پروتکل zkSync چیست؟ راهنمای کامل برای درک آینده‌ی مقیاس‌پذیری اتریوم با ZK-Rollup ها

چرا به راهکارهایی مثل zkSync نیاز داریم؟ چالش مقیاس‌پذیری اتریوم

اتریوم، به‌عنوان محبوب‌ترین پلتفرم برای قراردادهای هوشمند و برنامه‌های غیرمتمرکز (dApps)، ستون فقرات بسیاری از پروژه‌های دیفای (DeFi)، NFTها و بازی‌های بلاکچینی است. اما این محبوبیت یک نقطه ضعف بزرگ هم دارد: ترافیک بالا.

شبکه اتریوم را مانند یک بزرگراه پرطرفدار در نظر بگیرید. وقتی تعداد زیادی خودرو (تراکنش) همزمان بخواهند از این بزرگراه استفاده کنند، ترافیک سنگین ایجاد می‌شود (شبکه کند می‌شود) و عوارضی (کارمزد یا Gas Fee) به شدت افزایش می‌یابد. در زمان‌های اوج فعالیت، هزینه یک تراکنش ساده در اتریوم می‌تواند ده‌ها یا حتی صدها دلار باشد! این وضعیت، استفاده از اتریوم را برای کاربران عادی و بسیاری از برنامه‌ها، غیراقتصادی و خسته‌کننده می‌کند.

این مشکل به «چالش مقیاس‌پذیری» (Scalability Problem) معروف است. یعنی شبکه نمی‌تواند تعداد زیادی تراکنش را به‌طور همزمان، سریع و ارزان پردازش کند. برای اینکه اتریوم بتواند به پتانسیل کامل خود برسد و میزبان میلیون‌ها کاربر و برنامه باشد، به راهکارهایی برای افزایش ظرفیت خود نیاز دارد. اینجاست که راهکارهای لایه ۲ (Layer 2) وارد می‌شوند و zkSync یکی از پیشرفته‌ترین آن‌هاست.

zkSync چیست؟ معرفی یک راهکار لایه ۲ قدرتمند

به زبان ساده، راهکارهای لایه ۲، فناوری‌هایی هستند که روی شبکه اصلی اتریوم (که لایه ۱ یا Layer 1 نامیده می‌شود) ساخته می‌شوند تا بار پردازش تراکنش‌ها را از دوش آن بردارند. آن‌ها تراکنش‌ها را خارج از زنجیره اصلی اتریوم (Off-chain) پردازش می‌کنند، اما همچنان از امنیت و تمرکززدایی شبکه اصلی اتریوم بهره می‌برند.

zkSync یک نوع خاص از راهکارهای لایه ۲ است که از فناوری پیشرفته‌ای به نام ZK-Rollups استفاده می‌کند. هدف اصلی zkSync این است که تجربه‌ای مشابه اتریوم اما با سرعت بسیار بالاتر (هزاران تراکنش در ثانیه) و کارمزدهای بسیار پایین‌تر (کسری از سنت) ارائه دهد، در حالی که امنیت دارایی‌ها همچنان توسط شبکه قدرتمند اتریوم تضمین می‌شود.

zkSync مانند ساختن خطوط ویژه (Express Lanes) متعدد در کنار بزرگراه اصلی اتریوم است. این خطوط ویژه، ترافیک را روان‌تر می‌کنند و هزینه عوارضی را به شدت کاهش می‌دهند، اما همچنان بخشی از سیستم همان بزرگراه هستند و از امنیت آن بهره می‌برند.

تیم توسعه‌دهنده zkSync، شرکت Matter Labs، با تمرکز بر امنیت و کارایی، این پروتکل را طراحی کرده است تا بتواند آینده مقیاس‌پذیری اتریوم را شکل دهد.

zkSync چگونه کار می‌کند؟ جادوی ZK-Rollup ها به زبان ساده

کلید درک zkSync، فهمیدن مفهوم ZK-Rollups است. بیایید این عبارت را به دو بخش تقسیم کنیم: “Rollups” و “ZK”.

رول‌آپ‌ها (Rollups): بسته‌بندی هوشمندانه تراکنش‌ها

ایده اصلی “Rollup” این است که صدها یا هزاران تراکنش را خارج از زنجیره اصلی اتریوم (در لایه ۲) جمع‌آوری و پردازش کنیم. سپس، به جای ثبت تک‌تک این تراکنش‌ها در لایه ۱ (که بسیار گران و کند است)، فقط یک خلاصه فشرده از نتایج این تراکنش‌ها را به همراه داده‌های لازم برای تأیید آن‌ها، در قالب یک تراکنش واحد به لایه ۱ ارسال می‌کنیم.

این کار شبیه این است که به جای ارسال صدها نامه جداگانه، همه آن‌ها را در یک بسته بزرگ قرار داده و یکجا ارسال کنید. هزینه پست به شدت کاهش می‌یابد و کار سریع‌تر انجام می‌شود.

اما یک سوال مهم پیش می‌آید: چگونه شبکه اتریوم (لایه ۱) می‌تواند مطمئن شود که این خلاصه ارسال شده از لایه ۲، واقعاً درست است و تقلبی در کار نیست؟ اینجاست که بخش “ZK” وارد ماجرا می‌شود.

اثبات دانایی صفر (Zero-Knowledge Proofs): راز بزرگ zkSync

اثبات دانایی صفر یا ZK-Proof یک تکنیک رمزنگاری شگفت‌انگیز است که به یک طرف (اثبات‌کننده یا Prover) اجازه می‌دهد به طرف دیگر (تأییدکننده یا Verifier) ثابت کند که یک ادعا درست است، بدون اینکه هیچ اطلاعات اضافی درباره خود ادعا فاش کند.

یک مثال ساده برای درک بهتر: فرض کنید می‌خواهید به دوستتان ثابت کنید که پاسخ یک پازل سودوکو را می‌دانید، بدون اینکه خودِ پاسخ را به او نشان دهید. می‌توانید پازل حل‌شده را زیر یک کاغذ کاربن قرار دهید و روی آن را با یک کاغذ دیگر بپوشانید. دوست شما می‌تواند هر ردیف، ستون یا مربع ۳x۳ را که بخواهد انتخاب کند و شما فقط اعداد مربوط به آن بخش را از پشت کاغذ کاربن به او نشان می‌دهید. با تکرار این فرآیند، دوست شما متقاعد می‌شود که شما کل پازل را حل کرده‌اید، بدون اینکه حتی یک عدد از خانه‌های دیگر را دیده باشد! این شبیه به جادوی ZK-Proof است.

در دنیای بلاکچین، ZK-Proof ها به سیستم اجازه می‌دهند تا صحت حجم عظیمی از محاسبات و تراکنش‌های انجام شده در لایه ۲ را تأیید کند، بدون اینکه نیاز باشد تمام آن محاسبات را دوباره در لayer ۱ تکرار کند. این فرآیند تأیید بسیار سریع و کارآمد است.

ترکیب جادویی: ZK-Rollups در عمل

حالا این دو مفهوم را کنار هم بگذاریم:

1. کاربران تراکنش‌های خود را به شبکه zkSync (لایه ۲) ارسال می‌کنند.
2. شبکه zkSync این تراکنش‌ها را جمع‌آوری کرده و در دسته‌های بزرگ (Batches) مرتب می‌کند.
3. این تراکنش‌ها در لایه ۲ اجرا می‌شوند و وضعیت حساب‌ها (Balances) به‌روزرسانی می‌شود.
4. برای هر دسته از تراکنش‌ها، یک ZK-Proof (معمولاً از نوع ZK-SNARK یا ZK-STARK) تولید می‌شود. این اثبات به‌طور ریاضی تضمین می‌کند که تمام تراکنش‌های موجود در آن دسته معتبر بوده و به‌درستی اجرا شده‌اند.
5. داده‌های فشرده شده تراکنش‌ها (برای اطمینان از در دسترس بودن داده‌ها یا Data Availability) به همراه ZK-Proof تولید شده، به یک قرارداد هوشمند ویژه در لایه ۱ اتریوم ارسال می‌شود.
6. قرارداد هوشمند در لایه ۱، به‌سرعت ZK-Proof را تأیید می‌کند. از آنجایی که این اثبات معتبر است، قرارداد مطمئن می‌شود که تمام تراکنش‌های آن دسته درسته بوده، بدون اینکه نیاز باشد آن‌ها را تک‌تک بررسی کند.
7. با تأیید اثبات، وضعیت نهایی شبکه zkSync در لایه ۱ ثبت می‌شود و تراکنش‌ها نهایی (Finalized) می‌شوند.

نتیجه نهایی این فرآیند چیست؟

• سرعت بسیار بالا: هزاران تراکنش در ثانیه قابل پردازش است.
• کارمزد بسیار پایین: هزینه هر تراکنش به کسری از سنت کاهش می‌یابد، زیرا هزینه ثبت در لایه ۱ بین هزاران تراکنش تقسیم می‌شود.
• امنیت در سطح اتریوم: از آنجا که صحت تراکنش‌ها توسط ZK-Proof ها تضمین و در لایه ۱ تأیید می‌شود، امنیت دارایی‌ها به اندازه امنیت خود شبکه اتریوم بالاست. این یک مزیت بزرگ نسبت به برخی راهکارهای دیگر است که ممکن است مفروضات امنیتی متفاوتی داشته باشند.

نسخه‌های مختلف zkSync: از Lite تا Era و مفهوم zkEVM

پروژه zkSync در طول زمان تکامل یافته و دو نسخه اصلی دارد:

zkSync Lite (نسخه ۱)

این نسخه اولیه zkSync بود که در سال ۲۰۲۰ راه‌اندازی شد. تمرکز اصلی zkSync Lite بر روی بهینه‌سازی پرداخت‌ها و انتقال توکن‌های ERC-20 و ETH بود. این نسخه توانست کارمزدها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد (حدود ۱/۵۰ هزینه لایه ۱) و سرعت را افزایش دهد، اما از اجرای قراردادهای هوشمند پیچیده پشتیبانی نمی‌کرد. استفاده از آن بیشتر شبیه به یک سیستم پرداخت سریع و ارزان بر پایه اتریوم بود.

zkSync Era (نسخه ۲ به بعد)

این نسخه که در سال ۲۰۲۳ به شبکه اصلی (Mainnet) رسید، یک جهش بزرگ رو به جلو محسوب می‌شود. zkSync Era با هدف پشتیبانی کامل از ماشین مجازی اتریوم (EVM) طراحی شده است. این یعنی توسعه‌دهندگان می‌توانند قراردادهای هوشمند نوشته شده به زبان Solidity (زبان برنامه‌نویسی اصلی اتریوم) را تقریباً بدون هیچ تغییری، مستقیماً روی zkSync Era مستقر کنند.

این ویژگی کلیدی به zkEVM (Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine) معروف است. zkEVM به معنای ساخت یک محیط اجرایی سازگار با EVM است که بتواند صحت اجرای قراردادهای هوشمند را با استفاده از ZK-Proof ها اثبات کند. این یک چالش فنی بسیار بزرگ بود که تیم Matter Labs توانست بر آن غلبه کند.

اهمیت zkEVM در این است که دریچه ورود هزاران برنامه غیرمتمرکز (dApps) موجود در اکوسیستم اتریوم را به دنیای سریع و ارزان ZK-Rollups باز می‌کند. پروژه‌های DeFi، بازارهای NFT، بازی‌های بلاکچینی و… همگی می‌توانند از مزایای zkSync Era بهره‌مند شوند بدون اینکه نیاز به بازنویسی کدهای خود داشته باشند.

بنابراین، zkSync Era نه تنها پرداخت‌ها را سریع و ارزان می‌کند، بلکه یک پلتفرم کامل برای اجرای انواع برنامه‌های غیرمتمرکز پیچیده، با حفظ سازگاری با اتریوم و بهره‌مندی از امنیت آن است.

مزایای کلیدی و کاربردهای بالقوه zkSync

حالا که با چیستی و چگونگی کارکرد zkSync آشنا شدیم، بیایید مزایا و کاربردهای آن را جمع‌بندی کنیم:

• کارمزدهای بسیار پایین: شاید مهم‌ترین مزیت برای کاربران عادی، کاهش چشمگیر هزینه‌های تراکنش باشد. این امر استفاده از DeFi، خرید و فروش NFT و تعامل با dApp ها را برای همه مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌کند.
• توان عملیاتی بالا (High Throughput): zkSync می‌تواند هزاران تراکنش در ثانیه را پردازش کند، که بسیار بیشتر از ظرفیت فعلی لایه ۱ اتریوم است. این باعث کاهش ازدحام و افزایش سرعت می‌شود.
• امنیت در سطح اتریوم: برخلاف برخی راهکارهای دیگر، ZK-Rollups امنیت خود را مستقیماً از لایه ۱ اتریوم به ارث می‌برند. دارایی‌های شما در zkSync به همان اندازه امن هستند که در شبکه اصلی اتریوم.
• سازگاری با EVM (در zkSync Era): این ویژگی باعث می‌شود توسعه‌دهندگان به‌راحتی بتوانند برنامه‌های خود را از اتریوم به zkSync منتقل کنند و اکوسیستم به‌سرعت رشد کند.
• نهایی شدن سریع‌تر تراکنش‌ها نسبت به Optimistic Rollups: ZK-Proof ها به محض تأیید در لایه ۱، نهایی بودن تراکنش را تضمین می‌کنند. این برخلاف Optimistic Rollups است که یک دوره انتظار (معمولاً ۷ روزه) برای چالش احتمالی دارند. این به معنای سریع‌تر شدن برداشت وجه از لایه ۲ به لایه ۱ است.
• تمرکززدایی پیشرونده: تیم zkSync متعهد به تمرکززدایی تدریجی شبکه در طول زمان است.

این مزایا، کاربردهای هیجان‌انگیزی را برای zkSync ممکن می‌سازد:

• DeFi برای همه: انجام معاملات در صرافی‌های غیرمتمرکز (DEX)، وام‌دهی و وام‌گیری، استیکینگ و… با کارمزدهای ناچیز.
• بازارهای NFT مقرون‌به‌صرفه: ساخت (Mint)، خرید و فروش NFT ها بدون نگرانی از هزینه‌های گزاف Gas.
• بازی‌های بلاکچینی مقیاس‌پذیر: اجرای بازی‌هایی با تعداد زیادی تراکنش درون بازی، بدون کندی و هزینه بالا.
• پرداخت‌های خرد (Micropayments): امکان‌پذیر شدن پرداخت‌های بسیار کوچک که قبلاً به دلیل هزینه تراکنش غیرعملی بودند.
• شبکه‌های اجتماعی غیرمتمرکز و متاورس: ایجاد پلتفرم‌های اجتماعی و دنیاهای مجازی که تعاملات در آن‌ها سریع و ارزان است.

نکته مهم: یکی از موضوعات داغ پیرامون پروژه‌های لایه ۲ مانند zkSync، احتمال راه‌اندازی توکن بومی و انجام ایردراپ (Airdrop) برای کاربران اولیه است. اگرچه تیم Matter Labs هنوز رسماً توکنی را معرفی نکرده، بسیاری در جامعه کریپتو با استفاده از شبکه zkSync Era و تعامل با برنامه‌های آن، امیدوارند در آینده واجد شرایط دریافت توکن احتمالی شوند. این موضوع باعث افزایش قابل توجه فعالیت در این شبکه شده است. (همیشه تحقیقات خود را انجام دهید و مراقب کلاهبرداری‌های مرتبط با ایردراپ باشید).

جمع‌بندی: چرا zkSync اهمیت دارد؟

zkSync فقط یک پروژه دیگر در دنیای شلوغ کریپتو نیست. این یک جهش فناورانه مهم در تلاش برای حل یکی از بزرگترین مشکلات پیش روی اتریوم و کل صنعت بلاکچین است: مقیاس‌پذیری.

با استفاده هوشمندانه از ZK-Rollups و ارائه سازگاری با EVM از طریق zkEVM، zkSync راه را برای آینده‌ای هموار می‌کند که در آن اتریوم می‌تواند میزبان حجم عظیمی از فعالیت‌ها باشد، بدون اینکه کاربران مجبور به پرداخت هزینه‌های سرسام‌آور یا تحمل کندی شبکه شوند. این فناوری پتانسیل دارد تا تجربه کاربری در وب ۳.۰ را متحول کند و پذیرش گسترده‌تر برنامه‌های غیرمتمرکز را تسریع بخشد.

امیدواریم این راهنمای جامع به شما کمک کرده باشد تا درک بهتری از zkSync، نحوه کارکرد آن و اهمیتش برای آینده اکوسیستم اتریوم پیدا کنید. دنیای راهکارهای لایه ۲ به سرعت در حال تکامل است و zkSync بدون شک یکی از بازیگران کلیدی در این عرصه خواهد بود.

در وبلاگ یومیکس، ما به رصد و تحلیل این فناوری‌های نوظهور ادامه خواهیم داد. با ما همراه باشید!