Разбор дорожной карты масштабирования Zcash: как пять ключевых технологических обновлений выводят его на уровень приватной криптовалюты с высокой пропускной способностью?

Автор: Уильям М. Пистер (старший аналитик Bankless)

Перевод: TechFlow

TechFlow: В длительной эволюции публичных блокчейнов масштабируемость остается техническим Граалем, который сложно достичь всем приватным блокчейнам. На фоне стремительного развития инструментов цепочечного анализа и технологий отслеживания на базе ИИ конфиденциальность пользовательских средств и транзакций при полностью прозрачных книгах учета уже практически утрачена. Однако нативные криптографические вычисления с нулевым разглашением знаний (ZK) давно столкнулись с узким местом пропускной способности из-за тяжелой нагрузки по верификации полноузлов и раздувания состояния сети.

На пороге ожидающего эту неделю (5–6 ноября) знаковой сетевой апгрейда NU7 соучредитель Zcash Шон Боу и ключевой разработчик протокола Дев Оджха впервые представили масштабную дорожную карту по расширению возможностей проекта на два года вперед. Они планируют не только сократить время генерации блока с 75 до 25 секунд, но и, объединив дешевизну вычислительных мощностей ИИ для гомоморфного шифрования в поиске информации (PIR), рекурсивную агрегацию доказательств Tachyon и компрессию узлов без состояния, выйти на цель высокой параллельной обработки в 50 000 TPS.

От сокращения времени генерации блоков, которое официально внедряется на этой неделе, до концепции платной модели приватного RPC, пока находящейся на этапе обсуждения, — ниже представлена полная дорожная карта команды разработчиков Zcash, системно раскрытая в последнем выпуске подкаста Bankless.

Масштабируемость всегда оставалась священным Граалем, к которому стремились приватные публичные блокчейны. К счастью, для сообщества Zcash основные разработчики уже составили системный план расширения объема частных транзакций ZEC. Еще более обнадеживает то, что первое обновление на путь к этой цели официально выйдет на этой неделе.

В последнем выпуске подкаста Bankless «Полная дорожная карта Zcash» соучредитель Zcash Шон Боу и ключевой контрибьютор протокола Дев Оджха провели глубокое обсуждение с ведущим Дэвидом Хоффманом. Они детально разобрали, как шаг за шагом поднять текущую пропускную способность Zcash (~60 КБ/с) к долгосрочной цели Оджхи: 50 000 транзакций в секунду (то есть 100 МБ/с, что означает впечатляющий рост масштабируемости на целых 166 500 %).

Эта статья поможет быстро разобраться в основных принципах этой стратегии и структурирует пять фундаментальных обновлений, лежащих в основе данной дорожной карты.

Рис.: Схема ступенчатого роста производительности сети и пропускной способности Zcash на длительную перспективу

Сокращение времени генерации блока

Как я отмечал еще в сентябре при утверждении графика NU7, девятое крупное сетевое обновление Zcash значительно сократит время генерации блока с 75 до 25 секунд. Активация NU7 ожидается на уровне блока высотой, достигаемой в ночь с 5 на 6 ноября по UTC.

По словам Оджхи, при сохранении текущего размера блока эта трансформация напрямую увеличит пропускную способность сети примерно в 3 раза — до ~180 КБ/с. Опираясь на этот базовый уровень, он указывает на возможность применения уже устоявшихся практик из других блокчейнов, таких как erasure coding (разделение блока на избыточные сегменты данных, что позволяет узлам восстанавливать блок без скачивания всего содержимого), а также более эффективных алгоритмов gossip-обмена между узлами.

Примечательно, что, продвигая все эти изменения, Zcash сохраняет механизм консенсуса Proof of Work (доказательство выполнения работы). Оджха называет эти усилия «первой в истории попыткой создать высокопроизводительную сеть на PoW».

Однако здесь следует учитывать один объективный фактор: майнинг inherently случаен. При среднем темпе генерации блока в 25 секунд около 1 % блоков будут создаваться экстремально быстро — примерно за 250 миллисекунд, тогда как еще около 1 % потребуют на генерацию более 110 секунд.

Статус обновления: Ускоренная генерация блоков официально активируется на этой неделе вместе с апгрейдом NU7. Более сложная задача по увеличению пропускной способности Оджха определил как «ключевую задачу на ближайшие два года».

Кошельки с приватным поиском (PIR)

Как верно заметил Оджха: «Настоящая сложная задача заключается в следующем: как узнать, что вам пришли деньги?»

В системе скрытых адресов shielded Zcash никто из внешних наблюдателей не может узнать, кто кому перевел средства. Это также означает, что ваш кошелек не может напрямую обращаться к серверу для проверки своего баланса, как это делается в кошелях экосистемы Ethereum.

Исторически кошельки Zcash были обязаны скачивать каждую транзакцию с цепочки и локально сопоставлять их, чтобы определить, какие относятся к пользователю. Когда пропускная способность блокчейна достигнет 100 МБ/с, такой примитивный подход, требующий скачивания полной истории транзакций каждым клиентом, неизбежно рухнет.

Здесь как раз и проявляется эффективность Private Information Retrieval (PIR). В новой парадигме ваш оконечный кошелек отправляет зашифрованный запрос на сервер, хранящий данные цепочки. Благодаря технологиям гомоморфного шифрования (выполнение математических операций непосредственно над зашифрованными данными) сервер сможет точно вернуть запрошенную информацию, абсолютно не зная, какой именно контент вы запрашивали.

Интересно, что именно нынешний всплеск интереса к ИИ стал главным катализатором практического внедрения этой технологии приватности. Оджха поясняет, что данный тип PIR сводится к гигантским операциям умножения матриц на векторы, что является как раз той математической областью, где GPU стали невероятно быстрыми и дешевыми благодаря гонке вооружений в сфере ИИ-вычислений.

Честно говоря, ведущий Дэвид справедливо заметил в беседе: отправка запросов на сервер звучит так, будто мы снова вовлекаем доверенный третий стороной. В ответ Оджха отметил, что принцип работы PIR будет полностью идентичен RPC-узлам в экосистеме Ethereum: любой желающий сможет самостоятельно развернуть свой сервисный узел, а клиенты кошельков смогут беспрепятственно переключаться между множеством разных поставщиков.

Статус обновления: Уже внедрено в практику. Боу сообщил, что технология PIR уже была применена в ходе недавнего голосования держателей токенов по вопросам ончейн-управления сетью Zcash, отметив, что это открывает новую страницу в истории криптоиндустрии.

Агрегация доказательств Tachyon

Tachyon — это проект по фундаментальной переработке криптографического слоя под личным руководством Боу, направленный исключительно на решение двух главных узких мест текущей системы. Первое и самое очевидное — вычисления доказательств, поскольку в нынешней архитектуре полноузлы обязаны проверять доказательства нулевого разглашения знаний (ZKP) для каждой shielded-транзакции по отдельности.

Чтобы преодолеть это препятствие, Tachyon разрабатывает рекурсивные доказательства нулевого разглашения (Recursive SNARKs, то есть использование одного доказательства для подтверждения других), что позволит агрегировать огромные массивы доказательств. Эта технология существенно снизит нагрузку на верификацию для полноузлов: им достаточно будет проверить один агрегированный ZKP вместо того, чтобы по порядку обрабатывать тысячи отдельных доказательств.

Особое внимание стоит обратить на то, что после запуска данная система сразу обеспечит прирост производительности масштабируемости минимум в 5 раз. Если эта логика кажется знакомой, то тому есть объяснение. Дэвид сравнил процесс агрегации доказательств Tachyon с упаковкой транзакций через ZK-Rollup в Ethereum, на что Оджха открыто признал новаторский вклад Ethereum, одним из первых применивших рекурсивные доказательства в продакшене.

Статус обновления: Находится в активной разработке. Код Tachyon интегрируется в базовый криптографический стек, лежащий в основе полноузлов Zakura, однако на основномnete (mainnet) он пока не активирован, и точных сроков публичного релиза пока не объявлено.

Блокчейн без состояния (Stateless Blockchain)

Вторая точка приложения усилий проекта Tachyon сосредоточена на решении проблемы раздувания состояния (State Bloat). Каждый раз, когда пользователь тратит shielded-монеты ZEC, сеть фиксирует nullifier (маркер отзыва, единственное уникальное значение, предотвращающее двойное тратить одних и тех же средств). В отличие от прозрачных книг учета, которые могут регулярно архивировать или очищать старые данные, приватные блокчейны вынуждены навсегда хранить постоянно растущий список этих маркеров.

Tachyon также направлен на предельную компрессию этого объемного состояния. По словам Оджхи, в будущем полноузлы будут хранить лишь около месяца активного актуального состояния, тогда как старая историческая информация перейдет в структуру, доступную пользователям для получения без необходимости доверия к провайдеру. Боу относит это инновационное решение к совместной научной статье, опубликованной им совместно с криптографом Иэном Мирсом.

Следует четко понимать: Оджха прямо заявляет, что «невозможно запихнуть лимитные 50 000 TPS в компьютер типа Raspberry Pi», однако при таком экстремальном сжатии для работы полного узла потребуется всего несколько сотен ГБ дискового пространства, а не десятки или даже сотни петабайтов, как могло бы произойти при текущем развитии.

Статус обновления: В настоящее время находится в активной разработке как ключевой модуль проекта Tachyon.

Модель платной подписки на приватный RPC

Последнее обновление больше связано с экономическим дизайном механизмов и представляет собой наиболее раннюю стадию концептуализации среди вышеописанных технических направлений.

В экосистемах Ethereum или Solana разработчики кошельков, такие как MetaMask и Phantom, финансируют работу RPC-серверов (базовой инфраструктуры, доставляющей ончейн-данные в кошельки пользователей), частично потому что они могут монетизировать трафик своих пользователей. Однако Zcash никогда не отслеживает своих пользователей, поэтому в настоящий момент поддержка этого потока данных обеспечивается лишь несколькими энтузиастами на добровольных началах.

Чтобы избежать ситуации, при которой система в долгосрочной перспективе «опирается на альтруизм» и становится нежизнеспособной, Оджха разработал модель платной приватной подписки. Пользователи могут заранее внести плату, например, за 1000 запросов в месяц; кошелек конвертирует эту квоту в одноразовые токены-пропуска, и каждый последующий запрос будет расходовать ровно один токен. В основе лежит тот же криптографический механизм, что используется в Zcash для предотвращения двойных трат.

Таким образом, в рамках этой парадигмы провайдеры RPC имеют возможность безошибочно проверить наличие у пользователя действительной учетной записи подписки, при этом совершенно не узнавая, какой именно абонент инициировал запрос.

Статус обновления: Пока находится на стадии концептуального проектирования, хотя Оджха подчеркивает, что это инженерно решаемая и строго определенная задача.

Дорога в будущее

Что касается причины, почему все эти изменения выглядят столь критичными и важными именно сейчас, Боу приводит основной аргумент: взрывное распространение ИИ-инструментов снизило порог для идентификации конкретных личностей путем перекрестного анализа прозрачных цепочек почти до нулевой стоимости.

Помимо приведенной выше вдохновляющей технологической дорожной карты, выпуск подкаста подробно затрагивает долгосрочное планирование Zcash по защите от квантовых вычислений, формальную верификацию и архитектуру ончейн-управления. Тема управления идеально дополняет мой недавний глубокий разбор дискуссии вокруг судьбы фонда разработчиков Zcash.