ZK-Rollups: イーサリアムのスケーラビリティの問題を解明する

Zk ロールアップは、イーサリアムの問題に対する究極の解決策として長い間宣伝されてきました。 ブロックチェーンと仮想通貨の採用が世界中で指数関数的に増加しているため、世界をリードするスマート コントラクト プラットフォームが何百万ものユーザーを確実に処理できるようにするためのスケーリング ソリューションが必要です。

ゼロ知識証明とロールアップ テクノロジは、イーサリアム エコシステムでトランザクション スループットを向上させることを目的としていますが、zk ロールアップがどのように機能するかについては、まだ多くの疑問があります。

このクイック ガイドでは、zk-rollup ソリューションに関する複雑な専門用語を簡略化し、ゼロ知識に関する知識がゼロにならないようにします。

イーサリアムの初期の頃から、すべてのブロックチェーン ネットワークは、ブロックチェーンのトリレンマを解決する方法という XNUMX つの概念を克服するのに苦労してきました。 造語 Vitalik Buterin、ブロックチェーンのトリレンマは、完璧なブロックチェーンが分散化、セキュリティ、スケーラビリティのバランスをうまくとっていることを示しています。

• 地方分権化 – ブロックチェーンの真の精神では、完璧なネットワークは完全に分散されています。 ネットワークは自己完結型であり、そのユーザーによって管理されており、マイナーとバリデーターは世界中で独立して所有および運営されています。 ビットコインは、分散化が実際に行われている完璧な例です。
• スケーラビリティ – 完璧なブロックチェーンは高速で手頃な価格であり、財布のサイズに関係なく、すべてのユーザーにとって効果的かつ効率的です。 低いガス料金と迅速な取引は、独自の機能ではなく標準です。
• セキュリティ – 完璧なブロックチェーンは安全です。 誰もあなたのウォレットに力ずくで侵入することはできず、トランザクションは複雑な暗号化によって保護され、トークンの正しい配布により、ハッカーが 51% 攻撃でネットワークを制御することを防ぎます.

毎日数十のレイヤー 1 ブロックチェーンが競合しているにもかかわらず、ブロックチェーンのトリレンマは未解決のままです。 トリレンマの皮肉なことに、エンジニアは他のオプションを達成するために常に XNUMX つのオプションを犠牲にする必要があるため、XNUMX つのオプションすべてのバランスを取ることは不可能です。

たとえば、ソラナを見てみましょう。 サンルーム 多くの場合、利用可能な最速かつ最も手頃なブロックチェーンと見なされます。 このネットワークは、4,000 秒あたり XNUMX 件を超えるトランザクション (TPS) を誇り、XNUMX 回のトランザクションのコストは XNUMX ペニー未満です。 Solana は安全で、他の大手チェーンと同じくらい安全です。

一方、Solana は、トリレンマの最後のポイントである分散化に苦しんでいます。 ネットワークは、集中型の障害点による絶え間ない停止について批判されることがよくあります。 Solana の強みとリソースは、SOL トークンの割り当てがやや多いベンチャー キャピタリストからもたらされました。

仮想通貨業界で主要なレイヤー 1 ブロックチェーンおよびスマート コントラクト プラットフォームであるにもかかわらず、イーサリアムはブロックチェーンのトリレンマを克服するのに苦労しています。

トラフィックのピーク時に Ethereum メインネットを使用したことがある場合は、スケーラビリティが Ethereum の強みではないことがわかるでしょう。 2021 年から 2022 年にかけて、イーサリアムのトランザクション コストは完全に制御不能になりました。 基本的な送受信トランザクションはそれぞれ約 20 ～ 30 ドルでしたが、より複雑な DeFi トークン スワップまたは NFT ミントは、多くの場合、それぞれ 100 ドルを超えます。

取引手数料とスループットは、イーサリアムのスケーリングが直面する最大の問題であることは間違いありません。 混雑が激しい時期には、イーサリアム ネットワーク上の dApps はほとんど使用できなくなります。 多くの場合、NFT を購入するための取引手数料は、NFT 自体よりも多くの ETH を要します。 これらのスケーラビリティの問題により、ブロックチェーン技術と分散型金融 (DeFi) はアクセスできなくなります。

これらの問題が解決されるまで、暗号通貨とブロックチェーンの採用は大衆の参加に苦労するでしょう. ありがたいことに、イーサリアムが可能性を秘めていることを私たちが知っている世界的な大国になる方法はたくさんあります。

最も革新的な Ethereum スケーリング ソリューションのいくつかは、ゼロ知識で楽観的なロールアップです。

ロールアップは、イーサリアム メイン チェーンのネットワークの輻輳を軽減するのに役立ちます。 彼らは、他のブロックチェーン上の計算および状態ストレージのオフチェーン プロセス トランザクション データを取得し、それをメイン チェーンに送り返します。 基本的に、ロールアップにより、ネットワークはトランザクションのバッチを 2 つの費用対効果の高いトランザクションに「ロールアップ」できます。 これは、ユーザーが Ethereum レイヤーのセキュリティを享受しながら、より安価なガス料金とレイヤー XNUMX ネットワークの高速スループットの恩恵を受けることができることを意味します。 ポリゴン またはアービトラム。

イーサリアムのスケーリング ソリューションは、ロールアップだけではありません。 代替方法には、シャーディング、サイドチェーン、および状態チャネルが含まれます。 これらはすべて実行可能な解決策ですが、ブテリン自身はロールラップに最も強気であり、それらがイーサリアムの将来の不可欠な部分になると信じています.

ロールアップは通常、楽観的ロールアップと zk ロールアップの XNUMX つのグループに分けられます。 両者の主な違いは、トランザクションを検証する方法です。 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 データを検証するために詐欺の証拠に依存します ゼロ知識証明 (ZKP)。

名前が示すように、楽観的なロールアップは楽観的です。 「無実から有罪が立証されるまで」アプローチを採用する楽観的なロールアップでは、ロールアップ内の各トランザクションが有効であると想定されます。 ネットワークのすべてのユーザーは、不正な取引に関する紛争を解決するために、通常は XNUMX 週間程度の期間を設定します。

すべてのトランザクションが有効であると楽観的に想定することにより、ネットワークは、トランザクションが正確であることを確認するために余分な時間と計算を費やす必要がなくなります。 Arbitrum や Optimism などの最も人気のあるレイヤー 2 ソリューションの一部は、このテクノロジーを使用してオフチェーン トランザクションを決済してから、イーサリアム メイン チェーンに送り返します。

Zk ロールアップは、zkproof と呼ばれる複雑な暗号化を使用して、トランザクション自体に関する機密情報を共有することなく、すべてのロールアップ トランザクションが有効であることを保証します。 彼らは、すべてのトランザクションが有効であると仮定する代わりに、暗号証明に依存し、Ethereum 上のスマート コントラクトに有効性の証明を送信します。

これは、すべての zk-rollup トランザクションがオフチェーンで処理できることを意味すると同時に、共有されるトランザクション データの量を減らし、プライバシーに重点を置いています。 さらに、不正なトランザクションが争われるまで XNUMX 週間待つ必要がないため、zk-rollup は Optimistic ロールアップよりもはるかに高速で優れたテクノロジと見なされます。

暗号化で目にする最も一般的な zk-proofs は、zk-snarks と zk-starks です。 簡単に言えば、これらのシステムにより、ユーザーはデータを公開することなく、トランザクション データなどの重要な情報や機密情報を知っていることを証明できます。

いくつかの zk-rollup プロジェクトの例には、Starknet と Immutable X が含まれます。

Zk ロールアップは、イーサリアムのスケーラビリティの問題に対処する上で大きな進歩を遂げました。 彼らは、メイン チェーン上で保護されたより高速で手頃な価格のトランザクションを導入し、DeFi をこれまで以上にアクセスしやすくしました。 そうは言っても、それらは完璧な解決策にはほど遠い.

Ethereum、Binance Smart Chain、または 雪崩、多くの dApps とウォレットが同様のインターフェイスとユーザー エクスペリエンスを持っていることに気付いたでしょう。 これは、イーサリアム仮想マシン (EVM) と呼ばれる便利なテクノロジのおかげです。

最も純粋な形のイーサリアム仮想マシンは、イーサリアムのアカウントとコントラクトを操作するためのデータベースとマシンの状態です。 開発者は EVM を使用して、イーサリアム ネットワーク上で dApp を構築および展開します。また、暗号ウォレットを使用してこれらのアプリケーションと対話するユーザーによっても使用されます。

EVM の特別な点は、イーサリアム専用ではないことです。 他の多くのブロックチェーンは独自の EVM を実行しているため、Ethereum ベースの dApps とツールを他のネットワークに簡単に移植して展開することができます。

たとえば、Binance スマート チェーンの PancakeSwap や Polygon の Quickswap などの多くの分散型取引所は、Ethereum スマート コントラクトを使用して作成されました。 UniSwap と PancakeSwap の UI の類似点がわかりますか?

それぞれのネットワークの EVM により、Ethereum ベースのコードとアプリケーションを記述し、それらを他のネットワークに複製することができます。 これにより、EVM 互換チェーン間のブロックチェーン開発の相互運用性が大幅に向上し、開発者とユーザーにより大きな柔軟性がもたらされます。

名前が示すように、zkEVM はゼロ知識技術とイーサリアム仮想マシン内での証明を使用します。 最も重要なことは、zk-rollups でのスマート コントラクト開発をサポートしているため、これらの強力なスケーリング ソリューションがより有用になります。 zkEVM がなければ、zk-rollups は基本的な送受信機能などの単純なトランザクションに限定されます。

基本的に、完全に機能する zkEVM は、DeFi や NFT を含む完全な Ethereum エクスペリエンスを zk-rollup ネットワークのスケーラブルで安全な環境にもたらします。

効果的な zkEVM は、毎秒数千のトランザクションを安全に処理できます。 これは、20 を超える TPS をクリアするのに苦労している Ethereum メイン チェーンからの大幅な改善です。

zkEVM 分野内の競争は緊張しており、Polygon のような暗号空間の最大の名前のいくつかは、機能する zkEVM を展開する最初の企業の 250 つになろうと奮闘しています。 Polygon チームは、2021 年に Hermez Network を XNUMX 億 XNUMX 万ドルで購入した後、しばらくの間 zkEVM に注目していました。

Polygon はその後、2022 年半ばに Polygon Hermez という名前の zk-rollup ソリューションを開始しました。 これは zk-rollup セクターの重要なマイルストーンを表していますが、Polygon Hermez は支払いの送受信などの単純なトークン トランザクションに限定されています。

　 ポリゴンzkEVM は 2023 年に開始される予定であり、zk-rollup スケーリング ソリューションにより優れたユーティリティとスマート コントラクトのサポートをもたらします。

Matter Lab の zkSync などの他のプロジェクトは、Starknet や Scroll などの著名な競合他社と並んで、世界初の zkEVM をリリースする有力候補です。

zk-rollup は間違いなくよりスケーラブルで安全ですが、Arbitrum のような楽観的なロールアップは、他のレイヤー 2 スケーリング ソリューションよりも多くのユーザーを引き付け、より多くのトランザクションを処理します。 ただし、これは最初の zkEVM の起動で変わる可能性があり、zk-rollups により大きなユーティリティがもたらされます。

Ethereum ネットワークは、採用の拡大と新規ユーザーの流入に対応する準備が整っていません。 Zk ロールアップ スケーリング ソリューションと zkEVM は、ブロックチェーン技術と暗号通貨を以前よりもはるかにアクセスしやすくし、世界中で大規模な採用を促進します。

zk-rollup の世界は競争が激しく、Polygon、Starknet、zkSync などのゼロ知識スケーリング ソリューションに取り組んでいる多くのトップ チームがいます。

Zk-Rollup は楽観的なロールアップよりも間違いなく優れています。なぜなら、zk-proofs を使用してトランザクションを検証し、ネットワークをより高速かつ安全にするからです。

Polygon (MATIC) は、最もよく知られているレイヤー 2 (L2) 暗号および Ethereum スケーリング ソリューションです。 とはいえ、Arbitrum や Optimism などのライバル L2 は、Polygon とトップの座を争う勢いを増しています。

強力なレイヤー 2 スケーリング ソリューションである一方で、Arbitrum ネットワークは zk ロールアップではありません。 Arbitrum は、zk-proof システムを使用してトランザクションを検証する代わりに、すべてのトランザクションが有効であると想定する楽観的ロールアップ フレームワークを使用します。

Polygon ネットワークは、Polygon Zero や Polygon Hermez などの zk ロールアップを含む、さまざまな製品やサービスの本拠地です。