Рекурсивное масштабирование

Что такое рекурсивное масштабирование в криптоиндустрии?

Рекурсивное масштабирование — это метод масштабирования блокчейна, который использует рекурсивные криптографические доказательства для сжатия множества транзакций, вычислений или результатов проверки в одно итоговое доказательство меньшего размера.

В криптоиндустрии рекурсивное масштабирование чаще всего связано с доказательствами с нулевым разглашением, ZK-роллапами, агрегацией доказательств, zkVM, компактными блокчейнами и модульными блокчейн-системами.

Основная идея заключается в том, что одно доказательство может проверить другое, а затем это новое доказательство может быть проверено следующим — и так далее.

Такая многократная композиция доказательств позволяет представить большой объем работы одним компактным итоговым доказательством.

Чтобы проще понять рекурсивное масштабирование, представьте, что система масштабируется, доказывая корректность других доказательств, а не проверяя каждую операцию по отдельности.

Вместо того чтобы заставлять блокчейн напрямую проверять тысячи транзакций или множество отдельных доказательств, рекурсивная система может объединить их в единый процесс проверки.

В документации Ethereum о ZK-роллапах рекурсивные доказательства описываются как «доказательства доказательств», которые могут значительно повысить пропускную способность ZK-роллапов.

Поэтому рекурсивное масштабирование важно для блокчейнов, стремящихся повысить пропускную способность без ослабления требований к доверию.

Оно также поддерживает более широкую цель криптоиндустрии: переносить ресурсоемкие вычисления за пределы блокчейна, сохраняя безопасную и эффективную итоговую проверку в сети.

Зачем нужно рекурсивное масштабирование

Рекурсивное масштабирование важно, поскольку в публичных блокчейнах ограничены объем данных в блоках, вычислительные возможности и пропускная способность проверки.

Если каждый узел должен самостоятельно выполнять каждую транзакцию и напрямую проверять каждое вычисление, по мере роста использования сеть будет работать медленнее и обходиться дороже.

Решения Layer 2 помогают решить эту проблему, перенося выполнение операций с базовой сети и отправляя обратно сжатые результаты.

Рекурсивное масштабирование совершенствует эту модель, делая более эффективной саму проверку доказательств.

Роллап может создавать доказательства для множества небольших пакетов, а затем рекурсивно объединять их в одно итоговое доказательство.

После этого базовая сеть может проверить итоговое доказательство вместо того, чтобы отдельно проверять каждый небольшой пакет.

Это может снизить расходы на проверку, повысить пропускную способность и сделать масштабные криптоприложения более практичными.

Рекурсивное масштабирование особенно ценно тем, что может сохранять строгие криптографические гарантии.

Сети не нужно просто доверять оператору, который утверждает, что корректно обработал транзакции.

Она может проверить доказательство того, что обработка выполнялась по правилам.

Поэтому рекурсивное масштабирование часто рассматривают как один из ключевых элементов развития блокчейнов с меньшей потребностью в доверии.

Как работает рекурсивное масштабирование

Рекурсивное масштабирование работает за счет включения проверки доказательств в другую систему доказательств.

Сначала доказывающая сторона создает доказательство для небольшого набора транзакций, вычислений или изменений состояния.

Затем другая сторона создает новое доказательство, которое проверяет первое.

Этот процесс может повторяться на многих уровнях.

В итоге система создает одно доказательство, которое подтверждает корректность множества предыдущих доказательств.

Это итоговое доказательство можно отправить в блокчейн, контракт проверяющей стороны, легкий клиент или другую систему доказательств.

Блокчейну не нужно повторять все исходные вычисления.

Ему достаточно проверить итоговое рекурсивное доказательство.

Это создает значительный эффект сжатия: объем проверки может оставаться небольшим, даже когда доказательствами подтверждается большой объем работы.

Рекурсивное масштабирование не означает, что данные транзакций, балансы пользователей или предположения о безопасности исчезают.

Оно означает, что корректность можно проверить с помощью компактной цепочки доказательств.

Рекурсивное масштабирование и ZK-роллапы

ZK-роллапы — один из наиболее наглядных вариантов применения рекурсивного масштабирования.

ZK-роллап обрабатывает множество транзакций вне базовой сети и отправляет доказательство корректности перехода состояния роллапа.

В документации Ethereum о ZK-роллапах поясняется, что они переносят вычисления и хранение состояния за пределы блокчейна, отправляя доказательства корректности на базовый уровень.

Рекурсивное масштабирование может повысить эффективность ZK-роллапов, позволяя объединять множество доказательств корректности в одно.

Например, роллап может создавать отдельные доказательства для нескольких пакетов транзакций.

Затем рекурсивное доказательство может проверить доказательства этих пакетов и объединить их в одно для проведения расчетов.

Это может снизить стоимость итоговой проверки в базовой сети.

Кроме того, создание доказательств можно выполнять параллельно на разных машинах или разными доказывающими сторонами.

Для пользователей это может означать более низкие комиссии, ускоренное проведение расчетов и повышение пропускной способности приложений.

Для разработчиков это возможность обрабатывать больше транзакций, не проводя расчеты отдельно по каждому доказательству.

Рекурсивное масштабирование и агрегация доказательств

Агрегация доказательств — это процесс объединения множества доказательств в меньшее количество доказательств или в одно итоговое.

Рекурсивное масштабирование — один из наиболее эффективных способов реализовать агрегацию доказательств.

Вместо независимой проверки множества доказательств система проверяет доказательство, которое уже проверило предыдущие.

Это полезно, когда множество пользователей, приложений или пакетов роллапа одновременно создают доказательства.

В документации Starknet SHARP SHARP описывается как агрегатор доказательств, использующий рекурсию для снижения расходов и повышения эффективности создания доказательств.

Агрегация доказательств может снизить расходы на проведение расчетов, поскольку в блокчейне требуется выполнять меньше проверок.

Она также помогает улучшить архитектуру системы: небольшие доказательства можно создавать независимо друг от друга, а затем объединять.

Это позволяет организовать параллельное создание доказательств, общую инфраструктуру для их создания и более масштабируемую архитектуру роллапов.

Рекурсивная агрегация доказательств особенно важна для высокопроизводительных систем, которым нужно обрабатывать множество пакетов, не создавая узкое место на этапе итоговой проверки.

Рекурсивное масштабирование и сети Layer 3

Рекурсивное масштабирование также может поддерживать архитектуру сетей Layer 3.

Роллап Layer 2 может проводить расчеты в базовой сети, а сеть Layer 3 — в сети Layer 2.

Рекурсивные доказательства помогают связать эти уровни, позволяя одному уровню эффективно доказывать другому корректность переходов состояния.

Например, прикладная сеть Layer 3 может создавать доказательства собственной активности.

Эти доказательства можно объединить в доказательство для Layer 2.

Затем доказательство Layer 2 можно отправить для проведения расчетов в базовую сеть.

Так формируется рекурсивная структура: каждый уровень сжимает данные об активности, прежде чем передать доказательство на уровень выше.

Преимущество заключается в том, что множество специализированных прикладных сред могут масштабироваться, не заставляя базовую сеть напрямую обрабатывать каждую операцию.

Риск состоит в том, что каждый дополнительный уровень усложняет архитектуру.

Пользователям и разработчикам по-прежнему нужно понимать, как обеспечиваются доступность данных, вывод средств, безопасность проверяющей стороны и моста, а также контроль обновлений.

Рекурсивное масштабирование и компактные блокчейны

Рекурсивное масштабирование полезно не только для роллапов.

Оно также может поддерживать компактные блокчейны, в которых пользователи проверяют компактное доказательство корректности сети, а не загружают и проверяют большую историю блокчейна.

В документации Mina о рекурсии поясняется, что Mina использует линейные рекурсивные доказательства, чтобы сжимать постоянно растущий блокчейн до постоянного размера.

Эта цель масштабирования отличается от простого увеличения количества транзакций в секунду.

Речь идет о том, чтобы пользователям и устройствам было проще проверять сеть.

Если проверка остается ресурсоемкой, больше участников смогут самостоятельно проверять сеть без мощного оборудования.

Это может способствовать децентрализации: пользователям не придется полагаться только на крупных поставщиков инфраструктуры, чтобы знать, что блокчейн работает корректно.

Таким образом, рекурсивное масштабирование может повысить и пропускную способность обработки транзакций, и доступность проверки.

Второй аспект масштабирования важен, поскольку блокчейн не может по-настоящему расширять возможности пользователей, если проверить его способны только несколько операторов.

Рекурсивное масштабирование и zkVM

zkVM — это виртуальная машина с нулевым разглашением, которая доказывает корректность выполнения программ.

Рекурсивное масштабирование помогает zkVM обрабатывать крупные программы, разделяя выполнение на небольшие сегменты.

Для каждого сегмента можно создать собственное доказательство.

Затем система может рекурсивно объединить доказательства сегментов в одно итоговое доказательство выполнения всей программы.

Так можно доказывать корректность более масштабных вычислений, не создавая сразу одно огромное доказательство.

Кроме того, это помогает распределить работу по созданию доказательств между несколькими машинами или доказывающими сторонами.

В криптоиндустрии такой подход может применяться для выполнения операций роллапа, проверяемых игр, вычислений вне блокчейна, конфиденциальных приложений и блокчейн-сопроцессоров.

Сопроцессор — это система вне блокчейна, которая выполняет ресурсоемкие вычисления и возвращает доказательство корректности результата.

Рекурсивное масштабирование делает эту модель практичнее: множество фрагментов доказательств можно объединить в итоговое доказательство.

Рекурсивное масштабирование и рекурсивные ZK-доказательства

Рекурсивное масштабирование и рекурсивные ZK-доказательства тесно связаны, но это не одно и то же.

Рекурсивное ZK-доказательство — криптографический инструмент, позволяющий одному доказательству проверять другое.

Рекурсивное масштабирование — более широкая стратегия масштабирования, которая использует этот инструмент для повышения пропускной способности блокчейна или снижения расходов на проверку.

Иными словами, рекурсивные ZK-доказательства — это механизм, а рекурсивное масштабирование — цель проектирования системы.

Статья глоссария о рекурсивных ZK-доказательствах объясняет криптографический объект.

Статья глоссария о рекурсивном масштабировании объясняет, как блокчейны используют этот объект для масштабирования обработки транзакций, агрегации доказательств, роллапов, легких клиентов и проверяемых вычислений.

Понятия пересекаются, но не являются синонимами.

Рекурсивное масштабирование больше ориентировано на результат для инфраструктуры, а рекурсивные ZK-доказательства — на процесс построения доказательств.

Рекурсивное и горизонтальное масштабирование

Горизонтальное масштабирование означает добавление машин, узлов, сетей или сред выполнения для обработки большего объема работы.

Рекурсивное масштабирование означает сжатие проверки доказательств, чтобы больший объем работы можно было проверить с помощью меньшего числа итоговых проверок.

Эти методы можно использовать совместно.

Сеть роллапов может задействовать множество доказывающих сторон для параллельного создания доказательств — это пример горизонтального масштабирования.

Затем она может рекурсивно агрегировать эти доказательства — это рекурсивное масштабирование.

Такое сочетание эффективно: нагрузку можно распределить, сохранив компактный процесс итоговых расчетов.

Горизонтальное масштабирование помогает создавать больше доказательств.

Рекурсивное масштабирование помогает эффективнее их проверять.

Для работы с большим числом пользователей блокчейн-архитектуре могут понадобиться оба подхода.

Рекурсивное масштабирование и шардинг

Шардинг — это метод масштабирования, при котором задачи сети или данные распределяются по нескольким частям, называемым шардами.

При рекурсивном масштабировании блокчейн не разделяется на шарды как основной способ масштабирования.

Вместо этого проверка работы сжимается с помощью рекурсивных доказательств.

При этом рекурсивное масштабирование и шардинг могут дополнять друг друга.

Разные шарды, роллапы или прикладные сети могут создавать собственные доказательства.

Затем рекурсивная агрегация может объединить их для эффективного проведения расчетов или проверки.

Таким образом, рекурсивное масштабирование может связать множество сред выполнения с одним итоговым уровнем проверки.

Это особенно полезно для модульных блокчейнов, в которых выполнение операций, проведение расчетов, консенсус и доступность данных могут обеспечиваться разными уровнями.

Рекурсивное масштабирование и доступность данных

Рекурсивное масштабирование не устраняет необходимость в доступности данных.

Доказательство может подтвердить корректность перехода состояния, но пользователям все еще может потребоваться доступ к данным транзакций, чтобы восстановить балансы, проверить вывод средств и самостоятельно отслеживать систему.

В документации Ethereum о доступности данных поясняется, что роллапы снижают расходы, обрабатывая транзакции вне блокчейна и размещая сжатые данные транзакций в сети пакетами.

Это важно, поскольку корректность и доступность данных решают разные задачи.

Доказательства корректности показывают, что вычисления выполнены по правилам.

Доступность данных означает, что опубликована информация, необходимая для проверки или восстановления состояния.

Рекурсивное доказательство может удешевить проверку, но не поможет пользователям восстановить состояние, если необходимые данные скрыты.

Поэтому рекурсивное масштабирование необходимо сочетать с надежным решением для обеспечения доступности данных.

Система, которая игнорирует доступность данных, может выглядеть масштабируемой на бумаге, но на практике быть небезопасной.

Рекурсивное масштабирование и проверка в блокчейне

Проверка в блокчейне — это проверка доказательства непосредственно в блокчейне или смарт-контракте.

Рекурсивное масштабирование может сократить объем проверок в блокчейне, поскольку множество доказательств сжимается в одно итоговое.

Это может снизить затраты на газ и объем вычислений, которые должна выполнять базовая сеть.

Кроме того, это может упростить совместное использование конвейера агрегации доказательств несколькими приложениями.

Однако проверка итогового доказательства должна выполняться корректно и эффективно.

Если в контракте проверяющей стороны есть ошибка, вся система рекурсивных доказательств может оказаться под угрозой.

Если проверка обходится слишком дорого, преимущества масштабирования могут уменьшиться.

Если небольшая группа может обновлять проверяющую сторону без защитных мер, пользователи могут столкнуться с рисками управления или компрометации административного ключа.

Рекурсивное масштабирование зависит не только от математики доказательств, но и от безопасного проектирования смарт-контрактов.

Рекурсивное масштабирование и сети участников, создающих доказательства

Рекурсивное масштабирование часто зависит от участников, которые создают доказательства для транзакций, пакетов, программ или предыдущих доказательств.

В сеть таких участников могут входить централизованные, разрешенные, не требующие разрешения, общественные доказывающие стороны и поставщики специализированного оборудования.

Рекурсивная агрегация может повысить эффективность этих сетей, поскольку разные участники могут работать над небольшими задачами по созданию доказательств.

Затем результаты можно объединить в более крупное доказательство.

Это может устранить узкие места и повысить пропускную способность.

Однако децентрализация создания доказательств не возникает автоматически.

Если для создания доказательств нужно дорогое оборудование или закрытая инфраструктура, участвовать смогут лишь немногие.

Это может создать операционный риск, если основной участник, создающий доказательства, выйдет из строя или подвергнется цензуре.

Надежная система рекурсивного масштабирования должна предусматривать резервное создание доказательств, открытое участие, мониторинг и понятные процедуры восстановления.

Преимущества рекурсивного масштабирования

Первое важное преимущество рекурсивного масштабирования — повышение пропускной способности.

Больший объем транзакций или вычислений можно представить меньшим количеством итоговых доказательств.

Второе преимущество — снижение расходов на проверку.

Базовая сеть может проверить одно агрегированное доказательство вместо множества отдельных.

Третье преимущество — более эффективное распараллеливание.

Разные доказывающие стороны могут работать над разными частями задачи, прежде чем объединить результаты.

Четвертое преимущество — упрощение проверки для пользователей.

Компактные системы доказательств позволяют пользователям проверять большие истории или сложные системы с помощью небольших доказательств.

Пятое преимущество — повышение модульности.

Роллапы, прикладные сети, zkVM, мосты и сервисы доказательств могут взаимодействовать благодаря общей агрегации доказательств.

Шестое преимущество — снижение необходимости доверять операторам.

Пользователи могут полагаться на криптографическую проверку доказательств, а не только на утверждения операторов о корректности результатов.

Ограничения рекурсивного масштабирования

Рекурсивное масштабирование — мощный, но технически сложный подход.

Рекурсивные системы доказательств могут быть трудны в проектировании, реализации, аудите и сопровождении.

Контур должен корректно проверять внутреннее доказательство.

Открытые входные и выходные данные необходимо безопасно связывать между уровнями доказательств.

Система доказательств должна опираться на безопасные предположения и надежные решения при реализации.

Рекурсивное создание доказательств также может увеличить задержки, если перед итоговыми расчетами системе нужно дождаться завершения нескольких уровней доказательств.

Для создания доказательств могут требоваться специализированное оборудование или оптимизированное программное обеспечение.

Доступность данных по-прежнему необходимо обеспечивать отдельно.

Пользователям не следует считать систему безопасной только потому, что в ней используются рекурсивные доказательства.

Необходимо оценивать всю архитектуру, включая контракты, участников, создающих доказательства, секвенсоры, уровни данных, мосты и механизмы контроля обновлений.

Риски безопасности рекурсивного масштабирования

Наибольший риск — доказать не то утверждение.

Если рекурсивное доказательство проверяет внутреннее доказательство, но не связывает его корректно с нужным открытым состоянием, итоговое доказательство может вводить в заблуждение.

Еще один риск — ошибки в проверяющей стороне.

Ошибка в проверяющей стороне может повлиять на каждое зависящее от нее доказательство.

Другой риск — недостаточная доступность данных.

Корректное доказательство не поможет пользователям, если они не смогут получить данные, необходимые для восстановления состояния системы.

Еще один риск — централизация создания доказательств.

Если создавать доказательства может только один участник, работоспособность системы может чрезмерно зависеть от него.

Другой риск — небезопасное управление обновлениями.

Если проверяющую сторону, контракт роллапа или систему доказательств можно слишком легко изменить, пользователи могут столкнуться со скрытыми рисками управления.

Рекурсивное масштабирование снижает нагрузку на проверку, но не отменяет необходимости тщательно продумывать безопасность системы.

Распространенные варианты применения рекурсивного масштабирования

Рекурсивное масштабирование используют в ZK-роллапах для агрегации доказательств до проведения итоговых расчетов.

Оно используется в компактных блокчейнах, где размер проверки остается небольшим, несмотря на рост истории.

Оно применяется в zkVM для доказательства корректности выполнения крупных программ с помощью небольших сегментов доказательств.

Его используют на рынках доказательств, где множество участников создают части более крупного набора доказательств.

Оно применяется при проектировании мостов, которым нужно компактное подтверждение состояния другой сети.

Его используют в системах конфиденциальности, где требуется проверить множество конфиденциальных операций, не раскрывая чувствительные данные.

Его также можно применять в системах идентификации, игровых системах, аукционах, доказательствах соответствия требованиям и проверяемых вычислениях вне блокчейна.

По мере перехода криптоинфраструктуры к более модульной архитектуре рекурсивное масштабирование становится полезнее: разным системам требуется общий способ сжатия данных для проверки.

Рекомендации для разработчиков

Разработчикам следует точно определять, что именно должно доказывать каждое рекурсивное доказательство.

Необходимо тщательно связывать открытые входные данные, корни состояния, данные пакетов, выходные данные доказательств и предположения о работе проверяющей стороны.

Следует использовать хорошо проверенные системы доказательств и не разрабатывать собственную криптографию без глубоких специальных знаний.

Необходимо тестировать недействительные доказательства, некорректные входные данные, граничные случаи и ошибочные переходы состояния.

В архитектуре системы следует разделять корректность доказательств и доступность данных.

Необходимо документировать требования к участникам, создающим доказательства, контракты проверяющих сторон, контроль обновлений, предположения о доверенной настройке и процедуры восстановления.

Следует отслеживать время создания доказательств, частоту их сбоев, задержки при расчетах и степень концентрации участников, которые их создают.

Необходимо проводить независимые аудиты силами команд, которые разбираются и в смарт-контрактах, и в системах доказательств с нулевым разглашением.

Также следует простым языком объяснять модель безопасности, чтобы пользователи понимали, какие допущения использует система.

Рекомендации для пользователей

Пользователям следует понимать, что рекурсивное масштабирование может повысить эффективность, но не делает протокол безрисковым.

Следует проверять, объясняет ли проект систему доказательств, модель доступности данных, контракты проверяющих сторон и процесс вывода средств.

Обращайте внимание на аудиты, открытый исходный код, публичную документацию и понятные правила обновления.

Следует выяснить, зависит ли система от одного участника, небольшой группы или более широкой сети участников, создающих доказательства.

Нужно проявлять осторожность, если проект использует сложную терминологию ZK, не объясняя практические риски.

Важно помнить, что низкие комиссии и высокая пропускная способность имеют ценность только в том случае, если система остается безопасной и работоспособной при высокой нагрузке.

Рекурсивное масштабирование — мощный технический инструмент, однако безопасность пользователей по-прежнему зависит от архитектуры протокола в целом.

FAQ

Что означает рекурсивное масштабирование в криптоиндустрии?

Рекурсивное масштабирование — это использование рекурсивных доказательств для сжатия множества транзакций, вычислений или доказательств в одно итоговое доказательство меньшего размера, которое проще проверить.

Рекурсивное масштабирование — это то же самое, что рекурсивные ZK-доказательства?

Нет. Рекурсивные ZK-доказательства — это криптографический инструмент, а рекурсивное масштабирование — более широкая стратегия масштабирования блокчейна, в которой этот инструмент используется.

Зачем рекурсивное масштабирование нужно ZK-роллапам?

Оно помогает ZK-роллапам объединять множество доказательств пакетов в одно итоговое, что может снизить расходы на проверку и повысить пропускную способность.

Делает ли рекурсивное масштабирование транзакции конфиденциальными?

Нет, не автоматически. Рекурсивное масштабирование может использоваться в системах конфиденциальности, но само по себе не скрывает данные: для этого систему доказательств и приложение необходимо специально спроектировать.

Заменяет ли рекурсивное масштабирование доступность данных?

Нет. Рекурсивное масштабирование повышает эффективность проверки доказательств, а доступность данных позволяет пользователям получить информацию, необходимую для восстановления и проверки состояния.

Может ли рекурсивное масштабирование снизить комиссии в блокчейне?

Оно может снизить расходы на проверку и проведение расчетов, однако фактические комиссии также зависят от спроса, стоимости обеспечения доступности данных, расходов на создание доказательств и архитектуры протокола.

Что такое агрегация доказательств?

Агрегация доказательств — это объединение множества доказательств в меньшее количество доказательств или в одно итоговое для более эффективной проверки.

Можно ли использовать рекурсивное масштабирование за пределами роллапов?

Да. Его можно использовать в компактных блокчейнах, zkVM, мостах, на рынках доказательств, в системах конфиденциальности и идентификации, а также для проверяемых вычислений.

Каков главный риск рекурсивного масштабирования?

Главный риск заключается в том, что в сложной системе доказательств, проверяющей стороне, связях открытых входных данных или архитектуре доступности данных может быть ошибка или ненадежное предположение.

Почему рекурсивное масштабирование важно для модульных блокчейнов?

Оно помогает объединять работу множества сред выполнения, роллапов, прикладных сетей и систем доказательств, сжимая ее для эффективной итоговой проверки.

Заключение

Рекурсивное масштабирование — стратегия масштабирования в криптоиндустрии, использующая рекурсивные доказательства для повышения эффективности проверки.

Она позволяет представить множество транзакций, вычислений или доказательств одним компактным итоговым доказательством.

Поэтому рекурсивное масштабирование особенно важно для ZK-роллапов, агрегации доказательств, zkVM, компактных блокчейнов, легких клиентов, мостов и модульных блокчейн-систем.

Главное преимущество состоит в том, что блокчейны могут проверять больший объем работы, не выполняя и не проверяя каждую операцию непосредственно в сети.

Это может повысить пропускную способность, снизить расходы на проверку, обеспечить параллельное создание доказательств и укрепить инфраструктуру, требующую меньше доверия.

Рекурсивное масштабирование — это не то же самое, что простое увеличение размера блоков или добавление серверов.

Оно позволяет масштабировать систему, сжимая доказательства корректности по уровням.

Однако рекурсивное масштабирование по-прежнему зависит от безопасных контуров, корректной работы проверяющих сторон, надежной доступности данных, продуманного контроля обновлений и практичной инфраструктуры для создания доказательств.

Проще всего понять рекурсивное масштабирование так: оно позволяет криптосистемам расти, проверяя доказательства доказательств вместо каждой операции по отдельности.

По мере развития инфраструктуры с нулевым разглашением рекурсивное масштабирование останется одним из важнейших способов создавать более быстрые, доступные и проверяемые блокчейн-приложения.