TL;DR
暗号通貨とブロックチェーンの人気が高まるにつれ、開発者は増大する需要に対応できるようシステムの能力を向上させることでスケーリングする方法を模索するようになりました。シャーディング、サイドチェーン、ステート チャネル、ロールアップはスケーリングへのアプローチの一部です。ブロックチェーン ロールアップは、トランザクション データをメインのレイヤー 1 ブロックチェーンに保存しながら、特定のトランザクション プロセスをセカンダリ チェーンにオフロードします。この記事では、暗号通貨分野における 2 種類のロールアップ、つまり楽観的ロールアップとゼロ知識ロールアップについて説明します。
導入
暗号通貨の需要が高まっているため、一部のブロックチェーンの能力は限界まで試されています。これにより、ネットワークの混雑や高額な取引コストが発生する可能性があります。これに対処するために、トランザクションのスループットと速度を向上させるスケーリング ソリューションが開発され、テストされています。このようなソリューションは、レイヤー 1 とレイヤー 2 の 2 つのグループに分類できます。
シャーディングなどのレイヤー 1 スケーリング ソリューションは、メイン ブロックチェーン (ベース ブロックチェーンまたはレイヤー 1 ブロックチェーンとも呼ばれます) に直接変更を加えます。レイヤー 2 スケーリング ソリューションは、レイヤー 1 ブロックチェーン上で実行されます。レイヤー 2 スケーリング ソリューションの例には、ステート チャネル、サイドチェーン、ブロックチェーン ロールアップなどがあります。
ブロックチェーン ロールアップは、高スループットと低コストを実現するために設計されたプロトコルです。トランザクションをバンドルし、データ サイズを縮小してトランザクション処理と保存の効率化を図ることで、多くの一般的なブロックチェーンが直面している問題を解決することを目指しています。
ブロックチェーンロールアップとは何ですか?
ロールアップは、トランザクション データをまとめ、メイン チェーン (またはレイヤー 1 ブロックチェーン) から転送するレイヤー 2 ソリューションです。トランザクションの実行はオフチェーンで行われ、資産はオンチェーンのスマート コントラクトに保持されます。トランザクション データは、完了するとメイン ブロックチェーンに送り返されます。
理論的には、どのレイヤー 1 ソリューションでもロールアップを実装して、スループットの観点からトランザクションの効率を高めることができます。ロールアップを使用すると、ブロックチェーンは一定の時間枠内で処理および記録されるトランザクションの数を増やすことができます。
現在、ロールアップには、楽観的ロールアップとゼロ知識ロールアップ (zk ロールアップ) の 2 種類があります。
楽観的ロールアップとは何ですか?
オプティミスティック ロールアップは、複数のトランザクションをバッチにまとめ、オフチェーンで処理することでトランザクション出力を増やすプロトコルです。その後、トランザクション データは、コストの削減と速度の向上に役立つデータ圧縮技術を使用してメイン チェーンに記録されます。Ethereum によると、オプティミスティック ロールアップにより、スケーラビリティが 10 ～ 100 倍向上します。
楽観的ロールアップはトランザクションをどのように検証しますか?
トランザクションは、効率性を高めるためにデフォルトで有効になっています。トランザクション処理速度を優先するとセキュリティが損なわれるのではないかと心配されるかもしれません。しかし、楽観的なロールアップでは、不正証明スキームが使用され、紛争解決期間は「チャレンジ期間」と呼ばれます。この期間中、ロールアップを監視している人は誰でもチャレンジを送信して、不正証明を通じてトランザクションが正確に処理されたかどうかを確認できます。
そのバッチにエラーが見つかった場合、ロールアップ プロトコルは間違ったトランザクションを再実行し、ブロックを更新することでエラーを修正します。間違ったトランザクションの実行を承認した当事者は罰せられます。
楽観的ロールアップの制限
トランザクション検証プロセスはありませんが、zk-rollups にはないチャレンジ期間があり、トランザクションが確定するまでの時間が長くなります。
楽観的ロールアップのチェーンのファイナリティも、zk-rollups のチェーンよりも低くなります。ファイナリティとは、トランザクションが取り消されたり変更されたりしないという合理的な保証を得るためにユーザーが待機しなければならない時間の尺度です。楽観的ロールアップでの引き出しは、資金を解放する前にチャレンジ期間が経過する必要があるため、遅延します。対照的に、zk-rollups からの引き出しは、zk-rollups スマート コントラクトが有効性の証明を検証するとすぐに有効になります。
楽観的ロールアップは ZK ロールアップよりも効率が悪いと考える人もいます。楽観的ロールアップでは、トランザクションを確定するためにすべてのトランザクション データをチェーン上に投稿する必要があります。ZK ロールアップでは、チェーン上で有効性の証明のみが必要です。
zk-Rollup とは何ですか?
ゼロ知識ロールアップは、トランザクションをバッチにまとめ、メインチェーンから実行するためのプロトコルです。バッチごとに、バッチ内のトランザクションが実行されると、zk-rollup オペレーターが必要な変更の概要を送信します。オペレーターには、変更が正確であることを証明する有効性証明を作成するという追加の役割があります。これらの証明はトランザクション データよりも大幅に小さいため、検証はより迅速かつ安価になります。
Ethereum では、zk-rollups は、トランザクションを calldata として Ethereum に書き込むときに圧縮技術を使用してトランザクション データを削減し、ユーザー料金を効果的に削減します。
zk-rollups はトランザクションをどのように検証しますか?
Zk-rollups は、ゼロ知識証明 (ZKP) を使用してトランザクションを検証します。ZKP は、検証者と呼ばれる別の当事者に知識を持っていることを納得させ、トランザクションを検証する証明者と呼ばれる人物によって使用されます。
仕組みは以下のとおりです:
証明者は、自分だけが生成できる数学的証明を提供します。
検証者はこの数学的証明を使用してトランザクションの有効性を検証します。
情報は検証者に内容を明かすことなく有効性の証明を受けることができます。
zk-rollups の利点
Zk ロールアップは、適切に実装されていれば、ユーザーに高いレベルのセキュリティを提供できます。このセキュリティに貢献する重要な機能の 1 つは、ゼロ知識有効性証明の使用です。これにより、ネットワークが有効な状態でのみ機能し、オペレーターがユーザーの資金を盗んだり、システムを破壊したりできないことが保証されます。
zk-rollups のもう 1 つの利点は、ユーザーがネットワークを監視する必要がないことです。zk-rollups はすべてのデータをオンチェーンで保存し、有効性の証明を必要とします。したがって、オペレーターは不正行為をすることができず、ユーザーはネットワークの不正行為を心配する必要がありません。さらに、zk-rollups を使用すると、ユーザーはデータの可用性を通じてトークンの所有権を証明することでオペレーターと協力する必要なく、メインネットに資金を引き出すことができます。
楽観的ロールアップと同様に、zk-rollups もオフチェーン実行メカニズムを実装して、トランザクションの実行速度を向上させます。
zk-Rollups と Optimistic Rollups の違い
以下は、オプティミスティック ロールアップと zk ロールアップの違いの概要です。
ゼロ知識と楽観的ロールアップの将来はどうなるのでしょうか?
ゼロ知識と楽観的ロールアップの将来は依然として疑問符が付きます。暗号とブロックチェーンを採用する人が増えるにつれて、ロールアップはブロックチェーンの効率性を向上させる上で重要な役割を果たす可能性があります。ブロックチェーンは、シャーディング、ロールアップ、レイヤー 0 など、さまざまなスケーリング ソリューションをテストし続ける可能性があります。また、ロールアップとともに、またはロールアップの代わりに、新しいソリューションが作成および実装される可能性もあります。
終わりに
暗号通貨の需要が高まり、現在のブロックチェーンの限界が広がったため、多くの人がさまざまなスケーリング ソリューションを提案してきました。この記事では、オプティミスティック ロールアップと ZK ロールアップという 2 種類のロールアップの本質的な違いについて検討しました。ロールアップの実戦テストが続けば、最終的には、大規模導入のためのスケーラビリティを実現するのに役立つ優れた種類が登場するかもしれません。
参考文献
ブロックチェーン レイヤー 1 とレイヤー 2 のスケーリング ソリューション
zk-SNARK と zk-STARK の説明
ゼロ知識証明とは何ですか？ブロックチェーンにどのような影響を与えますか？
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