TIN TỨC
ZK Rollup đang nổi lên như một trong những công nghệ hứa hẹn nhất để giải quyết “nút thắt cổ chai” của Ethereum. Trong khi blockchain này chỉ xử lý được khoảng 15–30 giao dịch/giây, con số quá nhỏ bé so với nhu cầu của DeFi, NFT và Web3, thì ZK Rollup mang đến khả năng mở rộng vượt trội mà vẫn đảm bảo tính bảo mật và phi tập trung.
Nếu bạn từng phải trả phí gas hàng trăm đô chỉ cho một giao dịch đơn giản, hoặc chờ hàng giờ để lệnh được xác nhận, thì đó chính là mặt trái của “blockchain trilemma”: sự đánh đổi giữa bảo mật, phân quyền và khả năng mở rộng. ZK Rollup xuất hiện như “vị cứu tinh”, giúp giảm đáng kể chi phí, tăng tốc độ xử lý và mở ra tương lai mới cho toàn hệ sinh thái Ethereum.
Nếu bạn từng phải trả phí gas hàng trăm đô chỉ cho một giao dịch đơn giản, hoặc chờ hàng giờ để lệnh được xác nhận, thì đó chính là mặt trái của “blockchain trilemma”: sự đánh đổi giữa bảo mật, phân quyền và khả năng mở rộng. ZK Rollup xuất hiện như “vị cứu tinh”, giúp giảm đáng kể chi phí, tăng tốc độ xử lý và mở ra tương lai mới cho toàn hệ sinh thái Ethereum.
Zk Rollup ( Zero-Knowledge Rollup) là một giải pháp mở rộng Layer 2 cho blockchain Ethereum, được thiết kế để tăng khả năng xử lý giao dịch và giảm chi phí mà không ảnh hưởng đến tính bảo mật. Về bản chất, Zk Rollup hoạt động bằng cách chuyển phần lớn việc tính toán và lưu trữ dữ liệu ra khỏi chuỗi chính (off-chain), trong khi vẫn duy trì tính bảo mật và tính không thể thay đổi của Ethereum.
Thuật ngữ “Rollup” (cuộn lại) xuất phát từ việc công nghệ này “cuộn” hoặc gom nhiều giao dịch thành một gói duy nhất. Phần “Zero-Knowledge” đề cập đến loại bằng chứng mật mã học được sử dụng – Zero-Knowledge Proof (ZKP) – cho phép một bên chứng minh với bên khác rằng một tuyên bố là đúng mà không cần tiết lộ bất kỳ thông tin nào ngoài tính đúng đắn của tuyên bố đó. Zk Rollup đạt được điều này bằng cách:
Điều này giúp giảm đáng kể chi phí gas và tăng thông lượng giao dịch, đồng thời vẫn duy trì mức độ bảo mật cao nhất có thể. Hình dung Zk Rollup như một chuyên viên tổng hợp tài năng: Thay vì Ethereum phải xử lý từng giao dịch riêng lẻ (tốn kém và chậm chạp), Zk Rollup gom nhóm chúng lại, xác minh tính đúng đắn, rồi chỉ gửi một “bản tóm tắt” lên blockchain chính. Điều đặc biệt là bản tóm tắt này đi kèm với một bằng chứng toán học không thể bác bỏ, đảm bảo rằng tất cả các giao dịch đều hợp lệ.
Zk Rollup quan trọng trong hệ sinh thái blockchain
Trong cuộc đua tìm kiếm giải pháp mở rộng cho blockchain, Zk Rollup nổi bật như một ứng cử viên hàng đầu vì những lý do sau:
Không quá khi nói rằng Zk Rollup đang định hình lại tương lai của Ethereum và toàn bộ không gian blockchain. Đây không chỉ là một giải pháp kỹ thuật, mà còn là chìa khóa để blockchain thực sự đạt được ứng dụng đại chúng.
Cơ chế hoạt động của Zk Rollup
Zk Rollup hoạt động thông qua một hệ thống phức tạp nhưng có thể được chia thành các thành phần chính sau:
1. Smart Contract trên Ethereum L1: Tại trung tâm của mọi giải pháp Zk Rollup là một bộ hợp đồng thông minh được triển khai trên Ethereum. Các hợp đồng này có nhiều chức năng quan trọng:
2. Operators ( Nhà điều hành) là các thực thể chịu trách nhiệm:
Operators có thể là các thực thể tập trung hoặc phi tập trung tùy thuộc vào thiết kế cụ thể của Zk Rollup.
Dữ liệu và tính khả dụng
Một khía cạnh quan trọng của Zk Rollup là tất cả dữ liệu cần thiết để xây dựng lại trạng thái L2 đều được đăng lên Ethereum dưới dạng calldata. Điều này đảm bảo rằng:
Quy trình hoạt động tổng thể
Xem bài viết gần đây: Rollup là gì? Tìm hiểu giải pháp mở rộng Layer 1 “hot hit” trong blockchain
ZK-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge)
ZK-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Arguments of Knowledge)
PLONK (Permutations over Lagrange-bases for Oecumenical Noninteractive arguments of Knowledge)
Các hệ thống bằng chứng này cho phép Zk Rollup đạt được khả năng mở rộng đáng kể trong khi vẫn duy trì tính bảo mật cao. Thay vì Ethereum phải xác minh từng giao dịch, nó chỉ cần xác minh một bằng chứng duy nhất để đảm bảo tính hợp lệ của hàng trăm hoặc hàng nghìn giao dịch.
Khi một người dùng muốn thực hiện giao dịch trên Zk Rollup, quy trình diễn ra như sau:
Khởi tạo giao dịch
Người dùng tạo giao dịch (ví dụ: chuyển token, swap, hoặc tương tác với smart contract)
Giao dịch được ký bằng khóa riêng của người dùng
Giao dịch được gửi đến mạng Zk Rollup thông qua API hoặc interface người dùng
Thu thập giao dịch
Operators (sequencers) thu thập nhiều giao dịch từ người dùng khác nhau
Các giao dịch được sắp xếp và đưa vào hàng đợi để xử lý
Operators có thể ưu tiên các giao dịch dựa trên phí giao dịch hoặc các tiêu chí khác
Xử lý off-chain
Operators thực hiện các giao dịch theo thứ tự đã định
Trạng thái off-chain được cập nhật (số dư tài khoản, trạng thái hợp đồng, v.v.)
Các giao dịch không hợp lệ bị loại bỏ
Tạo ZK-proof
Một mạch tính toán được xây dựng để đại diện cho việc thực hiện tất cả các giao dịch
ZK-proof được tạo ra, chứng minh rằng mạch tính toán đã được thực hiện đúng
Quá trình này đòi hỏi sức mạnh tính toán đáng kể và là phần tốn kém nhất của quy trình
Nén dữ liệu giao dịch
Dữ liệu giao dịch được nén để giảm chi phí khi đăng lên Ethereum
Thông tin cần thiết để xây dựng lại trạng thái được giữ lại
Gửi lên Ethereum L1
Operators gửi một giao dịch đến hợp đồng Rollup trên Ethereum, bao gồm:
Giao dịch này trả phí gas của Ethereum
Xác minh và cập nhật trạng thái
Hợp đồng Rollup xác minh ZK-proof
Nếu hợp lệ, trạng thái root mới được chấp nhận và cập nhật
Dữ liệu giao dịch được lưu trữ dưới dạng calldata trên Ethereum
Hoàn thành
Người dùng nhận được xác nhận rằng giao dịch của họ đã được đưa vào batch và xác nhận trên L1
Giao dịch bây giờ có cùng mức độ bảo mật như Ethereum L1
Với cơ chế hoạt động này, Zk Rollup đạt được sự cân bằng tối ưu giữa khả năng mở rộng, chi phí và bảo mật. Người dùng được hưởng lợi từ phí giao dịch thấp và tốc độ xác nhận nhanh, trong khi vẫn duy trì mức độ bảo mật tương đương với Ethereum L1. Đây là lý do tại sao Zk Rollup được coi là một trong những giải pháp mở rộng hứa hẹn nhất cho Ethereum trong tương lai.
Xem bài viết gần đây: Smart contract là gì? ứng dụng thực tế trong Blockchain
Các chiến lược mở rộng cho Ethereum, Vitalik Buterin, đồng sáng lập Ethereumđã phân loại các giải pháp mở rộng cho Ethereum thành nhiều nhóm khác nhau. Theo cách phân loại của ông, các giải pháp mở rộng có thể được chia thành:
Mở rộng Layer 1 (On-chain Scaling)
Đây là những cải tiến được thực hiện trực tiếp trên chuỗi chính của Ethereum:
Mở rộng Layer 2 (Off-chain Scaling)
Các giải pháp xử lý giao dịch bên ngoài chuỗi chính nhưng vẫn kế thừa bảo mật từ Ethereum:
Rollups: Thực hiện tính toán off-chain nhưng đăng dữ liệu lên Ethereum
State Channels: Các kênh thanh toán trực tiếp giữa các bên tham gia
Plasma: Chuỗi con với mô hình bảo mật dựa trên cam kết gốc (root commitments)
Validium: Giống Zk Rollup nhưng dữ liệu được lưu trữ off-chain
Mở rộng Layer 3 và hơn thế nữa
Các lớp bổ sung được xây dựng trên Layer 2:
Rollups trên Rollups: Xây dựng Rollup trên một Rollup khác
Application-specific chains: Chuỗi chuyên biệt cho ứng dụng cụ thể
Roadmap mở rộng của Ethereum
Vitalik đã nhấn mạnh rằng tương lai của Ethereum là “centric rollup”, với Ethereum L1 đóng vai trò là lớp định cư (settlement layer) và lớp khả dụng dữ liệu (data availability layer), trong khi hầu hết hoạt động sẽ diễn ra trên các Rollup.
Theo quan điểm của Vitalik, Zk Rollup được coi là giải pháp mở rộng tối ưu trong dài hạn nhờ mô hình bảo mật mạnh mẽ và thời gian hoàn thiện giao dịch nhanh, mặc dù công nghệ này phức tạp hơn so với Optimistic Rollup.
Zk Rollup và Optimistic Rollup là hai giải pháp Rollup chính cho Ethereum, mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Cơ chế bảo mật
| Tiêu chí | Zk Rollup | Optimistic Rollup |
|---|---|---|
| Mô hình bảo mật | Sử dụng Zero-Knowledge Proof để chứng minh tính hợp lệ của mỗi batch giao dịch | Giả định rằng tất cả các giao dịch đều hợp lệ cho đến khi có bằng chứng gian lận |
| Xác minh | Mọi batch được xác minh ngay lập tức thông qua bằng chứng mật mã học | Sử dụng hệ thống gian lận-chứng minh với thời gian tranh chấp (thường là 7 ngày) |
| Giả định tin cậy | Không cần tin tưởng vào operators; tính hợp lệ được đảm bảo về mặt toán học | Dựa vào giả định rằng ít nhất một node trung thực sẽ phát hiện và báo cáo gian lận |
| Mức độ bảo mật | Rất cao, gần như không thể thực hiện giao dịch gian lận | Cao, nhưng phụ thuộc vào sự tồn tại của các verifier trung thực |
Zk Rollup cung cấp bảo mật mạnh mẽ hơn vì tính hợp lệ được đảm bảo bằng toán học, không phụ thuộc vào giả định về sự tồn tại của các verifier trung thực.
Thời gian hoàn thiện giao dịch
| Tiêu chí | Zk Rollup | Optimistic Rollup |
|---|---|---|
| Thời gian rút tiền | Gần như tức thì sau khi batch được xác nhận trên L1 (thường từ vài phút đến 20 phút) | Yêu cầu thời gian tranh chấp (thường là 7 ngày) để đảm bảo không có gian lận |
| Thời gian xác nhận | Một khi ZK-proof được xác minh trên L1, giao dịch được coi là hoàn tất | Giao dịch có thể được coi là “có khả năng hoàn tất” sau khi được đưa vào batch, nhưng chỉ hoàn toàn chắc chắn sau thời gian tranh chấp |
| Độ trễ | Chủ yếu phụ thuộc vào thời gian tạo proof và thời gian xác nhận trên L1 | Ngắn cho xác nhận ban đầu, nhưng rất dài cho việc rút tiền về L1 |
Zk Rollup có lợi thế rõ ràng về thời gian hoàn thiện giao dịch, đặc biệt là đối với việc rút tiền về L1, không yêu cầu thời gian tranh chấp dài.
Chi phí giao dịch
| Tiêu chí | Zk Rollup | Optimistic Rollup |
|---|---|---|
| Chi phí tính toán | Cao hơn do phức tạp trong việc tạo ZK-proof | Thấp hơn vì không cần tạo bằng chứng phức tạp |
| Chi phí dữ liệu | Thấp hơn vì chỉ cần lưu trữ dữ liệu giao dịch và bằng chứng nhỏ gọn | Cao hơn vì cần lưu trữ nhiều dữ liệu hơn để hỗ trợ hệ thống gian lận-chứng minh |
| Khả năng nén | Tốt hơn, có thể nén dữ liệu giao dịch hiệu quả hơn | Kém hiệu quả hơn trong việc nén dữ liệu |
| Chi phí người dùng | Trung bình khoảng 0.1-0.5 USD/giao dịch (tùy thuộc vào tải mạng) | Trung bình khoảng 0.2-1 USD/giao dịch (tùy thuộc vào tải mạng) |
Trong ngắn hạn, Optimistic Rollup có thể có chi phí thấp hơn do chi phí tính toán thấp hơn. Tuy nhiên, trong dài hạn, Zk Rollup có tiềm năng đạt được chi phí thấp hơn nhờ khả năng nén dữ liệu tốt hơn và các cải tiến trong công nghệ tạo proof.
Tính phức tạp kỹ thuật
| Tiêu chí | Zk Rollup | Optimistic Rollup |
|---|---|---|
| Độ phức tạp triển khai | Rất cao, đặc biệt là đối với hỗ trợ smart contract đầy đủ | Trung bình, dễ dàng hơn để triển khai |
| Tương thích EVM | Khó khăn hơn, yêu cầu zkEVM hoặc các giải pháp tương tự | Gần như hoàn toàn tương thích với EVM hiện tại |
| Thời gian phát triển | Lâu hơn, đòi hỏi nhiều nghiên cứu và phát triển | Nhanh hơn, công nghệ đơn giản hơn |
| Trưởng thành của công nghệ | Mới hơn, vẫn đang trong quá trình phát triển nhanh chóng | Đã phát triển hơn, với các triển khai như Arbitrum và Optimism đã hoạt động ổn định |
Optimistic Rollup có lợi thế về độ phức tạp thấp hơn và tương thích EVM tốt hơn, khiến nó dễ triển khai hơn trong ngắn hạn. Zk Rollup đòi hỏi đầu tư kỹ thuật lớn hơn nhưng có tiềm năng vượt trội trong dài hạn.
Mô hình bảo mật
| Tiêu chí | Zk Rollup | Sidechains |
|---|---|---|
| Kế thừa bảo mật | Thừa hưởng bảo mật từ Ethereum L1 thông qua việc đăng dữ liệu và bằng chứng | Có cơ chế đồng thuận và bảo mật riêng |
| Tính chống kiểm duyệt | Cao, vì dữ liệu được lưu trữ trên Ethereum | Thấp hơn, phụ thuộc vào số lượng validator và thiết kế của sidechain |
| Khả năng chống tấn công | Mạnh như Ethereum L1 đối với việc bảo vệ tài sản | Thường yếu hơn Ethereum, đặc biệt là các sidechain có ít validator |
Tính linh hoạt và hiệu suất
| Tiêu chí | Zk Rollup | Sidechains |
|---|---|---|
| Khả năng tùy chỉnh | Hạn chế hơn, phải tuân theo các ràng buộc của mô hình Rollup | Rất linh hoạt, có thể tùy chỉnh hoàn toàn các tham số blockchain |
| Thông lượng | Cao (thường 2,000-4,000 TPS), nhưng vẫn bị giới hạn bởi khả năng lưu trữ dữ liệu của Ethereum | Rất cao (có thể đạt 10,000+ TPS) do không bị giới hạn bởi Ethereum |
| Chi phí | Thấp hơn L1 nhưng cao hơn so với sidechains | Thường rất thấp do không phải trả chi phí cho việc lưu trữ dữ liệu trên Ethereum |
Khả năng tương tác
| Tiêu chí | Zk Rollup | Sidechains |
|---|---|---|
| Tương tác với Ethereum | Liền mạch và an toàn thông qua hợp đồng cầu nối | Thông qua các cầu nối (bridges) với các mô hình bảo mật khác nhau |
| Tương tác với các L2/chuỗi khác | Đang phát triển thông qua các giải pháp như LayerZero, Axelar | Thường dễ dàng hơn do tính linh hoạt của thiết kế |
| Thời gian chuyển tài sản | Nhanh khi chuyển vào Rollup, có thể mất vài phút khi rút về Ethereum | Phụ thuộc vào thiết kế cầu nối, thường từ vài phút đến vài giờ |
Kết luận: Zk Rollup cung cấp bảo mật cao hơn đáng kể so với sidechains nhưng kém linh hoạt hơn và có chi phí cao hơn. Sidechains có thể đạt được thông lượng và chi phí tốt hơn nhưng đánh đổi bằng mô hình bảo mật yếu hơn.
Mặc dù Zk Rollup được đánh giá là giải pháp mở rộng đầy hứa hẹn cho Ethereum, công nghệ này vẫn đối mặt với một số thách thức đáng kể:
Chi phí tính toán ZKP
Zero-Knowledge Proof đòi hỏi tài nguyên tính toán lớn, khiến việc tạo bằng chứng trở nên tốn kém:
Độ phức tạp kỹ thuật
Zk Rollup đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về mật mã học và toán học:
Thách thức tương thích EVM
Việc tạo bằng chứng cho mã Ethereum Virtual Machine gặp nhiều khó khăn:
Trải nghiệm người dùng
Người dùng phải vượt qua nhiều rào cản để sử dụng Zk Rollup:
Lộ trình khắc phục
Các dự án đang tích cực giải quyết những hạn chế trên:
Các dự án Zk Rollup có thể được phân loại theo hai tiêu chí chính: phương pháp lưu trữ dữ liệu và loại công nghệ ZKP được sử dụng.
Theo lưu trữ dữ liệu
| Loại | Đặc điểm | Ưu điểm | Nhược điểm | Ví dụ |
|---|---|---|---|---|
| Zk Rollup thuần túy (on-chain) | Lưu trữ toàn bộ dữ liệu giao dịch trên Ethereum L1 | • Bảo mật cao nhất<br>• Hoàn toàn phi tập trung<br>• Dữ liệu luôn có sẵn | • Chi phí cao hơn do lưu trữ dữ liệu trên L1<br>• Khả năng mở rộng bị giới hạn bởi chi phí lưu trữ | • zkSync 1.0<br>• Loopring<br>• Hermez |
| Validium (off-chain) | Lưu trữ dữ liệu ngoài chuỗi, chỉ đưa bằng chứng lên L1 | • Chi phí thấp hơn đáng kể<br>• Khả năng mở rộng cao hơn<br>• Tốc độ xử lý nhanh hơn | • Giảm tính phi tập trung<br>• Phụ thuộc vào tính khả dụng của dữ liệu<br>• Rủi ro mất dữ liệu | • StarkEx (một số cấu hình)<br>• Immutable X<br>• DeversiFi |
| Hybrid (kết hợp) | Kết hợp cả hai phương pháp, cho phép lựa chọn lưu trữ | • Linh hoạt cho người dùng<br>• Cân bằng giữa chi phí và bảo mật<br>• Tối ưu cho nhiều loại ứng dụng | • Phức tạp hơn trong triển khai<br>• Khó khăn trong quản lý hai hệ thống<br>• UX phức tạp hơn | • zkSync Era (với zkPorter)<br>• StarkNet (với Volition)<br>• Polygon Miden |
Theo công nghệ ZKP
| Công nghệ | Đặc điểm | Ưu điểm | Nhược điểm | Ví dụ |
|---|---|---|---|---|
| ZK-SNARKs (Succinct Non-interactive Arguments of Knowledge) | Yêu cầu thiết lập tin cậy ban đầu (trusted setup) | • Bằng chứng nhỏ gọn (kB)<br>• Xác minh nhanh và hiệu quả<br>• Chi phí gas thấp | • Rủi ro từ thiết lập tin cậy<br>• Dễ bị phá vỡ bởi máy tính lượng tử<br>• Cần tạo lại setup cho mỗi mạch | • Loopring<br>• Hermez<br>• Aztec |
| ZK-STARKs (Scalable Transparent Arguments of Knowledge) | Không cần thiết lập tin cậy, kháng lượng tử | • Bảo mật cao hơn<br>• Minh bạch, không cần tin cậy<br>• Kháng lượng tử | • Bằng chứng lớn hơn (100+ kB)<br>• Chi phí xác minh cao hơn<br>• Tốn nhiều gas hơn | • StarkEx<br>• StarkNet<br>• Cairo |
| PLONK (Permutations over Lagrange-bases for Oecumenical Noninteractive arguments of Knowledge) | Thiết lập tin cậy phổ quát (universal trusted setup) | • Linh hoạt với nhiều loại mạch<br>• Hiệu quả trong tạo bằng chứng<br>• Thiết lập tin cậy chỉ cần thực hiện một lần | • Vẫn yêu cầu thiết lập tin cậy ban đầu<br>• Phức tạp về mặt kỹ thuật<br>• Chưa được kiểm chứng đầy đủ | • zkSync 2.0<br>• Polygon zkEVM<br>• Scroll |
| Bulletproofs | Không cần thiết lập tin cậy, tối ưu cho các bằng chứng đơn giản | • Đơn giản trong triển khai<br>• Không cần thiết lập tin cậy<br>• Phù hợp với các ứng dụng nhỏ | • Kém hiệu quả cho các mạch phức tạp<br>• Thời gian xác minh dài<br>• Khó mở rộng | • Một số ứng dụng chuyên biệt<br>• Ít phổ biến trong Rollup<br>• Dự án thử nghiệm |
StarkWare (StarkEx & StarkNet)
Tổng quan
Thành lập: 2018 bởi Eli Ben-Sasson, Alessandro Chiesa và các chuyên gia mật mã học
Công nghệ cốt lõi: ZK-STARKs, không yêu cầu thiết lập tin cậy
Sản phẩm chính:
Đặc điểm nổi bật
Ứng dụng
Lộ trình
Tokenomics
Matter Labs (zkSync)
Tổng quan
Thành lập: 2019 bởi Alex Gluchowski và Alex Vlasov
Công nghệ cốt lõi: PLONK và hệ thống bằng chứng tùy chỉnh
Sản phẩm chính:
Đặc điểm nổi bật
Ứng dụng
Lộ trình
Tokenomics
Polygon zkEVM
Tổng quan
Thành lập: Phát triển từ 2021 bởi đội ngũ Polygon
Công nghệ cốt lõi: ZK-SNARKs với tương thích EVM
Sản phẩm chính: Polygon zkEVM Mainnet
Đặc điểm nổi bật
Ứng dụng
Lộ trình
Tokenomics
DEX (Decentralized Exchanges)
Ưu điểm: Phí giao dịch thấp, xác nhận nhanh, khối lượng cao
Ví dụ:
Lending/Borrowing
Ưu điểm: Thanh khoản cao, chi phí thấp, bảo mật
Ví dụ:
NFT Marketplaces
Ưu điểm: Phí mint thấp, giao dịch nhanh
Ví dụ:
Zk Rollup là một bước tiến đột phá trong việc mở rộng Ethereum, giải quyết hiệu quả bài toán “blockchain trilemma” bằng cách mang lại tốc độ xử lý nhanh, chi phí thấp mà vẫn đảm bảo bảo mật tối ưu. Với lợi thế vượt trội về bảo mật toán học và thời gian hoàn thiện giao dịch nhanh, Zk Rollup vượt xa các giải pháp khác, dù vẫn đối mặt với thách thức về độ phức tạp kỹ thuật và chi phí tính toán ZKP. Tuy nhiên những cải tiến công nghệ đang nhanh chóng khắc phục các rào cản này. Trong tương lai Zk Rollup hứa hẹn trở thành giải pháp mở rộng chủ đạo cho Ethereum, phù hợp với tầm nhìn “centric rollup” của Vitalik Buterin. Hệ sinh thái sôi động với sự cạnh tranh từ StarkWare, zkSync và Polygon zkEVM đang thúc đẩy mạnh mẽ đổi mới và ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như DeFi, NFT và gaming.
Cảm ơn bạn đọc!