ما هي تقنية ZK Rollups؟

تشكل ZK Rollups حلاً تقنياً متقدماً لتوسعة الطبقة الثانية، يهدف إلى مواجهة تحديات قابلية التوسع في شبكة Ethereum مع الحفاظ على الأمن واللامركزية. منذ تأسيس Ethereum عام 2015، واجهت الشبكة تزايداً في الطلب من المطورين والمستخدمين الساعين لنشر العقود الذكية والتطبيقات اللامركزية. إلا أن ازدحام الشبكة وارتفاع رسوم الغاز دفع مجتمع العملات الرقمية إلى البحث عن حلول للطبقة الثانية تُمكن من معالجة المعاملات بكفاءة أكبر دون الإخلال بنموذج الأمان المتين لـ Ethereum.

ما هو الـ Crypto Rollup؟

يُعرف الـ Crypto Rollup بأنه مجموعة من معاملات العملات الرقمية تُعالج وتُتحقق خارج السلسلة الرئيسية للبلوكشين. يستمد المصطلح معناه من عملية "تجميع" عدة معاملات في حزمة واحدة. بخلاف المعاملات التي تُنفذ مباشرة على بلوكشينات الطبقة الأولى مثل Ethereum، تعتمد الـ Rollups على برامج خارجية متخصصة للتحقق وتنظيم البيانات قبل إرسالها إلى الشبكة الرئيسية.

تتمثل آلية عمل الـ Rollups في قيام بروتوكولات الطبقة الثانية بإرسال دفعات من المعاملات المُحققة بشكل دوري إلى بلوكشين الطبقة الأولى للتأكيد النهائي. ولضمان لامركزية وشفافية هذه العملية، تعتمد حلول الطبقة الثانية على العقود الذكية كجسور اتصال مع البلوكشينات المرتبطة من الطبقة الأولى.

تتميز تقنية الـ Rollups بمزايا كبيرة ومتعددة. أولاً، يُقلل تنفيذ المعاملات خارج السلسلة من العبء الحوسبي وازدحام الشبكة على البلوكشين الرئيسي. ثانياً، تعتمد بروتوكولات الـ Rollups على تقنيات ضغط متقدمة لتحويل البيانات الكبيرة إلى حزم صغيرة الحجم، مما يُعزز استخدام مساحة الكتل على شبكات الطبقة الأولى. هذه الميزات مجتمعة ترفع كفاءة الشبكة عبر تقليل زمن التأكيد وزيادة حجم المعاملات المنجزة، إلى جانب خفض الرسوم. كما أن تحويل نشاط المستخدمين بعيداً عن البلوكشين الرئيسي يُسهم في الحد من الاختناقات الحادة على بروتوكولات الطبقة الأولى.

ما هي ZK Rollup؟

تعتمد ZK Rollups، وهي اختصار لـ Zero-Knowledge Proof Rollups، على منهجية تحقق فريدة قبل إرسال حزم المعاملات إلى البلوكشين الرئيسي. يتطلب هذا النظام من الحواسيب المتخصصة في شبكة ZK Rollup إجراء عمليات حسابية معقدة خارج السلسلة قبل نقل سجل المدفوعات إلى الشبكة الأساسية. عند إرسال معالجات ZK Rollup لحزم المعاملات إلى السلسلة الرئيسية، تُرفق معها "إثبات الصحة"، وهو شهادة تشفيرية تؤكد تنظيم وتحقق سجل المعاملات بشكل صحيح.

في هذا النظام، تعمل عقد التحقق على بلوكشين الطبقة الأولى دون معرفة مسبقة بمحتوى دفعات المعاملات الواردة، ويُثبت "إثبات الصحة" أن معالجات ZK Rollup خارج السلسلة بذلت جهداً حوسبياً كبيراً للتحقق من المعاملات. ويمكن تشبيه ذلك بختم ملكي على الرسائل الرسمية؛ فعقد الطبقة الأولى تتحقق من إثبات الصحة قبل اعتماد بيانات المدفوعات في السجل الموزع، كما يتحقق المستلم من صحة الختم قبل قبول محتوى الرسالة.

كيف تعمل ZK Rollup؟

تعمل ZK Rollups وفق مبادئ مشابهة لآلية إثبات العمل في Bitcoin؛ إذ يستخدم المعدنون حواسيب قوية لحل ألغاز خوارزمية معقدة بانتظام، مما يشكل حاجزاً يمنع التلاعب بسجل البلوكشين. وبنفس النهج، يجب على معالجات شبكات ZK Rollup إجراء عمليات تشفير متقدمة لإنتاج إثباتات صحة لحزم معاملاتهم.

الفرق الأساسي بين أنظمة ZK Rollup وبلوكشينات إثبات العمل يكمن في مكان التنفيذ؛ إذ تُجري ZK Rollups عمليات التحقق خارج الشبكة الرئيسية، مما يُقلل العبء الحوسبي على السلسلة الأساسية. كما تضغط جميع بيانات المعاملات خارج السلسلة قبل إرسالها عبر العقود الذكية. ورغم اختلاف البنية المعمارية، تتشابه منهجية التحقق بين ZK Rollups وشبكات إثبات العمل في اشتراط إثبات حوسبي للعملية.

ZK Rollups مقابل Optimistic Rollups

تُعد Optimistic Rollups نهجاً بديلاً لتوسعة الطبقة الثانية، حيث يتم معالجة معاملات العملات الرقمية خارج السلسلة قبل إرسالها إلى بلوكشينات الطبقة الأولى. لكن الفرق الجوهري بين ZK Rollups وOptimistic Rollups يكمن في فلسفة التحقق؛ فـ Optimistic Rollups لا تقدم إثباتات صحة مع بيانات المعاملات، بل تعتمد افتراض أن جميع السجلات المقدمة سليمة - ومن هنا جاء وصف "تفاؤلية".

يطرح ذلك تساؤلاً: إذا كانت Optimistic Rollups لا تفرز المعاملات مسبقاً، كيف تبني عقد الطبقة الأولى الثقة؟ تختلف الإجراءات بين تطبيقات Optimistic Rollup، لكنها جميعاً تعتمد على "إثباتات الاحتيال" بدلاً من "إثباتات الصحة". وتراقب العقد الشبكية باستمرار أي حالات شذوذ؛ عند اكتشاف مشكلة في أحد الـ Rollups، تُشير إلى المعاملة المشبوهة للمراجعة الداخلية. ولا تُسجل المعاملة على البلوكشين الرئيسي إلا بعد اجتيازها للشبكة دون أي إثبات احتيال مؤكد.

تُطبق بروتوكولات Optimistic Rollup حوافز وعقوبات اقتصادية للحد من السلوكيات الضارة؛ إذ يتعين على العقد عادةً إيداع عملات رقمية كضمان في "سند" لتقديم معاملات جديدة أو طلب إثباتات احتيال. وإذا ثبت أن إحدى المعاملات غير صحيحة، يُعاد توزيع العملات الرقمية المرهونة من الطرف المخالف للطرف الذي أبلغ عن المشكلة.

تُعالج Optimistic Rollups المعاملات بوتيرة أبطأ من ZK Rollups؛ إذ لا يُسجل حزم المعاملات إلا بعد اجتياز مرحلة إثبات الاحتيال. في بعض الحالات، قد ينتظر المستخدمون أكثر من أسبوع لاعتماد معاملاتهم، حتى في حال عدم وجود مشاكل. إلا أن Optimistic Rollups تتمتع بمرونة أكبر في منظومة العملات الرقمية مقارنة بـ ZK Rollups، نظراً لانخفاض متطلبات الحوسبة؛ فهي تفترض صحة المعاملات افتراضياً ولا تحتاج لإنتاج إثباتات صحة لكل معاملة.

إيجابيات وسلبيات ZK Rollups

تُعد ZK Rollups تطوراً تقنياً محورياً في توسعة البلوكشين، إلا أن هذا الحل يتضمن مفاضلات مهمة يجب على المتداولين والمطورين دراستها عند تقييم التطبيقات.

إيجابيات ZK Rollups

تتمثل الميزة الأبرز لـ ZK Rollups في الأمان الأقصى؛ فهي لا تعتمد على نظرية الألعاب أو الحوافز الاقتصادية كما في Optimistic Rollups، بل تعتمد على الصرامة التشفرية لإثباتات الصحة، ما يضمن أن بيانات المعاملات دائماً ما تكون محققة ومؤكدة قبل إضافتها إلى بلوكشين الطبقة الأولى.

تمثل الرسوم المنخفضة ميزة أخرى؛ إذ يمكن لتقنية ZK Rollup ضغط آلاف المعاملات بكفاءة في مساحة صغيرة على بلوكشينات الطبقة الأولى، مما يقلل تكلفة المعالجة بشكل ملحوظ.

تُمكن معدلات معالجة أعلى للمعاملات، ما يسمح لشبكات مثل Ethereum بمضاعفة حجم المعاملات المنجزة في وقت أقل عبر حلول ZK Rollup، وتُخفض عبء التحقق عن السلسلة الرئيسية، مما يحد من ازدحام الشبكة.

سلبيات ZK Rollups

رغم مزاياها، لا تُعد ZK Rollups الأكثر كفاءة من حيث التكلفة مقارنة ببعض البدائل؛ فهي تتطلب طاقة حوسبة أكبر من Optimistic Rollups، وبالتالي تكون الرسوم عادةً أعلى قليلاً.

تُعد صعوبة الدمج مع التطبيقات المتقدمة تحدياً أساسياً؛ فبسبب دقتها التقنية العالية وتعقيدها، تكون أنظمة ZK Rollup أقل مرونة من Optimistic Rollups، ويجد المطورون سهولة أكبر في نقل تطبيقاتهم إلى منصات Optimistic Rollup مقارنة بإعادة برمجتها لتناسب متطلبات ZK Rollup.

تفرض متطلبات الأجهزة العالية على معالجات ZK Rollup تحديات محتملة من ناحية المركزية؛ فقلة عدد المشاركين بسبب ارتفاع الحواجز التقنية قد تثير مخاوف حول تركيز الشبكة.

أمثلة على مشاريع ZK Rollup

مع تطور تقنية ZK Rollup، برزت عدة مشاريع رائدة في هذا المجال. عند دراسة تطبيقات ZK Rollup، يُركز المتداولون والمطورون عادةً على الرموز والمنصات المرتبطة بحلول الطبقة الثانية التي تعتمد هذه التقنية.

تُعد Polygon، المعروفة سابقاً باسم Matic Network، منصة شاملة لتوسعة الطبقة الثانية على Ethereum مع مجموعة أدوات تطوير متكاملة. ورغم شهرتها السابقة بتقنية إثبات الحصة، تقدم الآن حلاً zkEVM يوفر أمان وسرعة ZK Rollup ضمن منظومة Ethereum.

طورت StarkWare Industries حلين لـ ZK Rollup لمطوري Ethereum: StarkEx و StarkNet؛ إذ يعمل StarkEx كمنصة SaaS مرخصة لدمج تقنية ZK Rollup في تطبيقات dApp، بينما يعمل StarkNet كمنصة برمجية مفتوحة لأي مطور لتطبيق حلول ZK Rollup.

يمثل Immutable X حلاً لتوسعة الطبقة الثانية على Ethereum، مخصصاً للألعاب القائمة على البلوكشين وتداول الرموز غير القابلة للاستبدال باستخدام تقنية ZK Rollup. تستفيد ألعاب مثل "Gods Unchained" و "Illuvium" من نظام Immutable X لتحقيق أمان شبكة Ethereum مع سرعات معاملات أعلى ورسوم أقل.

الخلاصة

تشكل ZK Rollups تطوراً رائداً في تقنيات توسعة البلوكشين، وتقدم حلاً فعالاً لتحديات قابلية التوسع في Ethereum مع الحفاظ على الأمن واللامركزية. يجمع هذا الحل بين المعالجة خارج السلسلة وإثباتات الصحة التشفيرية، ما يتيح معالجة أسرع للمعاملات، وزيادة القدرة الاستيعابية، وخفض الرسوم مقارنة بعمليات الطبقة الأولى. ورغم وجود بعض التحديات مثل زيادة متطلبات الحوسبة وصعوبة الدمج مقارنة بـ Optimistic Rollups، توفر ZK Rollups نموذج أمان متفوق وكفاءة عالية تجعلها أساساً واعداً لمستقبل Web3. ومع تطور أبرز المشاريع مثل Polygon و StarkWare و Immutable X، من المتوقع أن تلعب هذه التقنية دوراً محورياً في منظومة البلوكشين، وقد تصبح الحل المهيمن لتوسعة Ethereum وغيرها مستقبلاً.

الأسئلة الشائعة

ما هي zk rollup؟

zk rollup هي حل توسعة للطبقة الثانية يعتمد على إثباتات المعرفة الصفرية لمعالجة المعاملات خارج السلسلة، ويستفيد من أمان البلوكشين الرئيسي مع تقليل التكاليف وتوفير إنهاء فوري.

ما معنى zk؟

zk تعني المعرفة الصفرية (Zero-Knowledge)، وهي اختصار لـ zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge)، وهو بروتوكول إثبات تشفيري.

ما هي فوائد ZK rollup؟

ZK Rollups توفر معالجة سريعة، رسوم غاز منخفضة، قابلية توسع مرتفعة، أمان معزز، وتحسين التوافق التشغيلي لشبكات البلوكشين.

ما الفرق بين Optimistic Rollups وZK Rollups؟

تفترض Optimistic Rollups صحة المعاملات افتراضياً ما لم يُثبت العكس، بينما تعتمد ZK Rollups على إثباتات المعرفة الصفرية للتحقق من صحة المعاملات، مما يعزز الخصوصية والأمان.