著者：xpara、四柱研究者、翻訳：Golden Finance xiaozou
1. 証明システムと楽観的証明
ブロックチェーンの基本に立ち返ってみましょう。ブロックチェーンは本質的に、トランザクションの変化に応じて状態が変化するステートマシンであり、変更された共有状態はすべての参加者によって使用されます。すべての参加者が共有状態について同意することが重要です。より良いコンセンサスを達成し、一方の当事者を信頼する必要性を排除するために、ブロックチェーンは分散型機能に焦点を当てています。ただし、この分散化によってスケーラビリティが制限される可能性があり、より多くのトランザクションに対応することが困難になります。これらの問題はブロックチェーンのトリレンマを構成します。
初期のスマート コントラクト ブロックチェーンの 1 つとして、イーサリアムはロールアップの作成を主導しました。ロールアップ モードでは、実行はイーサリアムから分離されますが、有効性をチェックし、悪意のあるアクティビティを処罰するシステムは依然として存在します。このシステムをセットアップするには 2 つの方法があります。 1 つ目は楽観的な方法です。この方法では、次の状態が事前に確認され、バッファ チャレンジ期間の後に最終的に決定されます。 2 番目のアプローチは、ZooKeeper Validity Proof を活用することで、低コストの検証プロセスでオンチェーン ZooKeeper Proof を介して状態の更新を検証できます。サイドチェーンも別の選択肢ですが、イーサリアム決済への依存度が低いため除外しました。
実装プロセスが単純であるため、楽観的証明 (不正証明またはエラー証明とも呼ばれます) は、ロールアップ状態の更新を解決するための主な実行可能な方法です。
1.1 システムの状態の証明: ZK と OP
かつては、zk 証明システムが間もなく優勢になり、楽観的証明システムはその優位性を失うだろうと考えられていました。 ZK 証明システムは、ロールアップの低コストと高速なファイナリティを提供すると期待されており、MIPS、RISC-V、および Wasm の種類の実験に基づいた一般的な zkVM に関するさまざまな取り組みにより、証明の生成において大きな進歩が見られました。これらのプロジェクトには、ZKM、RiscZero、Succint Labs、および Fluent が含まれます。 zk ロールアップには明らかな利点がありますが、費用対効果が高く安全なバージョンを開発するには大きな課題があります。 EVM などの仮想マシンの更新にも、機能を壊すことなく新しい機能を組み込むことが難しいため、課題が生じます。
これらの課題のため、ロールアップ エコシステムで現在最も一般的なのは、TVL の大部分 (L2 TVL 全体の約 75%) を占める楽観的証明システムです。この優位性が将来も続くかどうかは不明です。しかし、証明システムの最適化を目的とした数多くの取り組みが行われ、大きな進歩を遂げてきました。
1.2 楽観的証明システムの将来は何ですか?
楽観的証明システムを改善することを目的として、主に次の 3 つの側面に焦点を当てて、多くの研究開発が活発に行われています。
・コスト削減
· 分散型の仕分け、チャレンジ、最終化プロセス
・ソフトファイナリティとハードファイナリティを軽減する
EIP-4844 を組み込んだ最近の Dencun アップグレード、データ圧縮の改善、対話型証明システムの開発など、3 つの分野すべてで重要な取り組みが行われています。
最新の開発を詳しく調べる前に、確立された概念と現在の状況を十分に理解する必要があります。まず、この分野の進化を見て、それから楽観的証明プロジェクトの現状を詳しく掘り下げる必要があります。
2. Optimistic証明システムの開発経緯
楽観的な証明システムは一夜にして構築されるものではありません。多くの研究者と開発者が、実際の運用でシームレスに動作できることを保証するロボット実証システムの構築に熱心に取り組み、現在 180 億ドルの資金を確保しています。過去のマイルストーンを振り返ってみましょう。
2.1 過去—歴史をたどる
オプティミスティック ロールアップは、もともと 2019 年にイーサリアムのレイヤー 2 スケーリング ソリューションとしてイーサリアム研究者のジョン アドラーによって提案されました。 Optimistic Rollup の核となるアイデアは、イーサリアムのセキュリティ保証を継承しながら、コンピューティングとデータ ストレージをイーサリアム メインネットから独立した L2 チェーンに移行することです。 Optimistic Rollup を開発する主な動機は、イーサリアム メインネットの混雑と高額な取引手数料を考慮することでした。 DeFiプロトコルとNFTの人気が高まるにつれ、イーサリアムはスケーリングの問題に直面し、ユーザーエクスペリエンスと経済効率を妨げています。
Optimistic Rollup は主に、Arbitrum と Optimism の 2 つのチームによって実験および開発されています。これらのロールアップは、オフチェーン トランザクションを処理し、圧縮されたトランザクション データと出力ルートをイーサリアム メインネット上に公開することで、イーサリアムにスケーラビリティを提供するように設計されています。これらのロールアップはユーザーと dapps のコストを削減するため、イーサリアム コミュニティはこれらのロールアップをすぐに採用しました。
オプティミスティック ロールアップの主な特徴は、「楽観的」なアプローチを採用していることです。トランザクションの単純な有効性チェックを実行した後、デフォルトですべてのトランザクションが有効であると想定し、挑戦者がトランザクションの有効性に異議を唱えることができる不正防止メカニズムに依存しています。取引は (通常 7 日以内) 以内に行われます。不正なトランザクションが検出された場合、オンチェーンで不正証明が実行され、トランザクションが正しい方法で再処理されます。この楽観的なアプローチにより、楽観的なロールアップによりイーサリアム メインネットのスケーラビリティを大幅に向上させることができます。
これまでにも多くの挑戦がありました。当初、Optimism のようなプロジェクトは、独自に変更した EVM (OVM と呼ばれる) を使用していましたが、これにより EVM との互換性が制限されました。これらのプロジェクトは、ロールバックとチャレンジのメカニズムに対処するための集中的なアプローチを今後も採用していきます。このアプローチにはセキュリティのトレードオフが伴います。トランザクションはすぐにはクローズされず、チャレンジウィンドウ中に限られた数の参加者が不正行為を検出した場合にロールバックされる可能性があるためです。
2.2 現状 - 継続的に進歩しているが、課題にも直面している
Optimistic 証明システムの最近の開発により、Arbitrum や Optimism などのイーサリアム L2 ソリューションの効率とスケーラビリティが大幅に向上しました。イーサリアムの Dencun アップグレードに加えて、オプティミスティック ロールアップの他の最適化も効率の向上に役立ちます。たとえば、Arbitrum は、データの整合性とセキュリティを確保するために、エラー防止システムの改善に取り組んできました。
オプティミズムは、OP スタックを使用して複数の L2 の調整されたエコシステムを作成することを目的としたスーパーチェーン戦略でも大幅な進歩を遂げました。スーパーチェーンは、カスタムおよび代替 DA ソリューション、クロスチェーン メッセージング、共有順序を活用して、シームレスな相互運用性とスケーラビリティの最適化を促進します。
オプティミスティック ロールアップ エコシステムの最近の機能強化により、非インタラクティブな不正証明からインタラクティブな不正証明への移行が見られます。インタラクティブな証明には、間違ったトランザクションを効率的に特定して修正するための往復の会話が含まれます。この変更は、オンチェーン検証の計算コストと複雑さを軽減することを目的としています。
3. 現状
楽観的な証明システムの下で運営されているプロジェクトとその開発に焦点を当てて、ロールアップの現状を見てみましょう。
現在、Arbitrum と Optimism は主にオプティミスティック証明システムの改善に専念しています。 Initia、Dymension、Rollkit などの他のプロジェクトは、独自のロールアップ エコシステム フレームワークを開発しています。
Arbitrum と Optimism は不正防止技術の向上に取り組んでおり、他のプロジェクトは興味深いアプローチを実装しています。彼らの現在の活動と進捗状況を簡単に紹介しましょう。
3.1 裁定 - 複数ラウンドの証明とボールド
3.1.1 マルチラウンドプルーフ（マルチラウンドプルーフ）
Arbitrum の証明システムは、「複数ラウンドの不正証明」アプローチを使用して取引を検証します。このプロセスは主にオフチェーンで行われ、透明性を高めるために最終状態がイーサリアムのブロックチェーンに記録されます。
このシステムの核となる機能は「アサーション ツリー」です。 ETHを使用して債券を発行するバリデーターは、Arbitrumの状態について主張（または「主張」）を行います。これらのアサーションはチェーンを形成し、各アサーションは前のアサーションに基づいて構築されます。ただし、矛盾するアサーションが表示されると、アサーション ツリーが分岐し、不正行為の可能性が示されます。
これらの紛争を解決するには、「解剖」と呼ばれる対話型の証明手法が必要です。紛争に関与した検証者は、1 つの操作だけが残るまで組織的に意見の相違を狭めます。次に、操作がイーサリアム L1 で実行され、その有効性が判断されます。
具体的な手順は次のとおりです。
· 2 人のバリデーターが Arbitrum のステータスについて意見が異なります。
· 彼らは徐々に論争をたった 1 つの計算ステップに減らしました。
· このステップはイーサリアム L1 上で実行され、どのバリデーターが正しいかを検証します。
Arbitrum のアプローチはその効率性で知られています。争点のある計算を分離してチェックすることで、シングルラウンドの不正証明は L1 で実装する必要があるため、Optimism のシングルラウンドの不正証明のように、イーサリアム上でトランザクション全体を再実行するというよりコストのかかるプロセスが回避されます。すべての計算はオンチェーンで実行されます。
3.1.2 BLD の決定
BoLD (Bounded Liquidity Delay) は、Arbitrum チェーン上の Optimistic Roolup 向けに調整された新しい紛争解決プロトコルであり、許可のない検証を容易にするように設計されています。このメカニズムは、事前に設定された時間枠内で紛争が解決されることを保証することで、遅延攻撃に関連するリスクを軽減します。
BoLD には、その機能の重要な部分であるいくつかの重要な機能があります。まず、許可のない検証が導入され、誠実な当事者が資金を検証して拘束し、正しい L2 ステータス アサーションを発行できるようになります。この機能により、誠実な検証者は悪意のある行為者との紛争に異議を唱え、勝つことができます。第二に、BoLD は、紛争が一定の時間枠内に解決されることを保証します。現在、Arbitrum One と Nova では異議申し立て期間 (約 6.4 日) に設定されています。さらに、紛争解決の最長時間には、最大 2 回の異議申し立て期間と、安全保障理事会による介入の可能性のための 2 日間の猶予期間が含まれます。最後に、BoLD は Arbitrum がステージ 2 ロールアップ フェーズに入るのをサポートし、誰でもこの L2 状態を検証し、不正行為の証拠をイーサリアムに提出できるようにします。これにより、プラットフォームの分散型の性質とセキュリティが強化されます。
重要なのは、BoLD が許可のない参加を促進し、誠実な当事者が検証プロセスに参加することを奨励していることです。この包括性は、参加を多様化し、中心的な障害点を減らすことで、ネットワーク内の回復力を高めることを目的としています。現在、BoLD はアルファ リリース段階にあり、パブリック テスト ネットワークに展開されています。監査も2回受けています。
3.2 楽観主義 - エラープルーフ VM、キャノン
OP-Stack のエラー防止システムは、ネットワーク内の悪意のあるアクティビティに挑戦し、軽減するように設計されています。今後登場するバグプルーフ仮想マシンは重要な改善点となります。このシステムは、フォールト プルーフ プログラム (FPP)、フォールト プルーフ仮想マシン (FPVM)、および紛争ゲーム プロトコルの 3 つの主要な部分で構成されます。 FPP は、ロールアップ状態遷移をチェックして、L2 出力 (L1 入力) を検証し、L1 出力に関する論争を整理します。このモジュラー アーキテクチャにより、複数の証明システムと独自の論争ゲームの独立した開発と展開が可能になり、システムの柔軟性とセキュリティが大幅に強化されます。
FPVM はアーキテクチャ内の構成可能な最小単位であり、FPP から分離されているため、イーサリアム プロトコルの更新の影響を受けずに、トランザクションの証明に使用される命令サイクルを実行できます。紛争ゲーム プロトコルは、状態遷移を二分することでチャレンジ メカニズムを調整し、紛争を単一の命令検証に減らし、L1 EVM での効率的な認証を可能にします。このシステムは、ZK 証明や集合証明システムなど、さまざまな証明方法を含むマルチ証明の未来を推進します。
3.3 Initia—Enshrined OP-Stack、OPinit
Initia は、統合された絡み合ったロールアップ エコシステムを構築している Comsos L1 ブロックチェーンです。 Initia は、ロールアップ用にボトムアップで設計されていることを除けば、イーサリアムのロールアップ エコシステムと非常によく似ています。 Initia L1 のバリデーターはロールアップ用にシーケンサーを実行し、楽観的な証明ベースの決済が L1 ブロックチェーンに組み込まれます。これらのロールアップがどのように機能するかを見てみましょう。これらのロールアップは、IBC を介したネイティブ相互運用性を備えた EVM、WasmVM、および MoveVM をサポートする OPinit スタックで構築されています。
OPinit Stack は、Initia L1 ブロックチェーンに基づいて Minitia L2 を起動するように設計されたフレームワークです。 OPinit スタックは、Optimism の Bedrock インターフェイスに非常に近い、仮想マシンに依存しない Optimistic Rollups の構築に役立つ CosmosSDK を使用して特別に構築されています。 Initia L1 ガバナンス モデルを活用することで、不正防止に関する紛争を効率的に処理し、信頼性の高い取引検証と紛争解決を保証します。 Bedrock のチャレンジ システムと同様に、ライセンスを取得したチャレンジャーは未決定の出力を削除できます。さらに、L1 プロポーザルでは、出力コミッターを変更できます。
OPinit スタックに不可欠な 2 つの主要モジュール、OPHost と OPChild:
· OPHost モジュールは、Cosmos SDK の機能を活用して、Initia エコシステムでの L1 操作用に設計されています。これには、バッチ コミット、ブリッジの作成、出力データの提案、出力の削除などのコア アクティビティを容易にするさまざまなメッセージ タイプと RPC ハンドラー メソッドが含まれています。
· OPChild モジュールは L2 操作に焦点を当てており、トークン転送と料金プール管理をサポートするメカニズムを提供します。また、メッセージを実行し、トークン ストレージを決定し、L2 から L1 へのトークン引き出しを開始するための特定のメッセージ タイプと RPC ハンドラーも含まれており、Initia アーキテクチャ内の L2 機能の向上を保証します。
3.4 太鼓—マルチホイールシステム
Taiko はデフォルトでマルチプルーフ システムを使用する楽観的なロールアップです。このシステムは、楽観的手法と zk 証明の使用を組み合わせています。
このプロセスは提案者から始まります。提案者は、L2 トランザクションからロールアップ ブロックを構築し、それらをイーサリアム上の L1 Taiko コントラクトに提案します。これらの提案されたブロックは、有効性の証明なしに L1 コントラクトに追加されます。その後、証明者は、TAIKO トークンのステーキングを必要とする保証金を提供することで、提案されたブロックの有効性に異議を唱える機会を得ることができます。ブロックがチャレンジ期間内にチャレンジされなかった場合、そのブロックは有効とみなされ、L1 で確定され、証明者の保証金が返されます。ブロックに異議が申し立てられる場合、ブロックの正当性を確認するために zk 証明が必要です。オリジナルの証明者であろうと挑戦者であろうと、正しい証明者は絆を取り戻すことに加えて報酬を受け取ります。同時に、間違った当事者の保証金は没収され、その一部は焼かれます。
興味深いことに、Taiko はブロックの約 1% で ZK 証明が必要であると推定しています。これは、妥当性を保証しながら計算オーバーヘッドを削減するのに役立ちます。復元力を強化するために、Taiko は PLONK、Halo2、SGX などの複数の証明バックエンドをサポートし、潜在的なバグや脆弱性を防ぎます。このアプローチにより、dApp は独自の信頼想定とセキュリティ レベルを設定できるようになり、ブロックチェーンのスケーラビリティとセキュリティに対する Taiko の貢献が実証されました。
3.5 その他 - ディメンションとロールキット
3.5.1 次元
不正証明は Dymension エコシステムの不可欠な部分であり、ブロックチェーンの状態遷移の整合性を保証するように設計されています。 RollApp (Dymension L1 ではロールアップ) シーケンサーがステート ルートを公開すると、すべての RollApp ノードがこれらの遷移を監視します。無効な状態遷移が検出された場合、これらのノードは、不正な状態遷移に至るまでのブロック内のすべての状態遷移のリストを収集することによって、固有の不正防止トランザクションを生成します。
ブロックの高さ、トランザクション インデックス、BLOB シェア、BLOB 包含証明、状態証人などの詳細を含むこの一連のトランザクションは、検証のために Dymension に送信されます。送信されると、Dymension フル ノードはデータを検証し、状態遷移を再計算します。計算された遷移によって、公開された状態とは異なる暫定状態ルート (ISR) が生成された場合、不正行為の証拠が検証され、その結果、係争中の状態がロールバックされ、責任シーケンサーがスラッシュされます。
Dymension メインネット上の現在の紛争期間は約 120,000 ブロックに設定されています。現在、ブロックは 6 秒ごとに生成されるため、ファイナライズにかかる時間は約 8 日です。
3.5.2 ロールキット
Rollkit のステートフルな不正行為証明は、不正な取引を特定することで、ブロックチェーン ネットワークにおける信頼性の問題を軽減します。これらは、フル ノードとシーケンサーによって生成されたステート ルートが一致しない場合に使用されます。フルノードは、検証のためにネットワーク全体で共有されるプルーフを作成します。不一致が確認された場合は、セキュリティを強化し、監視を分散するために是正措置が必要になります。
4. 今後の展開：問題点と解決策
かつて多くの人が、オプティミスティック ロールアップは zk ロールアップより劣ると考えていました。 zk ロールアップが実稼働環境に導入されることが増え、安全な相互運用性やファイナリティの高速化などの利点がよく知られるようになったことで、人々は楽観的証明システムの地位が急落するのではないかと疑問に思っているだけではありません。楽観的な証明システムの主な問題に対処する前向きな開発がたくさんあるため、私はそうは思いません。
では、主な問題とは何なのか、考えられる解決策は何なのかを見てみましょう。
・運用の一元化
· 高い運用コスト
・ファイナリティが遅い
4.1 分散化 - 許可のない検証
Optimistic Rollup プロジェクトでは、シーケンサーの集中化は、分散化するように設計されたシステム内で集中管理ポイントと信頼性を確保する必要があるため、重要な問題です。オプティミスティック ロールアップでは、シーケンサーはトランザクションをソートし、イーサリアムに送信する前にオフチェーンで集約する役割を果たします。この中心的な役割により、シーケンサーにかなりの権限と制御が与えられるため、集中化のリスクが生じる可能性があります。
現在、ほとんどのロールアップでは集中型ソーターが使用されています。この場合、通常、単一のエンティティまたは組織がシーケンサーを実行するため、いくつかの潜在的な問題が発生する可能性があります。 OP-Mainnet や Arbitrum を含む現在のロールアップのほとんどは、完全に分散化されたシステムを備えていません。彼らは、トランザクション パッケージを送信し、不正行為チャレンジ システムに参加するために、何らかの中央エンティティに依存しています。ただし、Arbitrum には、シーケンサーがオフラインになった場合、または悪意のある動作が行われた場合に、ユーザーがシーケンサーをバイパスする方法が組み込まれています。
最近の Blast ロールバック事件は、集中化の利点と欠点を示す良い例です。このインシデントは、適切なユーザー出口戦略のない集中型 L2 ソリューションに関連するリスクを浮き彫りにしました。これは、Blast がシャットダウンされ、ハッキングに関連するトランザクションが削除されたときに明らかでした。ロールアップを運用する中心組織はエコシステム全体に影響を与える可能性があり、この場合は 6,250 万ドルの回収に貢献しました。
4.1.2 解決策 1: 権限なしの検証
Optimistic Rollup フレームワークの主要な構築者である Arbitrum と Optimism は現在、Rollup をより分散化するための次のステップとして、パーミッションレス検証を検討しています。それらはいずれも今年、検証プロセスを許可なしにするアップデートをリリースする予定だ。
· Arbitrum: Arbitrum は、BoLD (Bounded Liquidity Delay) と呼ばれる新しい検証プロトコルを通じて、パーミッションレス検証を可能にすることに取り組んでいます。このプロトコルにより、正しい L2 状態アサーションを発行するために資金を拘束することで、誠実な関係者が検証プロセスに参加できるようになります。これにより、バリデーターを管理する中央エンティティに依存する必要がなくなり、バリデーターの ID ではなく状態の正確さに基づいて紛争を解決できるようになります。
楽観主義: 楽観主義は、分散型エラー検証システムに切り替えることで、許可のない検証を可能にすることを目指しています。当初、Optimism は、Optimism Security Committee と Optimism Foundation が管理するマルチシグネチャ ウォレットに依存していました。分散化をさらに進めるために、Optimism は、現在テストのために OP Sepolia にデプロイされているオフチェーン エラー防止システムである Cannon を導入しました。 Optimism は Cannon を使用することで、明示的な許可を必要とするシステムから、あらゆる参加者がトランザクションの検証と競合解決に参加できるシステムに移行しようとしています。このシステムでは、保証金を利用した出金届を提出することで、誰でも検証プロセスに参加することができます。
4.1.3 解決策 2: ソーターの分散化
発注者 (ブロックの構築と提案を担当する) の集中的な性質により、集中化に対する懸念が生じます。これらの課題に対処するために、ロールアップは単一の注文者モデルから複数の注文者設定に移行し、ブロックの検証と提案の責任を複数の独立したエンティティ間で分散することを目指しています。ソーターを分散化する方法をいくつか紹介します。
· 共有仕分け機: Espresso や Radius などのサードパーティ サービスに仕分けを委託します。
· 分散ソーター テクノロジー (DST): マシン クラスターを利用して、ソート タスクを分散し、高いフォールト トレランスを提供します。これは、PoS バリデーター (Obol Network など) 用に構築された DVT ソリューションと同様であると考えることができます。
ロールアップごとに、最大限の分散化、柔軟性、地理的分散など、特定のユースケースに基づいて異なる優先順位を付けることができます。たとえば、Optimism のような汎用ロールアップは、より分散化されたアプローチを取る可能性がありますが、専用のソーター セット (DST など) を使用します。一方、アプリケーション固有のロールアップ (ゲーム ロールアップなど) は集中型モデルを好む可能性がありますが、共有ソーターで信頼性を確保し、ダウンタイムを削減します。この分野はまだ開発の初期段階にあります。
4.2 低コスト - データの可用性と対話型証明システム
オプティミスティック ロールアップでは、チャレンジ プロセスの状態を再構築するためにストレージ トランザクションが必要です。これにより、データ ストレージ コストが高くなる可能性があり、オプティミスティック ロールアップの運用コストの大部分を占めます。ただし、この問題は積極的に研究されており、解決策には、より多くの圧縮技術を適用するか、alt DA (代替データ可用性) を使用することが含まれます。さらに、対話型証明システムは、チャレンジの計算量が大幅に削減されるため、チャレンジのコストを削減するのに役立ちます。
4.2.1 解決策 1: 低コスト DA
オプティミスティック ロールアップは、イーサリアム BLOB や Celestia などの他のデータ可用性 (DA) ソリューションを効果的に活用して、トランザクション パッケージ データのリリースに伴う高コストの問題を解決しています。
イーサリアムの場合、トランザクションデータはオプティミスティックロールアップの前にコールデータとしてメインネットに公開されるため、莫大なコストがかかります。ただし、Dencun のアップグレードにより、BLOB と呼ばれる新しいデータ ストレージ形式が使用されるようになり、全体のコストが 90% 以上削減されました。
イーサリアム独自の進歩を活用することに加えて、オプティミスティック ロールアップは、Avail や Celestia などの他のデータ可用性ソリューションとも統合します。オプティミスティック ロールアップはトランザクション バンドル データを Celestia にオフロードすることで、イーサリアムのより高価なストレージへの依存を減らし、データ公開に関連するコストをさらに削減できます。この統合により、ロールアップはコストを制御しながら、高レベルのスループットとトランザクション速度を維持できるようになります。
オルト DA の分野は現在、楽観的証明システムを使用したロールアップの導入によりますます注目を集めています。より多くのロールアップがリリースに向けて準備されているため、alt DA スペースでも大幅な強化が行われる予定です。現時点では、DA は運用コストのボトルネックにも、拡張のボトルネックにもなっていません。
4.2.2 解決策 2: インタラクティブな証明システム
楽観的なロールアップでは、トランザクションが不正であると疑われる場合、ネットワーク上の挑戦者が出力ルートの正当性に異議を唱えることができます。異議申し立て期間中、取引が間違っていたことを証明するために、詐欺の証拠を提出する必要があります。取引が実際に不正であることが判明した場合、その証明はオンチェーンで検証され、取引は無効になります。このアプローチにより、係争中のトランザクションのみがオンチェーン検証を必要とするため、ほとんどのトランザクションがオフチェーンに保たれます。
インタラクティブ証明システムは、取引が不正であると疑われる場合、参加者に不正証明を作成して提出するよう促します。ロールアップを管理するスマート コントラクトは、シーケンサーによって送信された状態ルートに対してこれらの証明を評価します。逸脱が見つかった場合、誤った状態は破棄され、システムは以前の有効な状態に復元されます。このアプローチにより、イーサリアム ネットワークに不必要な計算負荷をかけることなく、効率的な検証が保証されます。現在、この計算はオンチェーンで実行されており、非常にコストがかかる可能性があります。 Arbitrum の場合、チャレンジに必要な計算はオフチェーンで実行され、最終結果はオンチェーンで公開されます。しかし、現在の楽観的なロールアップには課題がほとんどないため、コストは最小限になる可能性があります。
4.3 遅いファイナリティ - より高速な実行とハイブリッドプルーフシステム
オプティミスティック ロールアップには、ソフト ファイナリティとファースト ファイナリティという 2 種類のファイナリティがあります。ソフト決定論とは、シーケンサーがイーサリアム上でバッチ化されたトランザクションを同時に発行しながら状態遷移を実行するときの初期状態を指します。この時点で、トランザクションは「ソフト決定的」であるとみなされ、ロールアップ中のユーザーとアプリケーションは安全にこのトランザクションに依存できます。ただし、異議申し立て期間 (通常は約 7 日間) があり、この期間中は誰でも「不正行為の証拠」を提出して、一連の取引の正当性を異議を唱えることができます。チャレンジ期間中に不正行為の証拠が提出されなかった場合、トランザクション パッケージはハードファイナリティを達成し、ロールバックまたはチャレンジすることはできません。通常、ネイティブ ブリッジでは資産を転送するために厳密な決定論が必要です。
ソフト決定論とハード決定論の両方が遅いと、ブリッジやマルチチェーン DAPP を構築するときに問題が発生する可能性があります。この問題は、より高速な実行とハイブリッドプルーフシステムによって解決されています。
4.3.1 解決策 1: 実行の高速化
ソフト決定論の観点から見ると、このプロセスには状態遷移の実行とイーサリアムへのトランザクション パッケージの保存が含まれます。 EVM 仕様では並列実行とデータベースの最適化がサポートされていないため、実行プロセスが制限されます。ただし、MegaETH や Heiko のようなプロジェクトは、楽観的な証明システムを使用して並列実行環境を構築しています。
さらに、ロールアップは、より短いブロック時間でトランザクション パッケージをより高速に保存しようとしています。 Arbitrum の場合、Arbitrum は、構成可能な Orbit チェーン上で 250 ミリ秒ごと、または 100 ミリ秒ごとにブロックを生成することで、高速なトランザクション確認を保証します。さらに、Arbitrum の設計では、従来の「ブロック構築」アプローチではなく、独自の「順序付け」モデルを利用しており、トランザクションがメモリ スピードで待機する必要がなくなり、より高速な処理が可能になります。不良な MEV を削除することもできます。
4.3.2 解決策 2: ハイブリッドプルーフシステム
ハイブリッド証明システム、特に ZK 証明をオプティミスティック ロールアップと組み合わせて使用するシステムは、結論の検証に必要な時間を短縮することで、ブロックチェーン トランザクションの最終性を大幅に向上させます。オプティミスティック ロールアップ (オプティミズムの OP スタックで使用されるロールアップなど) は、本質的に、チャレンジされない限りトランザクションが有効であるという前提に基づいています。このため、無効な可能性のある取引に異議を唱えるには、異議申し立てまたは異議申し立ての窓口が不可欠になります。ただし、チャレンジ期間は信頼性の高い検証を保証し、潜在的なチャレンジをサポートするのに十分な長さでなければならないため、このチャレンジ期間はトランザクションのファイナリティに遅れをもたらします。
Zeth は、RISC Zero zkVM に基づいて構築された ZK ブロック証明ツールであり、トランザクション自体の詳細を明らかにすることなく、トランザクション ブロックが正しいことを暗号学的に証明することで、トランザクションの即時有効性をサポートします。これにより、楽観的なロールアップに必要な長い紛争期間への依存が減り、最終処理にかかる時間が大幅に短縮されます。
Zeth のようなツールは、トランザクションの順序付けとデータ可用性のメカニズムを確実に維持し、課題期間を数日から数時間、場合によっては数分に短縮することで、Optimism のような L2 ソリューションの効率を向上させます。 ZKM のようなプロジェクトは、Metis 用のハイブリッドプルーフ システムも開発しています。
5. 将来に目を向けると、オプティミスティック ロールアップは置き換えられるのでしょうか?
私の考えでは、Optimistic Rollup はすぐに置き換えられることはありません。作業には多くの改良が加えられており、簡素化のために他のエコシステムでも採用される可能性があります。今後の記事では、「ZK プルーフ システムの状態」を詳しく掘り下げ、その最近の開発と今後のリリースについて説明し、オプティミスティック ロールアップと比較してみます。ただし、Arbitrum Orbit や OP-Stack などのフレームワークの導入は加速しており、各エコシステムにより良いインフラストラクチャとツールがあり、それらの間でより適切な調整が行われることを願っています。
ロールアップ フィールドで私が感じる問題の 1 つは、拡張の問題です。 Sei、Sui、Solana などの L1 プロジェクトは、ブロックチェーンをより多くの人が利用できるようにすることを目的として、信頼性の高い並列トランザクションの実行とデータベースの最適化を可能にするインフラストラクチャを開発しています。現在のロールアップは、Sui ほど多くのトランザクション量を処理できず、迅速なファイナリティを達成できない可能性があります。ただし、Fuel Network、MegaETH、Heiko などのプロジェクトにより並列実行が可能になったため、ロールアップ領域のパフォーマンスがすぐに向上することが期待できます。
