון מיושם. מגיש הוכחת ההונאה בדרך כלל מתוגמל, והמפעיל הזדוני נענש.

היתרונות של Optimistic Rollups

• תפוקה גבוהה: Optimistic Rollups יכולים להשיג תפוקה גבוהה משמעותית בהשוואה לשרשרת הראשית.
• עמלות עסקה נמוכות: עלות האימות בשרשרת הראשית ממוזערת, מה שמוביל לעמלות עסקה נמוכות יותר.
• תאימות EVM: Optimistic Rollups תואמים בדרך כלל ל-Ethereum Virtual Machine (EVM), מה שמאפשר למפתחים להעביר בקלות את ה-dApps הקיימים שלהם.

החסרונות של Optimistic Rollups

• עיכוב במשיכה: תקופת האתגר מציגה עיכוב (בדרך כלל 7-14 ימים) למשיכת כספים מה-Rollup לשרשרת הראשית. עיכוב זה נחוץ כדי לאפשר זמן להגשת הוכחות הונאה.
• הנחות אבטחה: Optimistic Rollups מסתמכים על ההנחה שיהיה לפחות משתתף ישר אחד שיהיה מוכן לפקח על ה-Rollup ולהגיש הוכחות הונאה במידת הצורך.

דוגמאות ל-Optimistic Rollups

• Arbitrum: פתרון Optimistic Rollup שמטרתו לספק פלטפורמה מדרגית ותואמת EVM עבור dApps.
• Optimism: פתרון Optimistic Rollup נוסף המתמקד בהרחבת את'ריום ומתן חווית משתמש חלקה.

ZK-Rollups

ZK-Rollups (Zero-Knowledge Rollups) משתמשים בהוכחות אפס-ידיעה (בפרט, succinct non-interactive arguments of knowledge, או zk-SNARKs) כדי להוכיח את תוקף העסקאות מחוץ לשרשרת. במקום להסתמך על תקופת אתגר, ZK-Rollups מייצרים הוכחה קריפטוגרפית המאמתת את נכונות ביצוע העסקה. הוכחה זו מוגשת לאחר מכן לשרשרת הראשית, מה שמאפשר סופיות מהירה יותר ואבטחה משופרת.

כיצד ZK-Rollups עובדים

1. ביצוע עסקאות: עסקאות מבוצעות מחוץ לשרשרת על ידי מפעיל ה-Rollup.
2. יצירת הוכחת תוקף: מפעיל ה-Rollup יוצר הוכחת אפס-ידיעה (zk-SNARK) המדגימה את תוקף העסקאות.
3. הגשת ההוכחה: הוכחת התוקף מוגשת לשרשרת הראשית.
4. אימות בשרשרת: השרשרת הראשית מאמתת את הוכחת התוקף. אם ההוכחה תקפה, המצב מתעדכן.

היתרונות של ZK-Rollups

• סופיות מהירה: ZK-Rollups מספקים סופיות מהירה יותר בהשוואה ל-Optimistic Rollups מכיוון שהעסקאות מאומתות באופן מיידי עם הגשת הוכחת התוקף. אין צורך בתקופת אתגר.
• אבטחה משופרת: השימוש בהוכחות אפס-ידיעה מספק ערבויות קריפטוגרפיות חזקות לתוקף העסקאות.
• אופציונליות של זמינות נתונים: קיימים חידושים חדשים יותר כמו Validium, הדומים ל-ZK-Rollups, אך הנתונים אינם מתפרסמים על השרשרת.

החסרונות של ZK-Rollups

• מורכבות חישובית: יצירת הוכחות אפס-ידיעה היא עתירת חישובים, הדורשת חומרה ומומחיות ייעודיות.
• תאימות EVM: יישום תאימות EVM ב-ZK-Rollups הוא מאתגר, אם כי נעשית התקדמות משמעותית. ZK-Rollups מוקדמים תמכו לעיתים קרובות רק בסוגים ספציפיים של עסקאות או יישומים.
• מורכבות פיתוח: פיתוח ופריסה של ZK-Rollups דורשים הבנה עמוקה של קריפטוגרפיה וכישורי הנדסה מתקדמים.

דוגמאות ל-ZK-Rollups

• zkSync: פתרון ZK-Rollup שמטרתו לספק תשלומים ופונקציונליות של חוזים חכמים באופן מדרגי ומאובטח באת'ריום.
• StarkWare: חברה המפתחת פתרונות ZK-Rollup באמצעות STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge), סוג של הוכחת אפס-ידיעה. הם מפעילים פתרונות כמו dYdX (בורסה מבוזרת).
• Polygon Hermez: פתרון ZK-Rollup מבוזר בקוד פתוח, המתמקד בהרחבת תשלומים והעברות טוקנים.

השוואה בין Optimistic Rollups ל-ZK-Rollups

הטבלה הבאה מסכמת את ההבדלים המרכזיים בין Optimistic Rollups ו-ZK-Rollups:

מאפיין	Optimistic Rollups	ZK-Rollups
הוכחת תוקף	הוכחות הונאה (תקופת אתגר)	הוכחות אפס-ידיעה (zk-SNARKs/STARKs)
סופיות	מושהית (7-14 ימים)	מהירה (כמעט מיידית)
אבטחה	מסתמך על משתתף ישר אחד לפחות	מובטחת קריפטוגרפית
תאימות EVM	בדרך כלל קל יותר ליישום	מאתגר יותר, אך משתפר במהירות
מורכבות חישובית	נמוכה יותר	גבוהה יותר

העתיד של Rollups וסקלביליות בלוקצ'יין

Rollups עומדים למלא תפקיד מכריע בעתיד הסקלביליות של הבלוקצ'יין. ככל שרשתות בלוקצ'יין משכבה 1 ממשיכות להתפתח, Rollups מציעים פתרון פרגמטי ויעיל להתמודדות עם מגבלות העיבוד בשרשרת הראשית. הבחירה בין Optimistic Rollups ל-ZK-Rollups תלויה בדרישות היישום הספציפיות ובפשרות בין אבטחה, סופיות ומורכבות חישובית. עם זאת, שני סוגי ה-Rollups מייצגים צעד משמעותי קדימה בהפיכת טכנולוגיית הבלוקצ'יין לנגישה, יעילה ומדרגית יותר עבור קהל גלובלי.

מספר מגמות מעצבות את עתיד ה-Rollups:

• שקילות EVM (EVM Equivalence): נעשים מאמצים להשיג שקילות EVM מלאה הן ב-Optimistic Rollups והן ב-ZK-Rollups. זה יאפשר למפתחים לפרוס בצורה חלקה dApps קיימים של את'ריום על גבי Rollups ללא צורך בשינויי קוד.
• Rollups היברידיים: חוקרים בוחנים גישות היברידיות המשלבות את החוזקות של Optimistic Rollups ו-ZK-Rollups. לדוגמה, מערכת יכולה להשתמש ב-Optimistic Rollups עבור רוב העסקאות וב-ZK-Rollups עבור עסקאות בעלות ערך גבוה או קריטיות הדורשות אבטחה משופרת.
• פתרונות לזמינות נתונים: חידושים כמו Celestia, שהיא רשת בלוקצ'יין מודולרית המספקת שכבת זמינות נתונים מדרגית, יכולים לשפר עוד יותר את הסקלביליות והיעילות של Rollups.
• יכולת פעולה הדדית בין Rollups: מתן אפשרות לתקשורת חלקה והעברת נכסים בין Rollups שונים יהיה חיוני ליצירת אקוסיסטם בלוקצ'יין מגובש ומקושר.

מנקודת מבט גלובלית, ההשפעה של Rollups חורגת מעבר לשיפור מהירויות העסקה והפחתת עמלות. על ידי הפיכת טכנולוגיית הבלוקצ'יין לנגישה וזולה יותר, Rollups יכולים להעצים אנשים ועסקים במדינות מתפתחות, לטפח הכללה פיננסית ולהניע צמיחה כלכלית. לדוגמה, Rollups יכולים לאפשר העברות כספים בעלות נמוכה, לאפשר גישה לשירותים פיננסיים מבוזרים לאוכלוסיות ללא חשבון בנק, ולתמוך בפיתוח יישומים חדשניים חדשים המותאמים לצרכי הקהילות המקומיות. ככל שאקוסיסטם הבלוקצ'יין ימשיך להתפתח, ל-Rollups יהיה ללא ספק תפקיד מרכזי בעיצוב עתיד מבוזר, יעיל ומכיל יותר.

סיכום

הסקלביליות של הבלוקצ'יין אינה עוד חלום רחוק אלא מציאות מוחשית הודות לפתרונות חדשניים כמו Rollups. בין אם זו גישת "כבדהו וחשדהו" של Optimistic Rollups או הקפדנות הקריפטוגרפית של ZK-Rollups, טכנולוגיות אלה משנות באופן יסודי את האופן שבו רשתות בלוקצ'יין מטפלות בעסקאות. ככל שהתעשייה תמשיך לחדש, צפו לראות יישומי Rollup מתוחכמים עוד יותר, שיורידו עלויות, יגבירו מהירויות ויפתחו אפשרויות חדשות ליישומי בלוקצ'יין ברחבי העולם. עתיד הבלוקצ'יין הוא מדרגי, ו-Rollups מובילים את המהלך.