Ethereumのブロックチェーンは革新的である一方で、人気の高まりにより、スケーリングにおける大きな課題に直面しています。しかし、ZK-Rollupsなどの革新的なソリューションにより、 Ethereum 1秒あたりのトランザクション処理能力を向上させ、ガス料金を削減し、全体的なスケーラビリティを向上させることが可能になっています。.
この記事では、 Ethereum ネットワーク上でZK-Rollupsを活用した最もエキサイティングなプロジェクトをいくつか詳しく解説します。それぞれのプロジェクトは独自の特性を備えており、レイヤー2スケーリングソリューションとしてのZK-Rollupsの汎用性と可能性を示しています。.
ZK ロールアップとは何ですか?
ZKロールアップは、ゼロ知識証明を用いて複数のトランザクションを単一の証明にまとめ、 Ethereum ネットに投稿する Ethereum ・レイヤー2のスケーリングソリューションです。ZKロールアップ内の各トランザクションは完全に有効であり、 Ethereum ネットは各トランザクションを個別に検証することなくこれを信頼できるため、必要な計算リソースの量を削減できます。これにより、 Ethereumのスループットが大幅に向上し、混雑が緩和され、取引手数料が削減されます。.
本質的に、ZKロールアップは計算をオフチェーン化し、必要なデータのみをオンチェーンに残すことで、ガス料金を大幅に削減します。重要なのは、この技術がオンチェーン上にデータ可用性レイヤーを維持することで、高いレベルのセキュリティを維持することです。これにより、ZKロールアップレイヤーがオフラインになった場合でも、ユーザーは資金を引き出すことができます。.
ZKロールアップが他のレイヤー2ソリューションに比べて優れている点の一つは、 Ethereum の完全な互換性を維持していることです。つまり、開発者は既存の知識とツールを活用できます。さらに、ZKロールアップはファイナリティ（最終確定性）も提供します。つまり、トランザクションがZKロールアップに含まれると、それは最終的なものとなり、取り消すことはできません。.
全体的に、ZK-Rollups は、高度なセキュリティと分散化を維持しながら、より高速で安価なトランザクションを提供するため、 Ethereumのスケーラビリティ問題に対する最も有望なソリューションの 1 つと見なされています。.
2023年のトップZKロールアッププロジェクト
借入・貸出プロトコルや分散型取引所（DEX）など、いくつかのプロトコルはマルチチェーン化されています。これは、複数のZKロールアップベースのレイヤー2をサポートし、ユーザーに取引手数料の削減、取引時間の短縮、ファイナリティの向上といった様々な選択肢を提供することを意味します。.
スケーリングに ZK-Rollup テクノロジーを使用する、市場をリードするプロジェクトをいくつか紹介します。.
ポリゴン
当初は Matic Networkという名称で2017年に立ち上げられたPolygonは、 Ethereum 開発者のSandeep Nailwal氏、Anurag Arjun氏、Jaynti Kanani氏、Mihailo Bjelic氏の発案によるものです。.
Polygonは、従来のZKロールアップには相当な時間を要するなどの制限があるにもかかわらず、スケーラビリティを向上させるためにZKロールアップを活用しています。Polygonは、巧妙に再帰証明を適用することでこの課題を軽減しています。一度に1つのトランザクションの証明を生成する一般的なZKロールアップベースのブロックチェーンとは異なり、Polygonは各トランザクションの証明をバッチで作成し、 Ethereum ネットに送信する前にバッチ処理することができます。.
PolygonのZKロールアップの独自の構造により、ネットワークは他のほとんどのZKロールアップスケーリングソリューションよりも迅速かつ費用対効果が高く、バリデーターが特別な機器を所有する必要がなくなります。実際、開発中のネットワークであるPolygon Zeroの一部のプルーフは45KBとコンパクトで、他のスケーリングソリューションと比較してブロックチェーンのパフォーマンスへの負荷が大幅に軽減されています。.
Polygon の ZK-Rollups は、完全に Ethereum 互換性があるという点で、ほとんどの Layer-2 の同等物とは異なります。そのため、StarkNet などの Layer-2 の代替手段とは異なり、開発者は Polygon スマートtracをスクリプト化するために新しい言語を習得する必要がありません。.
Polygon は、サイドチェーンに多少似ていますが、異なる機能を持つ複数の「コミット チェーン」を生成することで動作し、そのセキュリティの大部分を Ethereum メインネットから引き出します。.
スタークネット/スタークエックス
StarkNet と StarkEx はどちらも、2017 年に Alessandro Chiesa 氏と Eli Ben-Sasson 氏によって設立された Starkware 社の製品です。.
StarkNetは、ZK-Rollupベースの分散型レイヤー2ブロックチェーンの1つです。しかし、Polygonとは異なり、StarkNetに参入する開発者はSolidityではなくCairoプログラミング言語を習得する必要があり、新規開発者の導入が複雑になる可能性があります。しかしながら、このハードルを克服するために、SolidityからCairoやその他の一般的なプログラミング言語へのトランスパイラが開発中です。.
StarkNet は、他の ZK-Rollup ベースのチェーンと同様に、複数のレイヤー 2 トランザクションを単一の Ethereum トランザクションにパッケージ化し、ガス料金を抑えながらトランザクション速度を向上させます。.
StarkNetを開発したチームは、別の独自のブロックチェーンであるStarkExも開発しました。StarkNetはパブリックdAppの開発を促進し、StarkExは分散型暗号資産取引所（DEX）向けに特別にカスタマイズされたSaaS（サービスとしてのソフトウェア）スケーラビリティソリューションとして機能し、取引所のコスト削減と速度と流動性の向上を実現します。.
StarkExは、ETH、ERC-20トークン、その他のEVM互換チェーン上のトークンに加え、世界的に人気の高いERC-721 NFTにも対応しています。また、ERC-1155セミファンジブルダイナミックNFTのオフチェーンミント機能の提供にも取り組んでいます。 Ethereum ベースで最大規模のレイヤー2ソリューションの一つです TVL 。現在、幅広いdAppsやプロトコルを支えています。
ZKシンク
ZKSync の立役者は、2020 年にこのソリューションをリリースした Matter Labs の Alexandr Vlasov 氏と Alex Gluchowski 氏です。.
ZKSyncは、低ガス料金と高度なセキュリティを維持しながら、高速トランザクション（2,000TPS以上）を実現するよう設計された、 Ethereum レイヤー2スケーリングソリューションです。多くのレイヤー2とは異なり、ZKSyncは Ethereum レイヤー1メインネットへの資金の引き出しをほぼ瞬時に実行できます。注目すべきは、ZKSyncは現在EVMとの完全な互換性を持つ唯一のzk-rollupプロトコルであり、開発者は既存のスマートtracをZKSync用に書き換えたりカスタマイズしたりすることなく、 Ethereum から簡単に再デプロイできることです。これにより、相互運用性が大幅に向上し、開発期間が短縮されます。.
ZKSyncはいくつかの点でStarkNetやStarkExと類似していますが、主な違いは使用される証明プロトコルの種類にあります。ZKSyncはSNARK（簡潔な非対話型知識論）を採用しているのに対し、StarkExはSTARK（スケーラブルで透過的な知識論）を活用しています。.
ZK-SNARKは、少数の開発者が正しく安全にコードを作成できると信頼される必要があるため、一度限りのセットアップが必要となるため、中央集権化が進み、トラストレス性が低下します。一方、ZK-STARKは、公開検証可能な乱数を用いて、トラストレスな検証可能なシステムを構築します。また、STARKは量子耐性があるとされていますが、SNARKはそうではありません。STARKはさらに、スケーラビリティの向上を約束します。したがって、ZKSyncにはStarkNetと比較していくつかの欠点があります。.
ZKSync ブロックチェーン上に展開されている注目すべきプロジェクトには、Argent、Gitcoin、Yearn Finance、Gnosis Safe、Snapshot、Tally、1inch Network などがあります。.
不変X
Immutableは、 Ethereum上に構築されたレイヤー2ソリューションを提供するプラットフォームです。開発者にレイヤー2アプリケーションの開発を容易にするAPIと開発ツールを提供します。.
開発者はImmutable Xを活用することで、非代替性トークン（NFT）やブロックチェーンゲーム向けの、高速でスケーラブルかつ安全なアプリケーションを開発できます。例えば、ゲーム開発者はImmutable Xを活用することで、ゲーム内資産の真の所有権を保証する高度なゲーム内経済システムを実装できます。また、ゲーム資産の無料ミント、高速かつ低コストなゲーム内トランザクション、ユーザーにゲーム内アイテムの所有権を与える自己管理型ウォレット、オープンマーケットでゲーム内アイテムを取引するためのグローバルオーダーブックといった機能も活用できます。.
さらに、Immutable Xは、ユーザー間の高速、安全、かつ費用対効果の高い取引を可能にすることで、トークンおよび資産取引プラットフォームのニーズに対応しています。最大限の流動性を確保するグローバルオーダーブックを提供しています。また、ブロックチェーン取引分析ツールはImmutable XのAPIにアクセスして、過去の取引、取引、ユーザー行動に関するデータを容易に取得できます。.
Immutableは、最も分散化され、安全で、広く利用されているブロックチェーンとして高い評価を得ており、その結果、大きなネットワーク効果をもたらす Ethereum 上にソリューションを構築することを選択しました。Ethereum Ethereum 、ダウンタイム、不正行為、制御、第三者からの干渉なしに、スマートtracや分散型アプリケーションの作成と実行を可能にします。.
Immutable Xは2つの実行レイヤーを提供し、どちらもZKロールアップバッチングメカニズムを活用しています。ZKロールアップは2つの主要コンポーネントで構成されています。1つはオフチェーンバッチングメカニズム（仮想マシン）で、トランザクションのバッチ、以前のステートルート、新しいステートルートから圧縮された暗号証明を生成します。もう1つはオンチェーンtracで、現在のステートルートを保存し、バッチの整合性を検証します。.
Immutable X内でのZKロールアップの仕組みは以下のとおりです。レイヤー2トランザクションのコレクションがバッチ処理メカニズムに送信され、バッチ処理メカニズムはトランザクション、以前の状態ルート、および新しい状態ルートに基づいて暗号証明を生成します。この証明は検証のためにレイヤー1スマートtracに送信されます。スマートtracは、証明内の以前の状態ルートが現在の状態ルートと一致するかどうかを確認します。一致する場合、スマートtracは現在の状態ルートをバッチの新しい状態ルートに更新します。.
Immutableは現在、2つのレイヤー2ソリューションを提供しています。StarkExは、Starkwareによって作成および管理される特定の種類のトランザクションをバッチ処理するサービスです。Immutable zkEVMは、あらゆる開発者がzkEVMにスマートtracを作成してデプロイできるスマートtracプラットフォームです。開発者は、サインアップするか、Immutable Xが提供するAPIエンドポイントを利用することで、これらのソリューションにアクセスできます。ゲーム向けに特別に設計されたImmutable zkEVMは、EVM zk-rollupフレームワーク内で、低コストで高スループット、 Ethereum互換のスマートtracを提供します。.
Loopring
Loopring 、分散型取引所（DEX）向けに特別に設計された、 Ethereum ブロックチェーン上に構築されたレイヤー2スケーリングプロトコルです。毎秒数千件の取引の決済を可能にし、多様な機能を提供します。DEXのプロトコルレイヤーとしての役割に加え、 Loopring ガス料金なしで安全かつ高速な取引を可能にする非管理型取引プラットフォーム Loopring Exchange」も提供しています。.
Loopring の主要技術はゼロ知識証明（ZKP）です。これは、トランザクションを束ねることで効率性を向上させるブロックチェーンのイノベーションです。ZKPを活用することで、 Loopring 高スループットで非管理型のDEXの開発を可能にします。また、このプロトコルはネイティブLCRトークンを導入しており、これはゼロ知識ロールアップ（zk-Rollup）オペレーターと流動性プロバイダーへの報酬として使用されます。.
Loopringのアプローチは、 Ethereum ネットワークと連携することでスケーラビリティを向上させるレイヤー2ソリューションであるZero-Knowledge Rollups（zk-Rollups）の実装です。zk-Rollupsは、多数のトランザクションを単一の軽量なZero-Knowledge Proofに統合し、 Ethereum ネットワーク上でバッチとして承認します。これにより、 Ethereumのスタンドアロン機能と比較して、トランザクションスループットが大幅に向上します。zk-Rollupの計算プロセスはオフチェーンで行われ、基盤となるデータとトランザクションは Ethereum ブロックチェーン上に残ります。Loopring Loopring zk-RollupsをDEXプロトコルに統合することで複雑な計算を可能にし、取引手数料の削減と流動性の大幅な向上を実現します。.
従来のオーダーブックベースの中央集権型取引所（CEX）と比較すると、DEXは一般的に取引手数料が低く、より幅広いデジタル資産に対応しています。しかしながら、流動性と取引速度の点では、中央集権型取引所が依然としてDEXを上回っています。Loopring Loopring 、zk-Rollupsを組み込むことでこのギャップを埋め、中央集権型取引所の利点を分散型エコシステムにもたらすことを目指しています。.
Ethereum ネットワークにおいて、zk-Rollupsはトランザクションブロックの検証をより高速かつコスト効率よく実現します。zk-Rollupsはデータ量が少なく、最終的な暗号証明を検証するためのスマートtracのみを必要とするため、効率性が向上します。zk-Rollupsを介して処理されたトランザクションは、 Ethereum ブロックチェーンにコール参照データとして保存されるため、ネットワークからデータを取得する場合と比較して計算量が少なくて済みます。Loopring Loopring これらの機能を単一のオープンプロトコルに統合することで、 Ethereum システム全体の効率性を高め、ブロックチェーン技術の導入を加速させます。.
結論
Ethereumブロックチェーンのスケーラビリティ問題は、ZKロールアップなどの革新的な技術によって正面から解決されています。これまで見てきたように、いくつかの著名なプロジェクトがすでにこの技術を活用し、トランザクション速度の向上、コスト削減、そして Ethereum ネットワークのセキュリティ確保を実現しています。.
これらのソリューションが進化と成熟を続けるにつれ、 Ethereumの潜在能力を最大限に引き出し、ユーザーと開発者双方にとってよりアクセスしやすく効率的なものにする可能性を秘めています。 Ethereumの未来は、ZKロールアップの進化と応用と密接に絡み合っていると言えるでしょう。.
