ブロックチェーンのモジュール性の徹底探求: ロールアップの導入と応用

特邀专栏作者

2022-01-24 13:38

この記事は約11846文字で、全文を読むには約17分かかります

ブロックチェーンのモジュール性とブロックチェーンエコシステムの将来について詳しく説明します。

原作者: ベン・ハーベイ

10月26日、私はデビッド・ホフマン氏とライアン・ショーン・アダムス氏が主催する、ブロックチェーンのモノリスとブロックチェーンのモジュール化に関するバンクレスのライブポッドキャストを聴きました。これら 2 つの用語の意味がわからなくても大丈夫です。ブロックチェーンのモジュール性の概念には私も衝撃を受けたため、いくつかの記事に分けて説明することにしました。ブロックチェーンモジュールはブロックチェーンテクノロジーの未来を表しており、将来ブロックチェーンエコシステムをマスターしたい場合は、ブロックチェーンモジュールを理解することが重要です。このブログの目的は、皆さんが私と一緒に学ぶことです。そのため、ブロックチェーンモジュールとは何なのか、なぜ重要なのか、そしてブロックチェーンモジュールにどのように投資するのかを明確に理解できるように、関連するすべての概念を基本にまとめて説明します。。

ブロックチェーンのモジュール性を完全に理解する前に、(1) ロールアップと (2) シャーディングという 2 つの重要な概念を理解する必要があります。この記事では、ロールアップとは何なのか、どのように機能するのか、そして将来的にはどうなるのかなど、ロールアップに焦点を当てます。近い将来、シャーディングに焦点を当てた記事が作成される予定です。その後、ブロックチェーンのモジュール性とブロックチェーンエコシステムの将来について説明するために、すべてをまとめた記事でこの 3 部構成の記事シリーズを完成させます。

ブロックチェーンの不可能な三角形とレイヤー 2 の誕生

基本的に、ブロックチェーンは「不可能な三角形」として知られる 3 つの大きな問題に直面しています。これは、すべてのブロックチェーンが分散化、スケーラビリティ、セキュリティの間で直面するトレードオフを指します。ブロックチェーンは、3 番目のブロックチェーンを犠牲にして 2 つのブロックチェーンに対してのみ最適化できます。明らかに、セキュリティはブロックチェーンにとって最優先であるため、分散化やスケーラビリティの点で妥協が生じることがよくあります。

分散化が重要なのはなぜですか?

分散化がなぜ重要なのか疑問に思われるかもしれません。これは誤解されることが多く、web3 は政府の検閲に抵抗するために分散化を推進しているとよく言われます。実際、これは分散化が重要である主な理由ではありません。その答えは主にイノベーションを刺激することにあります。

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一元化されたプラットフォームのライフサイクル

集中型プラットフォームが S 字カーブのライフサイクルのピークに達すると、プラットフォーム参加者との関係の性質はプラスサムからゼロサムに減少します。一般的に言えば、これは、集中型プラットフォームがユーザーからデータを抽出して収益化することに変わり、そのプラットフォーム上で開発された補完的なビジネスと注目を集めるために競争することを意味します（たとえば、Twitterはサードパーティ顧客のサポートを打ち切ります）。これは、イノベーションとこれらのプラットフォームの継続的な成長にとって悪いニュースです。

過去 10 年間、私たちはこのライフサイクルが Facebook、Twitter、Microsoft、YouTube、Google などの複数のプラットフォームにわたって展開されるのを見てきました。これらはまさに、今日のインターネットを基本的に所有しているプラットフォームです。結局のところ、これにより起業家、開発者、投資家はこの種のプラットフォームに警戒するようになり、多くの人が集中型プラットフォームとのパートナーシップを拒否します。強力な集中プラットフォームが自分たちの作品をこれほどまでに管理しているのに、なぜこのようなことをするのでしょうか?なぜ彼らの作品が持ち去られる危険にさらされているのでしょうか?コンテンツクリエイターが YouTube でブランドを構築したが、制御できないレコメンデーションアルゴリズムによって視聴者が半減したり、開発者が Facebook プラグインとしてグローバルコミュニティとのゲームを構築したものの、最初のページが Facebook によって削除されたりしたことを考えてみてください。 . スリーパーティクライアント API。それに加えて、セキュリティ侵害に対して脆弱であり、データとプライバシーの制御を放棄しているユーザーの観点から見ると、一元化の問題にも直面します。

一方、分散型プラットフォームには検閲のリスクがありません。起業家や開発者は、自由と良心を持って構築できます。これは、インターネットの第一時代 (1980 年代から 2000 年代初頭) と密接に関連しています。当時、インターネットサービスは主に、インターネットコミュニティ自体が所有するオープンソースプロトコルに基づいていました。規制によれば、分散型プラットフォームはユーザーや開発者から価値を引き出すことはできませんが、ユーザーや開発者が価値を生み出すことは可能です。これを確立するために、Google は自社を「悪であってはいけない」というモットーに関連付けていますが、分散型プラットフォームでは、これが「悪であってはいけない」にさらに一歩前進します。

これはすべて素晴らしいことのように聞こえますが、分散型プラットフォームには説得力のある主張があると思いますが、実際に分散型プラットフォームが勝つのでしょうか、あるいは現実にそうなるでしょうか?インターネットの最初の時代は、分散型オープンソースプロトコルによって勝ち取られました。第 2 の時代は、Google、Youtube、Twitter などの集中型アプリケーションが主流になります。インターネットの第 3 時代は分散化されるのではないかと思います。理由は簡単です。それは開発者の選択だからです。上記の理由で集中型プラットフォームでの開発を拒否されていた起業家や開発者が、イーサリアムのような分散型プラットフォームでの開発に群がるようになっています。起業家や開発者がいなかったら、インターネットの第 3 時代はどうなるでしょうか?確かに、集中型プラットフォームは開発者に単純にお金を支払うことができるかもしれないと主張するかもしれませんが、私の意見では、分散型プラットフォームでの開発を上回ることはできず、完全に無料のプラットフォームのイノベーションの速度に匹敵することは確実に不可能です。起業家がマッチします。これは、インターネット分散化の第 3 時代を象徴するものであることを考えると特に当てはまります。起業家は猛烈なスピードで資金を調達できるため、集中プラットフォームの影響が軽減され、開発者コミュニティに簡単に資金を支払うことができます。

ブロックチェーンテクノロジーは、究極の Web3 プラットフォームの育種地です。ここではサードパーティの関与は必要なく、非効率性は大幅に排除されます。起業家、開発者、投資家がこれらのブロックチェーンプラットフォーム上に構築することを奨励する場合は、それらを分散化する必要があります。このトピックについてさらに詳しく知りたい場合は、この記事を読むことを強くお勧めします。

分散型ブロックチェーンは、イノベーション、ユーザーのプライバシー、データ所有権の観点からは理にかなっています。残念ながら、これはブロックチェーンの不可能な三角形におけるスケーラビリティを放棄することを意味します。

ブロックチェーンのコンポーネント

これらのブロックチェーンのかつての仕組みでは、誰かがトランザクションを投稿すると、マイナーがそれを検証してブロックチェーン上に公開しましたが、ネットワーク内の他のマイナーもすべてそれを検証する必要がありました。分散型ネットワークには潜在的に多数のマイナーが存在することを考えると、これは明らかに非効率で無駄な作業が多いことを意味します。

ただし、分散化、セキュリティ、およびスケーラビリティはブロックチェーンの単なるプロパティであり、そのブロックチェーンを構成するコンポーネントによって決まります。基本概念として、(1) コンセンサス、(2) データの可用性、および (3) 強制のコンポーネントの概要を説明することが重要です。コンセンサス部分では、ネットワークノードによるトランザクションの集合的な検証が必要であり、ブロックチェーンに保存されているデータのセキュリティと信頼性が提供されます。データの可用性とは、決済層がブロックチェーン上のトランザクションで利用可能であることを保証するデータ (送信状態、保持状態など) を指します。実行とは、ブロックチェーンを新しい情報で更新するために必要な計算を指します。

つまり、コンセンサス部分は、ブロックチェーン上のトランザクションの記録が合意され、保存される場所です。データ可用性コンポーネントは、ブロックチェーンがいつでも追加データを追加できるスペースです。実行コンポーネントは、新しいトランザクションが検証されて永久レコードに書き込まれる前に、ブロックチェーンに登録される場所です。

レイヤ 2 スケーリングソリューションの開発は、ブロックチェーンの不可能な三角形の解決策になります。レイヤ 2 プロトコルは、決済層が分散化とセキュリティを最適化できるようにする、イーサリアム決済層のスケーリングソリューションとみなすことができます。この記事の後半では、さまざまな種類のスケーリングソリューションとその仕組みについて詳しく説明します。レイヤ 2 スケーリングソリューションは、ブロックチェーンの実行コンポーネントと (場合によっては) データ可用性コンポーネントに完全に焦点を当てています。分散化機能とセキュリティ機能を活用するには、コンセンサス部分は基本的に調整層と共存する必要があります。

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レイヤ 2 プロトコルの合計ロック位置

スケーリングソリューションには、ステートチャネル、プラズマ、サイドチェーン、ロールアップに至るまで、さまざまな種類があります。この記事では、状態チャネル、プラズマ、サイドチェーン、キャプチャスケーリングソリューションに固有の制限があるため、ロールアップに焦点を当てます。ブロックチェーンの 3 つのコンポーネントのコンテキストにおいて、Rollup は主に実行層に焦点を当てています。

ロールアップタイプ

ロールアップは、トランザクションをバンドル、圧縮し、検証のためにコンセンサス層に送信するためのソリューションです。複数のトランザクションを同時に検証することで効率が大幅に向上し、セキュリティを犠牲にすることなくイーサリアムを 1 秒あたり 15 トランザクションから 1 秒あたり 3000 トランザクション (TPS) 以上に増加させることができます。

基本的に、ユーザーはトランザクションをレイヤー 1 マイナーに送信するのではなく、ロールアップサーバーに送信することで、それらのトランザクションが有効であることを検証します。したがって、トランザクションの実行はイーサリアムメインチェーンの外部で行われますが、これらのロールアップはトランザクションデータをイーサリアムメインチェーンに公開します。トランザクションをメインチェーンにパブリッシュする場合、トランザクションはレイヤー 1 のセキュリティプロパティを継承します。

ロールアップには、セキュリティモデルが異なる 2 種類があります。(1) オプティミスティックロールアップと (2) ゼロナレッジ (ZK) ロールアップです。

Optimistic Rollup

Optimistic Rollup は数百の転送をバンドルし、オンチェーンで必要な最小限の情報のみを証拠なしで公開します。これは基本的に、詐欺行為や悪意のある行為が行われていないことを前提としているため、「楽観的」という名前が付けられています。オプティミスティックロールアップは、転送またはステータスに異議がある場合にのみ証拠を提供します。

Optimistic Rollup の利点には、明らかなスケーラビリティの向上に加えて、EVM と確実な互換性も含まれます。つまり、Ethereum Layer 1 で実行できることはすべて Optimistic Rollup で実行できることになります。

ただし、詐欺の可能性があるため、オンチェーントランザクションの待ち時間が長くなる可能性があります。オプティミスティックロールアップから資産を引き出すには、不正行為が検出され解決されるまでの時間がかかるため、約 1 週間待つ必要があります。詐欺行為や悪意のある行為が行われていないと仮定すると、これは本質的な問題です。

Optimistic Rollup のもう 1 つの欠点は、署名やオラクルデータなどのすべての証人データをチェーン上で公開する必要があることです。これにより、特にゼロ知識ロールアップと比較して、スケーラビリティが制限されます。これについては後で説明します。

大規模なオプティミスティックロールアッププロトコルには、Arbitrum と Optimistic が含まれます。これらについては、この記事の後半で説明します。

ゼロナレッジロールアップ

ゼロナレッジ (ZK) ロールアップは、ゼロナレッジ技術を利用してプライバシーを統合するという点でオプティミスティックロールアップとは異なります。知識ゼロとは、証明に必要な情報を開示せずに、他の当事者に何か (取引または状態) を証明できる能力を指します。

トランザクションをレイヤー 1 マイナーに送信する代わりに、ユーザーはトランザクションを実行するロールアップサーバーにトランザクションを送信します。 ZK ロールアップで使用される最も一般的な検証証明は、ZK-SNARKS と ZK-STARKS の 2 つです。ZK-STARKS については後のセクションで説明します。次に、トランザクションの有効性の証明として ZK-SNARKS (ゼロ知識の簡潔な非対話型知識引数) を生成し、レイヤー 1 メインチェーンに公開します。 ZK-SNARK とは何なのか、そしてどのようにして誕生したのかに興味がある場合は、この短い記事を読むことを強くお勧めします。これらの証拠は迅速かつ説得力をもって生成され、驚くべきスピードで検証されます。コンテキストとして、数百のトランザクションをプルーフにまとめることができ、検証には約 5 ミリ秒かかります。

このテクノロジーのゼロ知識機能を活用することで、レイヤー 1 マイナーはトランザクション内のデータが何であるかを決して知りません。ロールアップマイナーのみがトランザクションデータを知っています。これは、パブリックブロックチェーン上であってもデータをプライベートにできることを意味するため、非常に興味深いテクノロジーです。これは、料金を支払っている特定の企業などを非公開にしたい可能性がある Apple のような企業にとって非常に重要です。

ZK ロールアップでは、ZK ロールアップ契約で受け入れられた ZK-SNARK 証拠によって資産がすでに検証されているため、資産の出金に遅延はありません。これは、Optimistic と ZK Rollup の主な特徴の違いの 1 つです。

上で述べたように、ZK ロールアップの利点には、最終時間が短縮され、オプティミスティックロールアップよりも経済的攻撃が少ないことが含まれます。ただし、ZK-SNARK 証明は計算量が多く、オンチェーンアクティビティがほとんどまたはまったくないアプリケーションには価値がない可能性があります。

この記事の後半では、メインネット上の 4 つの主要な ZK ロールアッププロトコルについて説明しますが、ZK ロールアッププロトコルの完全なカタログについては、このリンクをチェックしてください。

ここで注目すべき点は、現在、ほとんどの ZK ロールアップが実際には ZK テクノロジーのプライバシー面を利用していないということです。代わりに、スケーラビリティの側面に焦点を当てています。つまり、証明はネイティブの計算よりもはるかに小さくでき、検証をより重視しています。

Optimistic と ZK Rollup の技術比較

イーサリアムの共同創設者であるヴィタリック・ブテリン氏は、ロールアップ技術とオプティミスティックと ZK ロールアップの比較について詳しく書いています。以下は、テクノロジーの比較に基づいた両方のテクノロジーに対する Vitalik の見通しです。

一般に、私の個人的な意見は、短期的には一般的な EVM 計算ではオプティミスティックロールアップが勝つ可能性があり、単純な支払い、為替、その他のアプリケーション固有のユースケースでは ZK ロールアップが勝つ可能性がありますが、中長期的にはZK-SNARK テクノロジーの改善により、ZK Rollup はあらゆるユースケースで成功します。 —ヴィタリック・ブテリン

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ロールアップタイプ間の複雑なトレードオフ

現時点では、オプティミスティックロールアップは ZK ロールアップよりも実用的ですが、ZK ロールアップは単純に複雑さが少ないため、ユーザーに大きなメリットを提供する可能性があることは明らかです。この記事の次のセクションでは、各ロールアップタイプの将来のロードマップについて説明します。

ロールアップの未来

どちらのロールアップタイプも現在、ネイティブのイーサリアムチェーン実行レイヤーを上回る利点を提供していますが、改善または完全に開発する必要があるいくつかの困難な側面があります。

課題

EVM は Ethereum Virtual Machine の略で、ブロックチェーン上のあらゆる種類のタスクを計算する大型の分散型コンピューターと考えることができます。これは本質的にイーサリアムの運用構造全体の基礎であり、スマートコントラクトの実行と展開を実行します。

EVM 互換性とは、Rollup チェーンなどの別のチェーンが、そのチェーン上に Ethereum スマートコントラクトをデプロイできることを意味します。したがって、EVM 互換性がなければ、別のチェーンでイーサリアムスマートコントラクトを実行することは不可能です。 EVM の互換性は明らかに非常に有益です。これは、すでにイーサリアム上にデプロイされているプロジェクトが、Uniswap などの DeFi 大手を互換性のあるチェーン上にデプロイできると考えていることを意味するためです。これは、ユーザーがイーサリアム実行モジュールに対して大きな競争上の優位性を持っている場合、互換性のあるチェーンが実行モジュールにユーザーを引き付けることが比較的簡単であることを意味します。これは、イーサリアムコミュニティ内の開発者の規模を考慮すると、互換性のあるチェーンにとっても大きな利点です。 EVM と互換性があることでこのコミュニティを活用することで、互換性のあるチェーンは、前述の開発者の採用とネットワーク効果、さらには将来につながるイノベーションから恩恵を受けることができます。

EVM 互換性のマイナス面は、複雑さとそれに伴うセキュリティ脆弱性のリスクに起因します。一般に、Rollup では EVM 互換性の開発が遅れているのはなぜでしょうか。しかし、特に Optimistic Rollup では、いくつかの画期的な進歩がありました。これについては後で説明します。

ロールアップのもう 1 つの課題、そして実際に私が今後の展開に最も興奮しているのは、ズバリ「法定通貨への参入」です。「法定通貨」とは、米ドル、英国ポンド、日本円などの伝統的な通貨を指します。「オンランプ」とは、暗号通貨と引き換えに法定通貨を直接交換できるサービスを指します。このサービスは現在、通常、Coinbase や Binance などの集中取引所 (CEX) でホストされています。

これまでのところ、従来の銀行口座から法定通貨を取得して暗号通貨の世界に参入することが難しいという理由だけで、暗号通貨を購入するプロセスにはいくつかのボトルネックがありました。分散型取引所 (DEX) とやり取りしたい場合、通常は法定通貨を CEX に入金し、その後暗号通貨に交換する必要がありますが、選択したウォレット (例: MetaMask ) にのみ交換し、そこからやり取りします。あなたの選択したDEXで。これは明らかに少々面倒であり、ユーザーエクスペリエンスを大幅に低下させます。特に、Dharmaと呼ばれるプロジェクトがあり、これはイーサリアムとUniswapのような分散型取引所の間で法定通貨をシームレスに移動できるイーサリアム上の唯一のイーサリアムウォレットであり、Polygonはより低料金のサイドチェーンです。ただし、このソリューションは Bank of America でのみ機能し、比較的新しいものです。

ロールアップの課題はさらに厳しい。ロールアップ中に暗号通貨を操作するには、暗号通貨を選択したウォレットに入れるというボトルネックに直面し、そこから暗号資産をロールアップ自体にリンクする必要があります。これはユーザーエクスペリエンスが非常に悪く、多くの忍耐が必要です。特に、法定通貨交換ソリューションの Ramp は最近、Zk Rollup の zkSync との提携を発表しました。この問題については、この記事の後半で説明します。

私は、従来の銀行口座から直接ロールアップへの直接法定通貨変換が大量に導入されると、使用量が大幅に増加すると信じています。これが、私がその開発に非常に興奮している理由です。強化されたユーザーエクスペリエンスは、間違いなくユーザーにレイヤー 1 と直接対話しない理由を与え、レイヤー 1 からレイヤー 2 へのマークアップの大規模な移行を実行して、レイヤー 1 の実行を可能にするでしょう。コンセンサスとセキュリティに重点を置きます。これがモジュール式ブロックチェーンの採用の本当の始まりとなります。

最低の手数料率を達成するには、トランザクションを最大限にレイヤー 1 チェーン上で決済する必要があることにも注意してください。これは、ロールアップ全体で多くのトランザクションに料金を均等に分配するためです。したがって、ロールアップ料金は、レイヤー 1 料金の積、またはロールアップ需要の積として見ることができます。したがって、手数料削減の可能性を真に実現するには、イーサリアムよりも高いレベルの需要が必要です。これは規模の経済とよく言われますが、次の証拠金取引の証拠金取引コストが下がることを意味します。

これは卵が先か鶏が先かのシナリオを生み出し、ユーザーは手数料を大幅に下げるよう求められますが、それは手数料が大幅に引き下げられた場合に限ります。しかし、これは特に問題ではないと思います。実際、これは、通常、限界取引ごとにコストが高くなるブロックチェーンの従来のコスト構造を逆転させるため、画期的です。これは、オプティミスティックロールアップがすべてのトランザクションに常に署名を含める必要があり、別のコスト要素が追加されるため、ZK ロールアップがオプティミスティックロールアップよりも優れている例でもあります。一方、ZK Rollup は署名を必要とせず、データ圧縮が優れているため、優れたスケーラビリティの可能性が得られます。

既存の楽観的プロジェクト

Aritrum

最初に説明するオプティミスティックロールアップは、Offchain Labs によって開発されたオプティミスティックロールアッププロトコルである Arbitrum です。 Arbitrum は、メインネットネットワーク Arbitrum One として知られる、2021 年 8 月にイーサリアムメインネットに完全にリリースされます。完全な立ち上げと同時に、Lightspeed Venture Partners は Offchain Labs への 1 億 2,000 万ドルの資金調達ラウンドを主導しました。

Arbitrum はすべての EVM 言語をサポートし、特別なアダプターなしですべての Ethereum ツールをネイティブにサポートするため、EVM と完全に互換性があります。これには、スマートコントラクトと dApps の展開が含まれます。ただし、開発者やユーザーには公開されていませんが、これはすべて Arbitrum 仮想マシンのおかげで可能です。

この EVM 互換性により、これまでのところ、DeFi 大手の Uniswap、SushiSwap、Aave、Curve、1Inch など、イーサリアムエコシステム内の最大規模の dApps のいくつかが Arbitrum にデプロイできるようになりました。ウォレット、dApps などのエコシステムの完全なリストは、このリンクでご覧いただけます。これらの展開の結果、ネットワーク上にロックされる合計価値は 26 億 5,000 万ドルを超えます。

スループットの観点から見ると、Arbitrum One の理論上の最大 TPS は 40,000 ですが、実際には現在記録されている最高 TPS は約 49 です。 Ethereum メインネットと比較した Arbitrum One の使用の費用対効果は、転送の種類に大きく依存します。たとえば、通常の転送の場合、Arbitrum One の費用は Ethereum メインネットの料金の約 36% ですが、Uniswap v3 トランザクションの費用は約 6.9% です。

Optimistic

Optimistic は、今日説明する 2 番目の Optimistic ロールアップで、2021 年 7 月にメインネットでリリースされます。開始以来、Optimism はロックされたボリュームで 4 億 6,600 万ドルを蓄積し、220 万ドルを超える取引を処理しました。

Optimism によると、同社の Optimistic Rollup ソリューションは、イーサリアムメインネットとの取引時にガス料金を 1 億ドル以上節約するのに役立ち、ミリ秒以内に取引でき、手数料を 10 ～ 100 倍節約できると述べています。ネットワーク自体には 100,000 を超える一意のウォレットアドレス (ユーザー) があります。

2021 年 11 月に、Optimism は Optimistic Ethereum 上で同等の EVM を稼働させ、以前に使用されていた Optimistic Virtual Machine ソリューションを置き換えます。 EVM の同等性は Ethereum スタックに完全に準拠しています。もちろん、すべてのデバッガー、ツールチェーン、ノード実装でスマートコントラクトと dApps を展開できます。

この EVM の同等性により、イーサリアムエコシステムの多くの主要プレーヤーが Optimism ネットワークにデプロイできるようになります。これらの主要企業には、Uniswap、Synthetix、1Inch が含まれますが、これらに限定されません。

現在、楽観主義は詐欺の証拠なしに機能していることは注目に値します。つまり、オプティミスティックロールアップの技術的な側面がまだオンになっていないことを意味します。

既存の ZK ロールアッププロジェクト

StarkNet

私が触れる最初の ZK ロールアッププロジェクトは StarkNet で、これは StarkWare のイーサリアムメインネット ZK ロールアップです。 StarkNet Alpha (StarkNet の未監査バージョン) は、2021 年 11 月 29 日にメインネットで起動され、2020 年 6 月にテストネットにデプロイされました。これは、テストとデバッグのために、基盤となるソフトウェアの新しいバージョンを搭載したブロックチェーンの一目瞭然のインスタンスです。

StarkNets の前身である StarkEx は、2020 年 6 月にメインネット上で開始され、一般的なスマートコントラクトのサポートを提供します。 StarkEx にデプロイされているアプリケーションは、dYdX、ImmutableX、DiversiFi、および Sorare です。これまでに 6,500 万件のトランザクションを処理し、4 つのプロトコル全体での累積トランザクション量は 2,150 億ドルに達します。 StarkEx ネットワークは、トランザクション手数料レートが 9,000 TPS、転送手数料レートが 18,000 TPS であることも示しています。これは、イーサリアムメインネット実行層トランザクションのスケーラビリティの約 600 倍の増加に相当します。

StarkNet は、その印象的な前任者の道をたどり、完全に構成可能なネットワーク上で汎用スマートコントラクトを提供します。構成可能性とは、アプリケーションが相互に調整、開発、相互接続できる能力を指します。その他の StarkNet 契約および L1 経由<>L2 メッセージングのレイヤー 1 コントラクトはすべて、この構成可能性をサポートしています。また、StarkNet はパーミッションレスになります。これにより、dApp は、ネットワーク上に展開するためのパーミッションを必要とせずに、無制限の規模で計算に StarkNet を利用できるようになります。ただし、現在 StarkNet Alpha はホワイトリストに登録された dApp でのみ利用できます。

ZK Rollup と競合するという点での StarkEx と StarkNet の最大の利点の 1 つは、ZK-STARK (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge) テクノロジーです。 ZK-SNARK と ZK-STARKS はどちらも、ユーザー間の通信に必要な情報量を削減するため、プライバシーを強化するテクノロジーです。また、非特化システムの完全な情報が含まれていないため、ネイティブのイーサリアム実行モジュールよりも高速に証明を検証できるため、ソリューションの拡張性も備えています。ただし、ZK-SNARKS には信頼できるセットアップフェーズが必要ですが、ZK-STARK は公的に検証可能なランダム性を使用して、トラストレスで検証可能なコンピューティングシステムを作成します。結論としては、ZK-STARK は、計算速度とサイズの点で ZK-SNARK よりもスケーラブルであるということです。

それに加えて、ZK-STARKS は、関数などの強力な暗号化プリミティブにより、計算的に制限のない検出器に対して堅牢です。これは、検証者が間違った ZK-STARK について自信を持つ可能性がゼロであることを意味します。結果: ZK-STARK は、そのセキュリティが証明者の計算能力に依存しないため、ポスト量子です。詳細については、この文脈で ZK-SNARKS と ZK-STARKS をどのように比較するかを説明している以下のツイートスレッドをご覧ください。

ただし、StarkNet は EVM と直接互換性がありません。代わりに、彼らは Cairo と呼ばれる STARK に最適化されたプログラミング言語を開発しました。 Cairo は、ブロックチェーン上に証明可能なプログラムを記述するために使用され、開発者が検証技術を使用できるようにします。その後、Nethermind と呼ばれるソフトウェアソリューションチームが、Solidity (EVM 言語) を Cairo に移植するソリューションを開発しました。これにより、間接的な EVM 互換性が得られます。 STARK と Cairo はどちらも StarkWare によって内部開発されており、すべての実稼働グレードのアプリケーションを強化しています。

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zkSync

2 番目の ZK ロールアッププロジェクトでは、Matter Labs のメインネット ZK ロールアップである zkSync を取り上げます。数か月前、Matter Labs は、ZK Rollup のスケーラビリティをイーサリアムに導入するために、a16z から 5,000 万ドルの投資を受けました。 zkSync は、主にスケーラブルな支払いを目的として、2020 年 6 月にメインネットに導入されました。これは、ユーザーがイーサリアムのコストの数分の一でネットワークに入金し、他の zkSync アカウント間で資金を送金できることを意味します。

これまでに、zkSync は 400 万件のトランザクションを処理し、ロックされた総量は 2,400 万ドルになりました。 2020 年 7 月に、ネットワークは zkNFT 経由で NFT 機能を追加しました。

Matter Lab の zkSync の反復である zkSync 2.0 はメインネットのリリースが予定されており、ZK Rollup で完全に構成可能なスマートコントラクトを実現することを目指しています。 zkSync 2.0 では、イーサリアムのような環境をシミュレートする仮想マシンである zkEVM が導入され、EVM と互換性があり、イーサリアムスマートコントラクトの展開が可能になります。 zkEVM テストネットは、Uniswap V2 のフォークである UniSync を使用して正常に起動され、その機能を実証しました。 UniSync は 10 月の立ち上げ以来、テストネット上で 300 万件以上のトランザクションを処理してきました。

zkSync にとって大きな進歩は、zkSync プロトコル上で直接法定オンランプを提供するための Ramp との提携が発表されたことです。これはロールアップ一般の主な欠点の 1 つに対する解決策であり、間違いなく zkSync ネットワークの大量導入を促進するでしょう。

以下の zkSync ロードマップは StarkNet に似ています。 zkSync をメインネットに導入する最初のフェーズを見てきました。 zkSync 2.0 は、メインネットにデプロイされるとフェーズ 2 を完了します。最終段階である検閲への抵抗では、最終的にはプラットフォームの分散化とパーミッションレス化が必要となり、これはガバナンストークンの導入を意味する可能性があります。 zkSync 2.0 にオフチェーンデータの可用性を提供するステーキング検証チェーンである zkPorter は、独自のトークンを持つことが期待されています。

Loopring

Loopring は、拡張性の高い交換および支払いソリューションの開発を可能にする ZK ロールアッププロトコルで、イーサリアム上で高スループット、低コストのトランザクションと支払いを可能にします。 2019 年 12 月にメインネットにリリースされた最初の ZK ロールアップイテレーションである Loopring 3.0 は、イーサリアムメインネットにデプロイされた最初のゼロ知識ロールアップ DEX プロトコルです。 Loopring の最新バージョン v3.6 は、2020 年 12 月にメインネットにデプロイされました。

現在までに、Loopring は総額 6 億 5,000 万ドル以上の価値をプロトコルにロックしています。 Loopring 自身は、ZK ロールアップのスループットがイーサリアムの約 1000 倍、つまり 1 秒あたり最大 2,025 トランザクションであり、これによりネイティブのイーサリアム実行モジュールのユーザーエクスペリエンスが大幅に向上すると考えています。 Loopring は、zkSync と同様に、ZK-SNARKS を利用してこれを実現します。

Loopring は、独自のスマートウォレットを備えた唯一の ZK Rollup プロトコルで、iPhone および Android でアプリのダウンロードとして利用できます。これにより、暗号資産のロールアップに保存し、ZK ロールアップ機能、トランザクション、支払いを操作できるようになります。ただし、現在、Loopring ネイティブウォレットのセットアップには約 300 ドルの費用がかかります。これは、近い将来、完全に無料の Loopring ウォレットのリリースによって置き換えられる予定です。 2021年8月、Loopringは、ZKロールアッププロトコルでNFTのミント、取引、送金を直接サポートするようになったと発表しました。

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Polygon Hermez

2021年8月、イーサリアム拡張プロトコルPolygonがHermezの買収を発表し、Hermezと合併した。 Polygon は、イーサリアム互換のブロックチェーンネットワークを開発および接続するためのプロトコルおよびフレームワークであり、マルチチェーンイーサリアムエコシステムをサポートするためにイーサリアム上にスケーラブルなソリューションを集約することを目的としています。これらは基本的に、実行およびデータ可用性モジュールを開発する機能を通じて、イーサリアムエコシステムのモジュール性をサポートします。

Hermez 自体は Polygon エコシステムの一部であり、イーサリアムネットワークによって保護され、安全で低コストのトークン転送用に最適化されたオープンソースの ZK ロールアップです。 Hermez 氏は、ゼロ知識テクノロジーを使用することで、トークン転送コストを 90% 以上削減しながら、スループットをイーサリアムメインネットの 133 倍に高めることができたと述べています。

以下は、Hermez が作成した視覚的な図で、この記事で説明した一般的なロールアップの概念を概説し、単一の Hermez ネットワークで 2000 のトランザクションをバッチ処理する方法を説明しています。

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副題

文章

EIP-4488

この記事の 1 つの大きな点は (ここまで読んだあなたは、ZK ロールアップについて学ぶことに本当に興味があると思います!) は EIP-4488 です。 EIP に詳しくない人のために説明すると、EIP は Ethereum Improvement Proposals の略で、Ethereum の潜在的な新機能やプロセスを指定するための標準です。 Ethereum コミュニティ内の誰もが EIP を作成できますが、実装には完全な同意が必要です。

要約すると、EIP-4488 は通話データのコストをバイトあたり 16 ガスから 3 ガスに削減し、セキュリティリスクを軽減するためにブロックあたりの通話データに制限が設けられています。基本的に、これはロールアップの諸経費が削減され、ロールアップのエンドユーザーの料金が削減されることを意味します。 EIP-4488 の詳細については、Twitter の proto.eth に関する次のスレッドをチェックしてください。

Sharding

結論

ロールアップは、ブロックチェーンの将来にとって、おそらくは dApps の日常ユーザーがブロックチェーンテクノロジーと対話するためのネットワークにとって重要であることは間違いありません。これらのユーザーは、インターネットと同様に、Web サイトがどのクラウドホスティングサービスを使用しているかわからないことがよくあります。

私が Rollup にとても興奮しているのはこのためです。私たちはまだライフサイクルの初期段階にあるため、テクノロジーは複雑で、場合によっては機能が欠けています。これは、今後数か月から数年の間に、私たちがそれらの開発を監視し、おそらくさまざまなロールアップテクノロジーについて推測することさえできることを意味します。

さらに詳しく知りたい場合、または Rollup の技術的進歩と導入について聞きたい場合は、Twitter で次の人々をフォローしてください。