Ouyi OKEx Research Institute: イーサリアム中盤の戦い - ロールアップの真実と虚偽

イーサリアムの誕生以来、そのトランザクション処理能力の低さがイーサリアムネットワークの頻繁なブロックを引き起こし、高いガス料金がイーサリアムエコシステムの発展を大きく制限してきました。このため、イーサリアムの拡大は常に市場の関心を集めてきましたが、DeFiの爆発的な普及を背景に、サイドチェーン、ステートチャネル、プラズマなどのレイヤー2拡張ソリューションでは市場の要求に応えることができず、ロールアップが行われるようになりました。時代の寵児。

もちろん、ロールアップは純粋なレイヤー 2 ソリューションではなく、レイヤー 1 とレイヤー 2 の混合に似ています。データはオフチェーンで計算され、パックされて圧縮され、オンチェーンに保存されます。さらに、データの信頼性と有効性を解決し、資産の安全性を確保するために、Rollup は「有効性証明」を使用する ZK-Rollup と、Plasma の「不正証明」を使用する Optimistic Rollup を開始しました。

一般に、ZK-Rollup と Optimistic Rollup にはそれぞれ長所と短所があり、ZK-Rollup は低コストかつ高速で決済や取引などの非契約分野に適しており、Optimistic Rollup は現時点ではスマート コントラクト アプリケーションに適しています。ただし、ZK-Rollup プロジェクトが Turing-complete EVM を開始するため、将来的には ZK-Rollup が Optimistic Rollup に取って代わる可能性があります。

ただし、Rollupの容量拡張の上限はブロックガス消費量の上限に依存するため、DeFiエコシステムの緊急ニーズを解決するための将来のイーサリアムの短期から中期的な拡張計画にしかなり得ません。長期的には、イーサリアムのスケーラビリティを根本的に解決する必要があります。この問題は、イーサリアム 2.0 シャーディング テクノロジのスムーズな実現にも依存します。

ただし、ロールアップ プロトコルは価値を獲得し、経済的に持続可能であることは注目に値します。 Rollup プロジェクトによって発行されたトークンには、莫大な投資の可能性があることが予測されます。

約 2 年間の休眠期間を経て、イーサリアムのロールアップ拡張計画がついに実現しました。今年 2 月、オプティミズムは資金調達ラウンドの完了を発表し、3 月にメイン ネットワークを立ち上げる予定です。そのメイン ネットワークは Matter Labs の ZkSync でした。も昨年ローンチされ、チューリング完全性をサポートするスマート コントラクトを今年ローンチする予定であり、さらに、業界の注目を集めている別のロールアップ ソリューションである Arbitrum も今年メイン ネットワークでローンチされる予定です。

出典: OKEx 研究所

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ロールアップの夜の終わり、市場も期待と追求でいっぱいです。しかし、実際の状況から見ると、多くの投資家やイーサリアムユーザーはロールアップについて明確に理解していませんが、ロールアップは非常に重要であり、イーサリアムの将来であるということで全体としてはコンセンサスが得られています。

この文の前半は正しく、ロールアップは現在のイーサリアムにとって確かに重要ですが、後半は不正確で、ロールアップはイーサリアムの未来ではありません。より正確に言うと、ロールアップはイーサリアムの短期から中期的な拡張計画を表しているだけであり、ネットワーク混雑の問題を解決するためのイーサリアムにとっては中途半端な戦いであり、長期的にはイーサリアムのスケーラビリティ問題を根本的に解決するために、 Ethereum 2.0 に依存する必要があります。シャーディング テクノロジのスムーズな実装。

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1. イーサリアムの拡大戦争とロールアップの台頭

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出典: Etherscan、OKEx 研究所

ブロックチェーン ネットワークの混雑の解決とパブリック チェーンのスケーラビリティの向上が、徐々に業界の焦点になってきました。主に次の 2 つのカテゴリを含む、さまざまなブロックチェーン拡張スキームも登場します。

オンチェーン拡張スキームはレイヤー 1 スキームとも呼ばれ、主にブロックチェーン自体のトランザクション容量を増やすことによって拡張を実現します。一般的なレイヤー 1 ソリューションには、ブロック容量の増加 (容量 32M の大きなブロックを使用する BCH など)、分離監視 (BTC、デジタル署名をトランザクション データから分離し、元のブロック構造を変更して拡張を実現します)、フラグメンテーション テクノロジ (イーサ) が含まれます。 Square 2.0 では、メイン チェーンの状態と歴史をさまざまなシャードに分割して拡張を実現します)。

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出典: OKEx 研究所

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サイドチェーンに存在する問題を解決し、イーサリアムの拡張を実現するために、イーサリアムの創設者ヴィタリック氏は2017年に「プラズマ」と呼ばれるレイヤー2拡張ソリューションを立ち上げました。 Plasma の特別な特徴は、不正防止メカニズムの設計にあります。Plasma は、特定の基礎となるデータを保管のためにユーザーに送信するため、データの可用性の問題が解決されます。さらに、Plasma には、ハッカーがデータを入手した場合でも「終了期間」の設計が施されています。サイドチェーンの制御を解除して出金しようとする場合、「退出期間」内であれば誰でも証拠を提出して異議を申し立てることができ、異議申し立てが成功した場合は誰も資産を引き出すことができず、運営者にも罰金が科せられます。したがって、データの信頼性、有効性、正確性が確保され、財務上の安全性の問題が解決されます。

ただし、Plasma はサイド チェーンの問題を解決しますが、新たな問題を引き起こします。まず、ユーザーはプラズマ チェーンを監視するために 2 週間ごとにオンラインに接続する必要があります。そうしないと、「終了期間」を逃し、ハッカーが資産を引き出すことができます。ユーザーは、データの可用性を確保するために基礎となるトランザクション データを独自に管理しますが、ユーザーに莫大なストレージ コストをもたらします。したがって、Plasma はユーザーにとって不親切であり、エクスペリエンスは非常に悪いです。 2018 年の大きな弱気市場の状況で、かつてイーサリアム コミュニティの大きな期待に基づいていたプラズマ ソリューションは徐々に放棄されました。

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出典: OKEx 研究所

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同様に、ステート チャネルにも、サイドチェーンとプラズマが直面する問題があります。ステート チャネルは、論理的に明確な所有者を持たないオブジェクト (Uniswap など) を表すことができず、オブジェクトには明確なアセット オーナーが必要です。

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2. ロールアップ原理の分析

Rollup を分析する前に、Plasma の拡張方法を理解しておくとよいでしょう。チェーンの下で、Plasma オペレーターはバッチ処理を待機しているトランザクションを集約してマークル ツリー (マークル ツリー) を生成します。ツリー内の各葉はトランザクションを表すことができます。トランザクション資産の情報、トランザクションが存在しない場合、リーフ値は 0 になります。その後、Plasma はマークル ツリーのルートをメイン チェーンに送信し、同時にマークル ツリーのブランチを保管のためにユーザーに送信します。

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出典: プラズマ白書、OKEx Research Institute

しかし、前述したように、ユーザーは特定の取引情報をオフチェーンに保存するため、データの可用性が低くなり、DeFi アプリケーションには適していません。この目的を達成するために、イーサリアム コミュニティは新しいソリューションを提案しました。それは、トランザクション データを圧縮してチェーン上に置くことです。これが、ロールアップ (集約) ソリューションです。

具体的には、Rollup はトランザクション データをマークル ツリーに圧縮してチェーン上に保存し、同時にマークル ツリーのルート (状態ルート) をスマート コントラクトに保存します。 Rollup オペレーターは、圧縮されたトランザクション セットであるサマリー トランザクションのバッチ (Batch) を公開でき、以前の状態ルートと新しい状態ルート (トランザクション処理後の新しいマークル ツリー ルート) が含まれます。スマートコントラクトはステートルートを確認・更新することで資産の移転を実現します。

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出典: Vitalik.ロールアップに関する不完全なガイド、OKEx Research Institute

画像のメタファーを使用して、大量のムービーを保存したいとします。Plasma は、コンピューターにムービーを保存し、その後、ディレクトリ ファイルのみを U ディスクに保存する方法と似ています。このディレクトリ ファイルのガイドラインに従って、次のことができます。コンピュータ内のムービーの場所を簡単に検索し、ロールアップ方法では、最初にムービーを圧縮してから、すべてを U ディスクに保存します。このようにして、より多くの映画を U ディスクに保存できます。

では、Rollup はどのようにして圧縮を実現するのでしょうか? ---これは主に、次の表に示すように、Nonce、Gasprice、Gas、To、Value、Signature を含むトランザクションのパラメータを圧縮するためのものです。

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出典: Vitalik.ロールアップに関する不完全なガイド、OKEx Research Institute

以前は、トランザクションには 112 バイトのストレージ スペースが必要でしたが、現在は 12 バイトのスペースしか必要とせず、1 バイトのコストは約 16 Gas です。一方、イーサリアムでは、Gas の上限は 1,250 万であり、ロールアップはコスト 50 10,000 Gas、ロールアップ時のトランザクション処理能力は次のとおりです。

(ブロック ガス消費量制限 – ロールアップ ガス消費量) / バイトあたりのガス消費量 / トランザクション内のバイト数 / ブロック生成時間 = (12,500,000 – 500,000) / 16 / 12 /14 = 1 秒あたり 4464 トランザクション

現在、イーサリアムでの送金には約21,000Gasを消費する必要があり、これをすべて送金に使用した場合、イーサリアムの最大トランザクション処理能力は、 ブロックの上限 ガス消費量 / 1回の送金 ガス消費量 / ブロック となります。生成時間 = 12,500,000 / 21,000 /13 = 45 トランザクション/秒

これは、転送シナリオにおけるロールアップの TPS が 100 分の 1 に減少したことを意味します。同様に、Vitalik の計算によると、ERC20 転送および Uniswap アプリケーションのシナリオでは、同じ条件下でイーサリアム TPS を 100 ～ 400 倍に拡張できます。

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3. ZK-Rollup  VS  Optimistic Rollup

まず、有効性証明 ZK-Rollup スキームの実装を見てみましょう。 ZK-Rollup は、ZK-SNARK (簡潔な非対話型ゼロ知識証明、ゼロ知識簡潔な非対話型知識引数) を使用して、トランザクションのセキュリティを確保します。

"ゼロ知識証明 (ZKP)"1980 年代初頭に S.Goldwasser、S.Micali、C.Rackoff によって提案されたもので、証明者は検証者に有益な情報を提供することなく、特定の主張が正しいと検証者に納得させることができます。

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出典: OKEx 研究所

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上記から、ZKP には計算の非対称性があることがわかります。 ZK-Rollup スキームでは、Rollup オペレーターは ZK-SNARK 計算を実行してサマリー トランザクション (バッチ) に入れるために多くのリソースを投資しますが、スマート コントラクト (検証者) はトランザクションのセキュリティを迅速かつコスト効率よく証明できます。 。したがって、ZK-Rollup は、プライバシーを保護しながらデータの真正性を簡潔かつ迅速に検証できるという多くの利点を持っていますが、計算量が多く、技術的難易度が高く、仮想マシンのサポートが難しいという欠点があります。

従来のPlasmaソリューションでは、それによって設計された「不正防止」メカニズムを導入し、取引データの信頼性、有効性、正確性を実現し、資産の安全性を確保しました。オプティミスティック ロールアップは、まさにこのメカニズムに従っています。このタイプのロールアップは、すべての履歴状態のルートと各バッチのハッシュ値を追跡します。バッチのポストステートルートが間違っていることを誰かが発見した場合、バッチの計算が間違っていたという証拠をブロックチェーンに投稿できます。スマート コントラクトは証明を検証し、バッチと後続のバッチをロールバックします。

オプティミスティック氏は、プラズマの不正防止メカニズムを選択しました。これは、プラズマのように長い「終了期間」（約 1 週間）があることを意味し、資本利用の効率が大幅に低下しますが、良いニュースは、DeFi エコシステムが成熟するにつれて、多数の流動性プロバイダーが「出口期間」中にユーザーに資金を提供することで、資金利用の相殺の問題を効果的に解決できます。さらに、最も重要なことは、Optimistic Rollup も Plasma の OVM を継承していることです。これは、Ethereum EVM と互換性のあるスマート コントラクトを Optimistic Rollup ネットワーク上にデプロイできることを意味し、これは DeFi にとって特に重要です。

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出典: Vitalik.ロールアップに関する不完全なガイド、OKEx Research Institute

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4. Rollup の将来と富の機会

上記のことから、他のレイヤー 2 ソリューションと比較して、Rollup はデータのセキュリティとデータの可用性をより確実に保証できることがわかりますが、Rollup は本当にイーサリアムの未来なのでしょうか?

いいえ、ブロックガス消費量の上限がロールアッププランの上限であることは、ロールアップの拡張プランからもわかります。これは、朝のラッシュアワーに地下鉄に乗るのと同じで、地下鉄の車両 (ブロック) に多くの人を乗せるために、より多くの人を車両に押し込みます (圧縮)。ただし、どんなに圧縮しても上限があります。今後もブロックチェーンアプリケーションが開発され続ける中、私たちは最大100倍の拡張だけで満足するのでしょうか？したがって、長期的には、イーサリアムの拡張の将来は依然としてイーサリアム 2.0 シャーディング テクノロジーのスムーズな実現にかかっています。

ただし、イーサリアムの公式計画によると、イーサリアム 2.0 シャーディングの実現は 2030 年まで待たなければならない可能性があります。しかし現在でも、DeFiの人気により、イーサリアムはすでに混雑しており、ガス料金も高額です。数年前のステートチャネルやプラズマなどのレイヤー2ソリューションはDeFiの要件を満たすことができず、シャーディングテクノロジーは遠い目標です。 「過去は説得できず、来るべきものは追うことができない」からこそ、Rollup は当然ながら短期および中期的にイーサリアムの拡大計画に対処する最適なソリューションとなり、イーサリアム 2.0 に向けた中継ぎ役となったのです。

もちろん、Vitalik が Rollup を推進するもう 1 つの理由は、Rollup プロトコルが価値を獲得でき、経済的に持続可能であるということです。

まず経済的価値についてお話しますと、ロールアップによりイーサリアムの混雑が緩和され、ガス料金が削減されます。節約されたコストの一部は、ロールアップ契約の収益 (手数料や MEV など) に変換できます。[1]方法）、経済的に持続可能であること。

では、なぜロールアップは価値を獲得できるのでしょうか?これはロールアップの特殊性に関連しています。データはメイン チェーンに配置され、データの計算のみがチェーンから外れて実行されます。このレイヤー 1 とレイヤー 2 間のハイブリッド ソリューションにより、Rollup はメイン チェーン上の特別な Dapp アプリケーションになります。そのため、Rollup プロジェクトはメイン チェーン上の Rollup プロトコルに基づいてトークンを発行でき、プロトコルの値はトークンを通じて取得できます。

今後数か月以内にロールアップが爆発的に増加した後、多くのロールアップ プロジェクト トークンが発行されることが予想され、プロトコルの経済的価値をトークンに付加する意欲のあるプロジェクトには大きな投資の可能性があります。

[1]注: MEV はマイナー抽出可能価値であり、マイナー (または検証者、選別者など) が生成するブロックにトランザクションを任意に含めたり、除外したり、並べ替えたりする能力を通じて得た利益の尺度を指します。