Rollups: innovatieve oplossingen voor schaalbaarheid

Innovatieve layer-2 oplossingen

Blockchaintechnologie heeft de afgelopen jaren verschillende innovaties doorgemaakt. Toch blijft de schaalbaarheid nog altijd een groot probleem. De transactiekosten stijgen snel en blockchainnetwerken raken overbelast. Om de schaalbaarheid te vergroten en de transactiekosten te verlagen zijn er verschillende schaalbaarheidsoplossingen ontwikkeld. Een voorbeeld daarvan zijn de zogenaamde ‘rollups’, innovatieve layer-2 oplossingen die transacties buiten de mainchain kunnen verwerken, waardoor de belasting van het hoofdnetwerk wordt verlaagd.

Transacties worden buiten de mainchain verwerkt

Bij rollups worden alleen de samenvattingen van transacties op de hoofdlaag geplaatst en de rest van de transacties buiten het hoofdnetwerk verwerkt, terwijl de veiligheid en decentralisatie behouden blijven. Rollups worden dan ook gezien als een essentiële schaalbaarheidsoplossing voor de toekomst van blockchaintechnologie. Bij deze schaalbaarheidsoplossingen worden meerdere transacties samengebundeld in één enkele ‘batch’. Deze batch wordt samengevoegd en samengevat. Vervolgens wordt de samenvatting geüpload naar de hoofdblockchain. Hierdoor is er veel minder opslagruimte nodig dan wanneer de transacties volledig op de mainchain moeten worden verwerkt.

Twee typen

Er zijn twee hoofdsoorten rollups en afhankelijk van het type verschilt de manier waarop gegevens en bewijzen binnen het blockchain-ecosysteem worden verwerkt. We kennen de volgende typen, die allebei hun eigen methode hebben om transacties te valideren en te beveiligen:

Optimistic rollups
ZK-rollups (Zero-Knowledge rollups)

Optimistic rollups

Optimistic rollups nemen alle transacties aan als geldig (ze gaan ervan uit dat alle transacties kloppen), tenzij het tegendeel wordt bewezen. Ze werken met een zogenaamd ‘fraud-proof mechanisme’. Blockchain-gebruikers kunnen frauduleuze transacties aanvechten binnen een bepaalde tijd (de ‘challenge-periode’). Als er binnen deze periode fraude wordt vastgesteld, dan wordt de verkeerde transactie teruggedraaid. De transacties worden dus standaard vertrouwd, maar fouten kunnen worden aangevochten. Door het toepassen van optimistic rollups kunnen er hogere transactiesnelheden worden bereikt. Bovendien zijn de kosten lager dan wanneer de transacties op het hoofdnetwerk zouden worden uitgevoerd. Tevens biedt het gebruik van deze schaalbaarheidsoplossingen eenvoudigere compatibiliteit met bestaande smart contracts.

Nadelen van optimistic rollups

Optimistic rollups kennen echter ook een aantal nadelen. Zo zorgt de ‘challenge-periode’ voor vertragingen bij het opnemen van fondsen. Bovendien kan de beveiliging worden beïnvloed als er onvoldoende toezichthouders zijn. Bekende voorbeelden van netwerken die optimistic rollups gebruiken zijn:

ZK-rollups

Zero-Knowledge rollups (ZK-rollups) maken gebruik van cryptografische bewijzen om de juistheid van transacties te waarborgen. In plaats van te wachten op eventuele klachten (zoals bij optimistic rollups), wordt direct bij verzending van een transactie een bewijs (een ‘zero-knowledge proof’) meegestuurd dat de juistheid aantoont, waardoor fraude praktisch onmogelijk is. Zero-knowledge proofs (ZK-proofs) zijn cryptografische bewijzen waarmee iemand kan aantonen dat iets (een bepaalde bewering) waar is, zonder de onderliggende informatie te onthullen. Je kunt dan bewijzen dat je ‘iets’ weet of hebt gedaan, zonder het daadwerkelijk te laten zien. ZK-rollups bieden een snellere finaliteit van transacties, een hogere mate van veiligheid en directe opnames zonder wachttijd. Het grote verschil tussen ZK-rollups en optimistic rollups is dat bij ZK-rollups het bewijs vooraf wordt geleverd (directe zekerheid), en bij optimistic rollups de controle en het vertrouwen achteraf plaatsvinden.

Nadelen van ZK-rollups

Ook ZK-rollups kennen een aantal nadelen. Een van de nadelen is dat de technologie erachter vrij complex is. Zo moeten smart contracts soms worden herschreven om compatibel te zijn. Bovendien gaat de implementatie van ZK-rollups doorgaans gepaard met hogere ontwikkelingskosten. Projecten die inzetten op ZK-rollups zijn onder andere:

De website van Scroll

Ethereum

Blockchainplatformen zoals bijvoorbeeld Ethereum kiezen voor het toepassen van rollups om de schaalbaarheid te vergroten. Dankzij deze schaalbaarheidsoplossingen kan het Ethereum-netwerk duizenden transacties per seconde verwerken, zonder concessies te doen aan de veiligheid. Bovendien blijven transacties via rollups verbonden met de onderliggende beveiliging van de hoofdketen. Hierdoor blijft de sterke decentralisatie van het Ethereum-netwerk behouden, terwijl gebruikers profiteren van snellere en goedkopere transacties.

Exponentiële verhoging van de capaciteit

Rollups spelen dan ook een grote rol in de toekomstvisie van Ethereum. Met de opkomst van Ethereum 2.0 en Dankscharding worden deze schaalbaarheidsoplossingen gezien als dé manier om de capaciteit van het blockchainnetwerk exponentieel te verhogen. De komende jaren zullen rollups waarschijnlijk nog een veel grotere rol gaan spelen. Nieuwe technologieën zoals bijvoorbeeld ‘validium’ en ‘volitions’ combineren de voordelen van rollups met nog meer schaalbaarheid. Steeds meer gecentraliseerde applicaties (dApps) en DeFi-projecten verplaatsen zich naar rollup-architecturen om gebruikers een betere ervaring te bieden.

De website van zkSync

Aantrekkelijker voor grote bedrijven

Dankzij rollups wordt blockchaintechnologie aantrekkelijker voor grote bedrijven, omdat zij blockchaintechnologie kunnen inzetten zonder de hoge kosten en lage transactiesnelheden van traditionele netwerken. Verwacht wordt dat de interoperabiliteit tussen verschillende rollups de komende jaren sterk zal verbeteren, waardoor gebruikers moeiteloos waarde kunnen verplaatsen tussen verschillende blockchain-ecosystemen, zonder ingewikkelde processen of lange wachttijden.

Essentiële bouwsteen voor de schaalbare blockchain-infrastructuur

Rollups vormen dan ook een essentiële bouwsteen voor de schaalbare blockchain-infrastructuur van morgen. Zowel optimistic als ZK-rollups hebben hun eigen voor- en nadelen, maar bieden duidelijke verbeteringen ten opzichte van traditionele transacties. Door hun efficiëntie, snelheid en veiligheid zijn rollups aantrekkelijk voor zowel ontwikkelaars als gebruikers. Blockchainnetwerken die vandaag investeren in rollup-technologie, bouwen dan ook actief mee aan het oplossen van het schaalbaarheidsprobleem. De evolutie van blockchaintechnologie gaat snel en rollups zijn daarbij niet meer weg te denken.