ブロックチェーンは金融からサプライチェーン、医療に至るまで、さまざまな業界を変革できると多くの人が信じています。しかし、10 年以上前から存在しているにもかかわらず、ブロックチェーンの導入を阻む課題が依然として存在しており、最も差し迫った課題の 1 つは、何百万ものトランザクションをサポートするためにどのように拡張するかという問題です。
この課題を完全に克服するために、ZK-Rollups（ゼロ知識ロールアップ）は、ブロックチェーンのスループットを大幅に向上させることを目的とした非常に有望なコンセプトです。ZK-Rollups は、ゼロ知識証明を利用してスループットを向上させるだけでなく、ユーザーに完全なプライバシーも提供するメリットを実現するレイヤー 2 スケーリング ソリューションです。
ZK-ロールアップ: 基本概念の説明
Zk-Rollups は、メイン ブロックチェーンの上にあるレイヤー 2 ネットワークを利用します。このレイヤーでは、トランザクションをオフロードしてまとめ、メイン チェーンで 1 つの大規模なトランザクションとして処理することができます。ZK 証明を使用してトランザクションの詳細を隠し、メイン チェーンに送信される「有効性証明」を使用して正確性を検証します。このようにして、メイン チェーンの全体的な負荷が軽減され、より多くのトランザクションを処理できるようになります。もう 1 つの利点は、ガス料金が大幅に低くなることです。これは、これらのコストがまとめられたすべてのトランザクション間で分割されるためです。
ZK-Rollups の秘密は、zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) です。これは、トランザクションの詳細を明かすことなく、一方の当事者が他方の当事者に対してトランザクションが正確であることを証明できるようにする暗号化技術です。
簡単に言うと、ZK-Rollups は次のように機能します。
ユーザーはZK-Rollupコントラクトにトランザクションを送信します。
オペレーターはこれらのトランザクションをオフチェーンで処理してからバッチに集約する
次に、zk-SNARKSを使用してバッチ全体の有効性証明を生成します。
この証明は、すべてのトランザクションが処理された後のロールアップの終了状態とともにメインネットに送信されます。
メインネットは有効性の証明を検証し、その一連のトランザクションに関係するすべてのウォレットを更新します。
最後に、ユーザーはロールアップスマートコントラクトから資金を引き出すことができます。
ZKロールアップの利点
ZK-Rollups は、現在 Ethereum で主流となっているサイドチェーンや「Optimistic Rollups」などの古いスケーリング手法に比べて大きな利点を提供します。
ZK-Rollups と同様に、Optimistic Rollups もトランザクションをオフチェーンで処理し、バッチにまとめてリレー チェーンに送信します。ただし、ZK-proofs を使用するのではなく、誰かが異議を申し立てない限りトランザクションが有効であると想定される不正防止メカニズムを使用します。このためには、誰でも自由にトランザクションをチェックして検証し、誰かが不正行為をしているとわかった場合は異議を申し立てることができる「ウィンドウ」または期間を使用する必要があります。異議が申し立てられた場合、不正なトランザクションはロールバックされ、異議申し立て者は報酬を獲得します。
サイドチェーンは代替手段です。サイドチェーンは、メインネットと並行して実行される独立したブロックチェーン ネットワークであり、独自のコンセンサス メカニズムを使用してトランザクションを独自に処理できます。サイドチェーンは「双方向ペグ」を使用してメインネットに接続し、2 つのチェーン間で資産を転送できます。
ZK-Rollups は、Optimistic Rollups や Sidechains に比べて次のような大きな利点があります。
Optimistic Rollup と比較してトランザクションのファイナリティが向上します。これは、ZK 証明の使用により、メインネットに送信するとすぐに検証できるためです。Optimistic Rollup のチャレンジ期間は、トランザクションが常に遅延されることを意味します。
有効性証明の使用を通じて基盤となるメインネットのセキュリティを継承するため、サイドチェーンに比べてセキュリティが優れています。サイドチェーンは独自のセキュリティ モデルに依存していますが、これは Ethereum などの確立されたブロックチェーンよりもはるかに弱いです。
サイドチェーンと比較した ZK ロールアップのもう 1 つの利点は、ガス料金の削減です。多くのトランザクションが 1 つに集約され、メインチェーンで処理されるため、Ethereum に支払われるガス料金はバンドル内のすべてのトランザクションで共有できます。サイドチェーンではこれができません。サイドチェーンは各トランザクションを個別に処理するため、ユーザーはトランザクション料金の全額を支払うことになります。
ZK-Rollups の現状はどうなっていますか?
いくつかのプロジェクトが ZK-Rollups を主流に持ち込んでいます。最も有望なものの 1 つは、モジュラー zkEVM レイヤー 2 ネットワークである Prom ZkEVM です。これは、Ethereum、EVM 互換ブロックチェーン、および非 EVM ブロックチェーンをサポートするソリューションを生み出しました。
この広範なサポートは、すべての主要なブロックチェーン間で相互運用性を実現するという使命を担う Prom ZkEVM にとって不可欠です。そのアーキテクチャにより、有効性証明を 2 つのブロックチェーンに同時に送信できます。
Prom ZkEVM の再帰的 STARK テクノロジの使用は、非常にスケーラブルで非常に経済的であることが実証されており、高度な相互運用性により Web3 開発者の作業が簡素化されます。さらに、ERC-4337 標準によって有効化された「アカウント抽象化」機能もサポートしているため、dApps は従来の電子メールベースのアカウント回復方法など、ユーザーフレンドリーな機能を実装できます。
zkSync は、ZK-Rollup 分野のもう 1 つのビッグネームです。最も初期の ZK-Rollup 実装の 1 つとして、先行者としての大きな優位性があり、その採用を推進し、1 秒あたり 2,000 件のトランザクションを約束することで、何百人もの dApp 開発者の支持を獲得しました。
これらの驚異的な速度は、zkSync が Ethereum から継承した強力なセキュリティと低い取引手数料によって支えられています。さらに、多くの開発者は、zkSync の成熟したロールアップは実装が容易であると考えています。つまり、dApp は EVM チェーン間で遅延なく摩擦のない資産転送をサポートできるということです。
Immutable X などのより専門的な ZK ロールアップは、Web3 ゲームなどの Ethereum 内のニッチなユースケースに焦点を当てています。これは、NFT をゲーム内のキャラクター、武器、アクセサリとして利用するブロックチェーン ゲームを対象としています。多くのゲームでは、これらの資産は非常に安価であるため、取引手数料を最小限に抑える必要があります。これが、Immutable X が何百ものブロックチェーン ゲームで好まれている理由です。これにより、プレーヤーはわずかな手数料で低コストの資産を即座に売買できます。
さらに、ブロックチェーン ゲームのプレイヤーは、瞬時に取引できる必要があります。新しい銃やアイテムを購入して、次のゲームですぐに使用できることを望んでいます。Immutable X はこれを実現し、1 秒あたり 9,000 件の取引という驚異的な速度を誇ります。追加の利点として、Immutable X は、非常に効率的なプルーフ オブ ステーク合意メカニズムにより、ネットワーク上の NFT はカーボン ニュートラルであるとしています。
ブロックチェーンのスケーラビリティを実現
Prom ZkEVM、zkSync、Immutable X などのプロジェクトの進捗は、ZK-Rollups がテクノロジーが主流になるために必要な成熟度を達成したことを示しています。ZK-Rollups は単なる約束以上のものを提供します。ブロックチェーンを積極的に変革し、すべてのユーザーのセキュリティとプライバシーを強化しながら、規模を拡大できるようにしています。
ZK-Rollups は、ZK-proofs の最先端の機能を活用して、あらゆるブロックチェーン上で拡張できる強力で多用途、安全でプライバシーを保護する方法を dApp に提供します。