Die Funktionsweise von Taiko

Das Taiko-Protokoll, wie in diesem Artikel gezeigt:https://taiko.mirror.xyz/y_47kIOL5kavvBmG0zVujD2TRztMZt-xgM5d4oqp4_Y

Taiko ist ein Zero-Knowledge Proof Rollup (ZK-Rollup), bei dem Transaktionsdaten off-chain verarbeitet und dann mit Zero-Knowledge Proofs on-chain verifiziert werden, um die Rechenlast des Ethereum-Hauptnetzes zu verringern und schnellere und kostengünstigere Transaktionen zu ermöglichen.

Das Protokoll verwendet ein erlaubnisfreies und dezentrales Netzwerk von Antragstellern und Prüfern, in dem jeder an Blockvorschlägen teilnehmen oder Beweise generieren kann.

Kurz gesagt, sind die Schritte wie folgt:

1. Blockvorschlag:Der Vorschlagsteller sammelt Transaktionen, packt sie in einen Block und übermittelt diesen an den TaikoL1-Vertrag auf Ethereum. Der Vertrag speichert die Metadaten des Blocks und wartet auf dessen Validierung.
2. Block-Validierung: Nachdem ein Block vorgeschlagen wurde, verifiziert der Prüfer ihn außerhalb der Kette und generiert einen Zero-Knowledge-Beweis, um zu bestätigen, dass die Transaktionen im Block gültig sind. Dieser Nachweis wird dann an das Ethereum-Mainnet zurückgesendet.
3. Blockbestätigung: Sobald der Nachweis verifiziert ist, gilt der Block als bestätigt, und seine Zustandsänderung wird im Layer-2-Netzwerk widergespiegelt.
   Diese Reihe von Schritten stellt sicher, dass die Layer-2-Chain mit Ethereum synchronisiert ist und dass die Transaktionen echt und gültig sind.

Die Antragsteller sind für das Sammeln von Transaktionen und das Einreichen von Blöcken für den TaikoL1-Vertrag auf Ethereum verantwortlich, während die Prüfer Zero-Knowledge-Beweise generieren, um diese Blöcke zu validieren. Dieses offene, partizipative Modell demokratisiert das Netzwerk und erhöht gleichzeitig seine Resilienz, indem es die Verantwortung auf ein breites Spektrum von Teilnehmern verteilt.

Technische Eigenschaften

Ethereum-Äquivalent

Taiko ist vollständig kompatibel mit der Ethereum Virtual Machine (EVM), was bedeutet, dass Entwickler bestehende Ethereum-basierte Anwendungen auf Taiko bereitstellen können, ohne auf komplexe Herausforderungen zu stoßen. Diese Kompatibilität erstreckt sich auf eine breitere Palette von Ethereum-Infrastrukturen, einschließlich Knotensoftware und Datenstrukturen. Die Plattform verwendet eine modifizierte Version des Ethereum Geth-Clients, um die Verwendung derselben Hash-Algorithmen, Signaturschemata und Speicherstrukturen zu gewährleisten, was zur Integration beiträgt und die Notwendigkeit zusätzlicher Audits oder Tools minimiert.

Die Bedeutung von Ethereum besteht darin, dass es Taiko ermöglicht, sich in das bestehende Ökosystem von Ethereum zu integrieren, einschließlich seiner Infrastruktur und Entwicklertools, um sicherzustellen, dass jede Aktualisierung des Ethereum-Protokolls problemlos übernommen und implementiert werden kann, um die Synchronisation zwischen den beiden Netzwerken zu gewährleisten, den Entwicklungsprozess für den Wechsel von Ethereum zu Taiko zu vereinfachen und die weite Verbreitung des Taiko-Protokolls in der gesamten Ethereum-Community zu fördern.

Keine Lizenz zur Teilnahme

Taiko betont durch seine permissionless Architektur die Dezentralisierung, bei der Blockvorschläge und Nachweise für alle Teilnehmer offen sind. Das bedeutet, dass jeder ein Vorschlagssteller oder Nachweisführer im Taiko-Netzwerk werden kann.

Die Dezentralisierung dieser Rollen wird weiterhin durch die Unterstützung von Taiko, die Ethereum-Validatoren für die Transaktionsreihenfolge verwendet, vorangetrieben. Diese Methode, die als sortierbasierte Methode bezeichnet wird, erbt die Vertrauensneutralität und Aktivität von Ethereum und gewährleistet den transparenten und fairen Betrieb des Netzwerks.

Kosten-Nutzen-Verhältnis

Taiko reduziert seine Abhängigkeit vom Ethereum-Hauptnetzwerk, indem es Transaktionen off-chain auf einem Layer 2-Netzwerk verarbeitet, um Kosten zu senken. Das Protokoll reicht nur die erforderlichen kryptografischen Beweise an Ethereum weiter, um die Datenmenge, die on-chain verarbeitet werden muss, auf ein Minimum zu reduzieren. Diese Methode verringert Transaktionsgebühren und macht Taiko besonders für häufige und geringfügige Transaktionen geeignet.

Die Kostenreduzierung ist ein wichtiger Faktor für die Einführung von Taiko, da sie eine große Herausforderung löst, mit der Ethereum konfrontiert ist – hohe Gasgebühren.

Sicherheit und Dezentralisierung

Taiko erbt das Sicherheitsmodell von Ethereum, indem es sein Validator-Set für die Transaktionsreihenfolge verwendet, eine Architektur, die sicherstellt, dass alle Daten, die zur Rekonstruktion des aktuellen Zustands des Netzwerks benötigt werden, auf Ethereum öffentlich verfügbar sind, wodurch die Integrität des Netzwerks erhalten bleibt und jeder die Richtigkeit von Transaktionen überprüfen kann.

Die in Taiko verwendete Zero-Knowledge-Proof-Technologie (ZK-SNARKs) erhöht die Sicherheit des Netzwerks und stellt sicher, dass Transaktionen verifiziert werden, ohne sensible Informationen preiszugeben. Dieser Ansatz verhindert Datenlecks und behält gleichzeitig den dezentralen Charakter des Netzwerks bei.

Die Architektur von Taiko

Die Architektur von Taiko besteht aus mehreren Komponenten, die gemeinsam die Funktionalität und Sicherheit des Netzwerks gewährleisten:

1. TaikoL1 Vertrag: Das Protokoll wird auf der Ethereum-Hauptkette bereitgestellt und behandelt die Einreichung und Überprüfung von Blöcken, die von den Taiko-Knoten vorgeschlagen wurden. Es speichert vorgeschlagene Blöcke und die entsprechenden Nachweise, um sicherzustellen, dass alle für den Wiederaufbau des Zustands erforderlichen Daten öffentlich verfügbar sind.
2. TaikoL2 Protokoll:Der Vertrag ist auf dem Taiko Layer 2-Netzwerk bereitgestellt und verwaltet den Layer 2-Status. Er synchronisiert sich mit Ethereum, indem er den neuesten Ethereum-Blockstatus speichert.
3. Antragsteller:Diese Teilnehmer sammeln Transaktionen aus dem Layer 2-Netzwerk und schlagen vor, Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen. Der Vorschlagende wird für die in seinem vorgeschlagenen Block enthaltenen Transaktionsgebühren belohnt.
4. Beweiser: Der Beweiser generiert einen Zero-Knowledge-Beweis für den vorgeschlagenen Block und reicht ihn zur Überprüfung an den TaikoL1-Vertrag ein. Der erste gültige Blockbeweis wird akzeptiert und der Beweiser erhält eine Belohnung.
5. Knoten: Taiko-Knoten führen Transaktionen mit On-Chain-Daten aus, verwalten den Status der Rollup-Kette und stellen sicher, dass das Netzwerk synchronisiert bleibt. Diese Knoten unterstützen Antragsteller und Nachweiser bei der Erfüllung ihrer Rollen.
6. Cross-Chain-Messaging- und Signalisierungsdienste: Die Architektur von Taiko unterstützt die sichere Cross-Chain-Nachrichtenübermittlung zwischen Layer-2-Netzwerken und Ethereum. Dies wird durch die Synchronisierung von Merkle-Beweisen und Zustandswurzeln erreicht, die eine zuverlässige Kommunikation von Nachrichten und Status-Updates zwischen den beiden Ketten ermöglichen.
   Dieses Design entlastet das Ethereum-Hauptnetzwerk und erhöht die Transaktionsdurchsatzrate, ohne die Sicherheit oder Dezentralisierung zu beeinträchtigen.

ZK-EVM

Die Architektur von ZK-EVM (Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine) ist für Taiko sehr wichtig, da sie die Funktionen der Ethereum Virtual Machine repliziert und sicherstellt, dass alle Ethereum-Operationcodes unterstützt werden. Sie generiert kryptografische Nachweise (ZK-SNARKs), um Transaktionen zu überprüfen, ohne Details der Transaktionen preiszugeben, und bleibt dabei mit Ethereum kompatibel, während sie hohe Sicherheits- und Datenschutzstandards aufrechterhält.

Taiko L2 Rollup Knoten

Der Taiko L2 Rollup-Knoten ruft Transaktionsdaten aus dem Ethereum Layer 1-Netzwerk ab und verarbeitet diese Transaktionen auf Layer 2, um die Ausführung von Transaktionen im Taiko Layer 2-Netzwerk zu verwalten. Der Knoten verwendet eine geforkte Version des Ethereum Geth-Clients, um die Kompatibilität und Interoperabilität mit dem Ethereum-Ökosystem zu verbessern, indem der gleiche Hash-Algorithmus, das gleiche Signaturschema und dieselbe Datenstruktur verwendet werden. Der Knoten verwaltet den Zustand der Rollup-Kette, um sicherzustellen, dass Transaktionen deterministisch ausgeführt und sicher abgeschlossen werden.

Taiko Protokoll

Das Taiko-Protokoll regelt den Betrieb des Taiko-Netzwerks, definiert die Regeln für die Transaktionsverarbeitung und die Teilnehmerrollen und sorgt für Transparenz und Dezentralisierung.

Vorschlagsteller, Nachweiser und Knotenbetreiber

Der Antragsteller ist verantwortlich für den Aufbau des Rollup-Blocks von Layer 2-Transaktionen und deren Einreichung beim Ethereum-Hauptnetzwerk. Die Beweiserzeuger generieren ZK-SNARK-Beweise zur Überprüfung der Transaktionen in diesen Blöcken. Beide Rollen stehen allen Teilnehmern offen und unterstützen die dezentrale und nicht genehmigte Natur von Taiko. Die Knotenbetreiber führen Taiko-Knoten aus, um das Netzwerk zu synchronisieren und die Konsistenz der Rollup-Kette aufrechtzuerhalten. Diese Rollen sind für den reibungslosen Betrieb der Taiko-Architektur und die sichere und effiziente Abwicklung von Transaktionen von entscheidender Bedeutung.

Herausforderungen und Kompromisse

Die Implementierung von ZK-EVM in Taiko stellt nach wie vor eine Herausforderung dar, insbesondere im Hinblick auf die Effizienz der Validierung von Transaktionen mit ZK-SNARKs.

Die Ethereum Virtual Machine wurde ursprünglich nicht für eine Zero-Knowledge-Umgebung konzipiert, was zu einigen Effizienzeinbußen führte. Um diese Probleme zu lösen, hat Taiko spezifische Anpassungen am Ethereum-Protokoll vorgenommen, wie die Neugestaltung der Gasgebühren und die Beschränkung bestimmter EVM-Funktionen. Diese Änderungen sind notwendig, um die Anforderungen an die Balance von Kompatibilität und effizienter Proof-Erzeugung zu erfüllen.

Es gibt immer noch eine Abwägung zwischen den Kosten für die Verfügbarkeit von Daten: Es ist sehr teuer, alle Transaktionsdaten auf Ethereum zu veröffentlichen, um die Verfügbarkeit von Daten zu gewährleisten, aber Taiko mildert diese Situation durch den Einsatz von Datenkompressionstechnologie.

Das Taiko-Projekt zielt darauf ab, die Kompatibilität mit bestehenden Ethereum-Smart-Verträgen zu verbessern, die Effizienz von ZK-Proofs zu steigern und Funktionen für die Interoperabilität über Blockchains zu erforschen. Diese Fortschritte sollen die Skalierbarkeit von Taiko verbessern, die Kosten senken und Entwicklern sowie Benutzern neue Möglichkeiten bieten.

Was ist die ZK-Rollup-Technologie?

Taiko basiert auf der ZK-Rollup-Technologie (Zero-Knowledge-Rollup) und zielt darauf ab, Ethereum durch die Verlagerung der Berechnungen off-chain und gleichzeitig die Datenverfügbarkeit on-chain zu skalieren. Dieser Ansatz verwendet kryptografische Beweise, insbesondere Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge (ZK-SNARKs), um die Korrektheit von Transaktionen zu überprüfen. Das bedeutet, dass Taiko nur einen knappen Beweis vorlegen muss, um nachzuweisen, dass Transaktionen korrekt ausgeführt wurden, ohne alle Transaktionsdaten auf Ethereum veröffentlichen zu müssen. Dadurch wird die Datenmenge reduziert, die auf der Blockchain veröffentlicht werden muss.

Der Hauptvorteil von ZK-Rollup besteht darin, dass es in der Lage ist, Transaktionsdaten zu komprimieren und dadurch die Durchsatzrate von Ethereum zu erhöhen. Dies wird durch das Zusammenfassen mehrerer Transaktionen zu einem einzelnen Beweis erreicht, der dann auf dem Ethereum-Hauptnetzwerk überprüft wird.

Der Unterschied zwischen ZK-Rollup und anderen Skalierungslösungen wie dem Optimistic Rollup besteht darin, dass er nicht auf Betrugsnachweisen beruht und aufgrund der unmittelbaren Überprüfung des Nachweises nach der Einreichung eine schnellere Endgültigkeit aufweist. Sie verwenden auch rekur­sive Nachweise, bei denen ein Nachweis die Gültigkeit eines anderen Nachweises überprüfen kann. Diese Methode ermöglicht es, mit einem einzigen Nachweis die Endgültigkeit mehrerer Blöcke zu erreichen und die Skalierbarkeit des Netzwerks weiter zu verbessern.

Allerdings steht ZK-Rollup auch vor Herausforderungen, insbesondere bei der Generierung und Überprüfung von Nachweisen, die eine große Menge an Rechenressourcen erfordern. Trotz dieser Herausforderungen macht die Überlegenheit von ZK-Rollup in Bezug auf Skalierbarkeit und Sicherheit es zu einem wichtigen Bestandteil der Taiko-Architektur.

Verstehen Sie die ZK-EVM des äquivalenten Ethereum

Taiko's equivalent of the Ethereum Zero-Knowledge Virtual Machine (ZK-EVM) is designed to be fully compatible with the existing Ethereum infrastructure. This compatibility means that any smart contracts, tools, or applications running on Ethereum can be deployed on Taiko without modification. The ZK-EVM in Taiko supports all Ethereum opcodes, ensuring that developers do not need to rewrite or re-audit their contracts when migrating to Taiko.

ZK-EVM funktioniert, indem es Transaktionen außerhalb der Kette ausführt und dann Zustandsübergänge zur Validierung an Ethereum übermittelt. Dieser Prozess ermöglicht es Taiko, Ethereum zu skalieren und gleichzeitig die Sicherheit und Dezentralisierung des Mainnets beizubehalten, wodurch die Ineffizienzen beim Betrieb der Ethereum Virtual Machine (EVM) in ZK-Schaltungen behoben werden.

Ursprünglich wurde die EVM nicht für Zero-Knowledge-Proofs entwickelt, daher hat Taiko einige Optimierungen vorgenommen, um sie ZK-SNARKs-kompatibler zu machen.

Diese Optimierungen umfassen die Änderung der Gasgebührenstruktur sowie die Einschränkung oder Entfernung einiger EVM-Funktionen, die in der ZK-Umgebung ineffizient sind. Trotz dieser Änderungen schafft es Taiko immer noch, eine hohe Ethereum-Kompatibilität aufrechtzuerhalten und damit eine praktische und effiziente Lösung für Entwickler zu sein, die ihre Anwendungen erweitern möchten.

Innovationen und technische Merkmale von Taiko

Taiko hat in Layer-2-Lösungen einige Innovationen eingeführt, die es von anderen unterscheiden. Eine davon ist, dass es bei der Implementierung von ZK-Rollup die Äquivalenz mit Ethereum beibehält. Das Versprechen von Taiko, vollständig mit EVM kompatibel zu sein, ermöglicht es Entwicklern, ihre dApps ohne Änderungen auf Layer-2 zu migrieren, was die Akzeptanz und Integration erleichtert. Eine weitere Innovation ist der Einsatz von rekursiven Beweisen, die es ermöglichen, mehrere Blöcke mit einem einzigen Beweis abzuschließen und damit die Durchsatzrate des Netzwerks signifikant zu erhöhen. Diese Methode verbessert die Skalierbarkeit und senkt die Kosten für die Nutzung des Netzwerks, was den Zugang für Benutzer erleichtert.

Hervorhebung

• ZK-Rollup-Technologie: Verwendung von kryptografischem Nachweis zur Verifizierung von Transaktionen außerhalb der Kette, um die Skalierbarkeit zu verbessern und die Kosten zu senken.
• Die ZK-EVM von Ethereum-Äquivalent: vollständig kompatibel mit Ethereum, ermöglicht es Entwicklern, dApps ohne Änderungen bereitzustellen.
• Layer-2 Architektur: Enthält Rollup-Knoten, Antragsteller und Beweiser, um die Datenverfügbarkeit auf Ethereum zu gewährleisten und Transparenz und Sicherheit zu gewährleisten.
• Innovation: einschließlich rekursivem Nachweis zur Steigerung der Durchsatzrate, vollständiger Kompatibilität mit EVM sowie dezentralem, nicht genehmigtem Netzwerk-Protokoll.
• Technische Merkmale: Fokussiert auf die Aufrechterhaltung der Äquivalenz mit Ethereum und gleichzeitig Optimierung von Zero-Knowledge-Beweisen und Dezentralisierung.