原題：「Ethereum's Rollup-Centric Future》

オリジナル編集: Unitimes

オリジナル編集: Unitimes

キーポイント

• キーポイント

• 現在のスケーラビリティの問題を軽減するために、イーサリアムは最適なオンチェーンとオフチェーンのスケーリング ソリューションを組み合わせた「ロールアップ中心のロードマップ」に移行しています。

• イーサリアムのオンチェーン拡張スキームであるダークシャーディングは、オプティミスティック ロールアップや ZK ロールアップなどの L2 (第 2 層) 拡張スキームの精力的な開発に十分なデータ スペースを提供します。

• オプティミスティック ロールアップと ZK ロールアップには両方とも欠点があります。ほとんどのオプティミスティック ロールアップはレイヤー間の取り消し待機時間が長いのに対し、ZK ロールアップは多くの場合多くの計算を必要とし、シームレスな構成機能を提供できません。

ロールアップ中心の将来を存続させるために、ロールアップ ソリューションは、実行コストの削減、層間の相互運用性、およびユーザーのプライバシーを優先する必要があります。

スケーラビリティとは、(トランザクション) コストを最小限に抑えながら、ブロックチェーン ネットワークの分散化とセキュリティを犠牲にすることなく、ブロックチェーン ネットワークの速度とスループットを向上させる方法です。イーサリアムは現在スケールできません。過去 2 年間、ユーザー数の増加に伴いイーサリアムの取引コストが高騰し、日常の投資家がネットワークを利用するのはほとんど不可能になりました。

イーサリアムには、オンチェーン スケーリングとオフチェーン スケーリングという 2 つのスケーリングの中核オプションがあります。 「The Merge」に関連して、イーサリアムチームは「ダンクシャーディング」と呼ばれる新しいシャーディング設計を導入し、オンチェーンスケーリングソリューションを導入します。これらの変更は、今後数か月以内に発生すると予想されます。

「合併」の準備を進める一方で、イーサリアムは「ロールアップ中心のロードマップ」に移行している。オンチェーンとオフチェーンのスケーリング ソリューションの長所を組み合わせることを計画しています。

最初のレベルのタイトル

01. ロールアップの簡単なガイド

1) Optimistic Rollups

Arbitrum や Optimism などのオプティミスティック ロールアップ ネットワークでは、すべてのトランザクションが最初から有効であると想定されます。これらのトランザクションの安全性を確保するために、Optimistic Rollups ネットワークではチャレンジ期間 (challenge period) が設けられており、ネットワーク検証者は親チェーン (イーサリアムなど) 上の不正証明 (fraud Proof) を通じてトランザクションの正当性に異議を唱えることができます。オプティミスティック ロールアップは、不正行為が疑われる場合にのみ証明を実行することで、スループットを大幅に向上させ、レイテンシ (トランザクション確認時間) を短縮します。チャレンジ期間は通常 7 日間です。

画像の説明

出典: ethereum.org

チャレンジ期間中、ユーザーは L2 エコシステム内で資産を使用できますが、資産を L1 チェーンに引き出すことはできません。オプティミスティックロールアップにおける引き出し待機期間の長期化に対応して、いくつかの高速引き出しスキームが登場しています。たとえば、ボバ ネットワークは、コミュニティ主導の流動性プールを通じて、エグジット待機期間を数分に短縮しました。

2) ZK-Rollups

StarkNet などのゼロ知識 (ZK) ロールアップ ネットワークはオプティミスティック ロールアップに似ており、これも多数のオフチェーン トランザクションを結合し、それらをバッチでイーサリアム メインネットに送信します。ただし、ZK ロールアップでは、有効であることが証明されるまですべてのトランザクションが有効であると想定するのではなく、有効性証明 (有効性証明) を使用してトランザクションを即座に検証します。これらの有効性証明と圧縮データは、オンチェーン検証のための対応する元のトランザクション パッケージのプロキシとしてイーサリアム L1 に送信されます。

画像の説明

クレジット: サイモン・ブラウン

さらに、ほとんどの ZK ロールアップは、その固有の複雑さのため、通常、EVM と互換性がありません。したがって、イーサリアム開発者がスマート コントラクトを ZK-Rollups スキームに移行することは困難であり、そのため、スマート コントラクト フレームワークを完全に変更せずに、これらの ZK-Rollups スキーム用の一般的なアプリケーションを開発することがさらに困難になります。 ZKSync と zkEVM は最近、EVM 互換の ZK-Rollup ソリューションを Ethereum テスト ネットワークにデプロイし、ZK-Rollup 中心の未来に光をもたらしました。

最初のレベルのタイトル

02. イーサリアムの「ロールアップ中心」ロードマップ

今年のいつか、イーサリアムは「マージ」と呼ばれる、PoW（プルーフ・オブ・ワーク）からPoS（プルーフ・オブ・ステーク）へのコンセンサスメカニズムの移行を経験する予定です。この変更により、イーサリアム ネットワークのエネルギー排出が削減され、ネットワークのセキュリティが向上し、マイナーによる集中化のリスクが軽減されます。イーサリアムの「ロールアップ中心のロードマップ」は、経済的預金として 32 ETH をステークする限り、任意の数のバリデーターをサポートします。

シャーディングは、ブロックチェーンが効率的に処理できるアクティビティの量を増やすオンチェーンの水平スケーリング スキームです。基本的に、イーサリアム ブロックチェーンは、より小さなチェーン、いわゆる「シャード」に分割され、それらは並行して実行され、最終的にはビーコン チェーンを通じて相互に接続されます。各シャード チェーンは、データの可用性をチェックするノードのサブセットを介して実行されます。このシステムにより、誰でも標準の消費者向けハードウェアを使用してネットワーク ノードを実行できるようになり、ネットワークの拡張性が向上します。

従来のシャーディングのようにトランザクションにさらに多くのスペースを提供するのではなく、最新のダンクシャーディング スキームはデータ BLOB にブロック スペースを提供することに重点を置いています。イーサリアム プロトコルは、このデータを解釈しようとするのではなく、これらのデータ BLOB が完全に使用可能であることを確認するだけです。これらのデータ BLOB が完全に利用可能であるとみなされるには、データが失われてはならず、そのデータを使用してロールアップ状態を再構築できる必要があります。このデータ スペースは、高いトランザクション スループットを備えた L2 スケーリング ソリューションをサポートするために使用されます。

Danksharding は、大規模なデータ可用性を提供するデータ レイヤーを形成し、それによってロールアップにデータを公開するための低コストの場を提供します。 Danksharding は、イーサリアムのロールアップ中心のロードマップを実現可能にします。これはイーサリアムを決済およびデータ可用性レイヤーに変え、スケーラビリティを L2 ロールアップの手に委ねます。現在、ロールアップとイーサリアム アーキテクチャを組み合わせることで、現在のイーサリアム トランザクション スループットはわずか 15 ～ 45 TPS ですが、1000 ～ 4000 TPS まで拡張できます。シャード チェーンの導入により、ロールアップのデータ ストレージ容量がさらに拡張され、スループットが 100,000 TPS 以上に増加します。

最初のレベルのタイトル

03. ロールアップ中心の未来

オプティミスティック ロールアップと ZK ロールアップの輝かしい利点は、セキュリティや分散化を損なうことなくイーサリアムのスケーラビリティの問題を解決できることです。これにより、イーサリアムメインネットのネットワーク混雑を軽減しながら、はるかに低い手数料でほぼ即時のトランザクションが可能になります。

ただし、どちらのタイプのロールアップにも、長期的な持続可能性に疑問を投げかける重大な欠点があります。オプティミスティック ロールアップには、不正防止システムのため、1 週間の出金待機期間がかかります。ただし、ZK ロールアップは計算負荷が高すぎるため、現時点では EVM と互換性がありません。前述したように、両方のソリューションの開発者はこれらの問題に取り組んでいます。

イーサリアム エコシステムは、ロールアップ エコシステムが繁栄するための十分な余地を提供します。イーサリアムのロードマップは実験を奨励し、成熟したイーサリアム エコシステム内で最適な L2 ソリューションが繁栄できるようにします。それぞれの欠点に加えて、将来のロールアップの展開では、トランザクションコストの違い、イーサリアムのシャーディングエコシステムの断片化、プライバシーの懸念に対処する必要があります。

1) コスト

スケーラブルなブロックチェーンは、トランザクション コストを犠牲にすることなく、トランザクション (トランザクション) 量の増加をサポートできる必要があります。前述したように、オプティミスティック ロールアップと ZK ロールアップは両方ともこの問題を解決しますが、両者をどう比較するのでしょうか?

ZK ロールアップでは、有効性の証明を実行する際に多大なコストが発生する可能性があります。ただし、手順が改善されると、ZK-Rollup ネットワークの各トランザクション バッチに含まれるトランザクションの数が増加し、トランザクションあたりの限界費用が減少します。長期的には、ZK-Rollup は有効性の証明にかかる初期固定コストを克服します。

理論的には、オプティミスティック ロールアップのトランザクションはほぼコストがかからないはずです。 ZK ロールアップとは異なり、オプティミスティック ロールアップには、バックエンドでの大量の計算やデータ圧縮 (トランザクション コストがさらに増加する可能性があります) がありません。通常、オプティミスティック ロールアップのオペレーターは、不正行為の証明を実行するコストが発生します。ただし、非圧縮データをイーサリアムにポストバックすると、トランザクションコストが増加します。さらに、オプティミスティック ロールアップのトランザクション コストは、これらのソリューションに不正行為の証明がまだ完全に導入されていないため、現在予想よりも高くなっています。

イーサリアム シャード チェーンでは、ロールアップ スキームのトランザクション コストは現在の状況よりも大幅に低くなるはずです。理論的には、ZK ロールアップがトランザクションあたりの限界コストを削減し続けることができれば、オプティミスティック ロールアップと ZK ロールアップのコストの差は非常に小さくなるはずです。

2) 断片化

暗号通貨エコシステム全体が断片化の影響を受けています。ほとんどのプロトコルはサイロで運用されており、業界全体は比較的細分化されています。ブロックチェーン間での資産の移動は、特に新規ユーザーにとって複雑で直感的ではありません。

多くのロールアップ ネットワークには、繁栄しているものの孤立した L2 エコシステムがあります。 Ethereum プロトコル内のコンポーネントは簡単に接続できるため、開発者は Arbitrum と Optimism でアプリケーションを急速に構築しています。ただし、ユーザーがこれらのシステムに資産を配置すると、その資金を別のプラットフォームに再送金することが困難になることがよくあります。 Hop や Connext のような「クロスレイヤー ブリッジ」と「クロスチェーン ブリッジ」は、流動資産の相互運用性の問題の一部を解決するのに役立ちます。ユーザーは、比較的迅速かつコスト効率よく、あるプラットフォームから別のプラットフォームに資産をシームレスに転送できます。

クロスチェーン ブリッジは、L1 スマート コントラクトで資産をロックし、特定のバージョンのトークン資産を別のブロックチェーンまたはロールアップに送信し、その逆も同様です。 EVM 互換性がなければ、クロスチェーン ブリッジのセキュリティは基盤となるブロックチェーンのセキュリティに依存しなくなるため、ユーザーは暗号資産の制御を放棄する必要があります。 Ethereum から EVM 互換性のないロールアップ (Loopring や StarkNet など) に資産を転送するには、ユーザーは集中取引プラットフォームからトークン資産をロールアップに送信するか、ガス料金を支払って資産をロールアップ自体に送信することができます。後者の場合、これらのアセットはその L2 ロールアップに存在します。

イーサリアムからロールアップまでのチェーン全体の資産をブリッジする場合、L2 ブリッジは、今年初めの市場低迷以来、合計 TVL (ロックされた合計値) の観点から減少しています。 Arbitrum、Optimism、Boba などのオプティミスティック ロールアップは、引き出し待機期間が長いにもかかわらず、累計ブリッジ TVL の点で現在トップを走っています。 zkSync はこの分野ではかなり新しいロールアップですが、EVM 互換性を持つ数少ない ZK ロールアップの 1 つです。

同様に、PoS ベースのイーサリアムの世界では、ロールアップの相互運用性に関していくつかの問題があります。 「相互運用性ブリッジ」は、ロールアップ中心のイーサリアムエコシステムにおいて重要なインフラストラクチャコンポーネントになります。これらは、サイロ化されたロールアップ エコシステムを防ぎ、構成可能性を維持し、断片化した流動性を緩和するために取り組みます。これらのブリッジは、ロールアップ間の通信と資産の移行に必要です。

イーサリアムのロールアップ中心のエコシステムは、現在のブロックチェーン アーキテクチャの実験と進化を促進します。現在、EVM の互換性によりロールアップ フレームワーク内での開発が制限され、スマート コントラクトで革新する自由が制限されています。 EVM 互換性は時代遅れの機能となり、コンポーザビリティを重視した将来の開発に置き換えられる可能性があります。

短期的には、Optimistic Rollups はイーサリアム エコシステムの主要なスケーリング ソリューションです。 EVM 互換性には既存の利点があり、アプリケーションに必要な構成可能性が与えられます。ただし、時間の経過とともに、トラストレスな出金待機期間の短縮、スループットの向上、優れたデータ圧縮、トランザクションの限界コストの削減などのいくつかの要因により、ZK ロールアップへの移行は自然に行われるでしょう。

3) プライバシー

ブロックチェーンは本質的にパブリックであり、完全な透明性を通じて現場に信頼を提供します。いつでも、誰でも Etherscan にアクセスして、誰がどのような契約を交わし、どれだけの金額が関与しているのかを確認できます。ウォレット アドレスは匿名のプライバシー ソリューションですが、ソーシャル メディア プラットフォームは、パブリック ID を対応するウォレットにリンクする機会を提供します。

一方、現在のTradFi（伝統的金融）システムは完全に非公開であり、人々はお互いの財務状況を閲覧することができません。データプライバシーが主流の問題となっている時代において、個人投資家、特に企業が個人情報を共有したり財務記録に結び付けたりすることに消極的になる理由は簡単に理解できます。暗号空間は現在の Web2 と同じくらいプライベートである必要があり、そうでなければ、率直に言って、長期的に採用される可能性はありません。

では、開発者はセキュリティを損なうことなく、公開トランザクションから個人を特定できる情報を正確に削除するにはどうすればよいでしょうか?

ZK-Rollups の利点は、データ圧縮機能にあります。前述したように、ZK-Rollups はすべてのトランザクション データをオフチェーンで検証し、検証された証明と圧縮されたトランザクション データをイーサリアム メインネットに公開します。 Ethereum バリデーターは、トランザクション バッチ内のデータを解釈する必要はなく、L2 スキームがデータを検証したことを確認するだけです。

プライバシーを重視した ZK ロールアップは、バンドルするトランザクション データから識別可能な情報を削除し、適切な情報のみを公開します。たとえば、Aztec は、取引データを関連する取引当事者から完全に分離するために、ロールアップ スキームに仮名システムを作成しました。ユーザーは匿名でトークンを送受信し、今後の Aztec Connect ブリッジを通じて分散アプリケーションと対話できます。

ただし、このプライバシー機能の向上には代償が伴います。ロールアップは以前のようにトランザクション リストを処理できません。 Aztec は、ZK 証明のリストを検証するために 2 番目のゼロ知識証明 (つまり、現在は ZK-ZK-Rollup) を導入し、各証明はプライベート トランザクションを検証します。 Polygon は、エンタープライズ向けのプライバシー ロールアップである Polygon Nightfall を開始しました。これは、ZK プライバシー ロールアップに加えてオプティミスティック ロールアップを実行します。

オプティミスティック ロールアップはすべてのトランザクション データを親チェーンに公開するため、ZK ロールアップではプライベート トランザクションを有効にする方が簡単です。ただし、プライベート トランザクションに対してオプティミスティック ロールアップを有効にするオプションもあります。 Tornado Cash の例に倣い、送信元アドレスと宛先アドレスの間のオンチェーン リンクを切断することもできます。現在のオプティミスティック ロールアップは、Aztec などのプライバシー指向の ZK ロールアップを L3 (第 3 層) としてホストできます。将来の展開では、Polygon Nightfall などのソリューションを組み合わせて、ZK-Rollup を実装してプライベート トランザクションを検証することもできます。

最初のレベルのタイトル

04.最後に書く

現在の市場では、Optimistic Rollups ソリューションが ZK-Rollups よりも優れています。一般に EVM と同等であるオプティミスティック ロールアップは、アプリケーションに必要な構成可能性を備えており、複雑なオフチェーン計算がないためよりシンプルです。長期的には、製品の適合性の向上に基づいて ZK-Rollups の技術が向上し続ければ、L2 Rollup 競争に勝つ可能性があります。 EVM 互換ソリューションがさらに登場するにつれて、ZK ロールアップはよりコスト効率が高く、前例のないトランザクション プライバシーを活用し、より調和のとれたクロスチェーンおよびクロスレイヤー ブリッジング エクスペリエンスを実現するはずです。

ロールアップ中心のロードマップに焦点を当てた L1 ブロックチェーンはイーサリアムだけではありません。 Tezos、NEAR、Celestia は、ある種のロールアップ指向のブロックチェーンに移行しました。また、現在のL1競争は近い将来になくなることはないかもしれない。これらの L2 エコシステムは相互に競合するだけでなく、L1 エコシステム (Solana など)、さらには L2 サイドチェーン (Polygon など) とも競合する必要がある場合があります。