Ethereum上の最高のZKロールアッププロジェクトを比較

 革新的なEthereumのブロックチェーンですが、その成長する人気により、著しいスケーリングの課題に直面しています。しかし、ZK-Rollupsのような革新的なソリューションにより、Ethereumがより多くのトランザクションを秒単位で処理し、ガス代を削減し、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。 

本記事では、Ethereumネットワーク上でZK-Rollupsを活用している最もエキサイティングなプロジェクトのいくつかを探ります。これらのプロジェクトはそれぞれ独自の特性を持ち、ZK-Rollupsがレイヤー2スケーリングソリューションとして持つ多様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-Rollupsは、ゼロ知識証明を使用して複数のトランザクションを単一の証明にバンドルし、それをEthereumメインネットに投稿するEthereumのレイヤー2スケーリングソリューションです。ZK-Rollup内の各トランザクションは完全に有効であり、Ethereumメインネットは各トランザクションを個別に検証する必要なくこれを信頼できるため、必要な計算リソースが大幅に削減されます。これにより、Ethereumのスループットが大幅に向上し、混雑が軽減され、トランザクション手数料が低下します。

本質的に、ZK-Rollupsは計算をオフチェーンに移行し、必要なデータのみをオンチェーンに残すため、ガス代が劇的に減少します。重要なのは、この技術がオンチェーンにデータ可用性レイヤーを維持することで高いセキュリティレベルを維持する助けになることです。これにより、ZK-Rollupレイヤーがオフラインになっても、ユーザーは依然として資金を引き出すことができます。

ZK-Rollupsの他のレイヤー2ソリューションに対する主な利点の一つは、完全なEthereum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、最終性（finality）を提供します。つまり、トランザクションがZK-Rollupに含まれると、それは最終的なものとなり、元に戻すことはできません。

全体的に、ZK-Rollupsは、高速で安価なトランザクションを提供しながら高いセキュリティと分散化を維持するため、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一つと見なされています。

2023におけるトップZKロールアッププロジェクト

融資・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しています。これは、それらが複数のZK-Rollupベースのレイヤー2をサポートしており、ユーザーがトランザクション手数料を下げ、より迅速なトランザクション時間と最終性を実現するためのさまざまな選択肢を持っていることを意味します。

私たちは、スケーリングにZK-Rollup技術を使用している市場の主要なプロジェクトのいくつかをリストアップしました。 

Polygon

2017年にMatic Networkという名前で最初にローンチされたPolygonは、Ethereum開発者のSandeep Nailwal、Anurag Arjun、Jaynti Kanani、Mihailo Bjelicの創意工夫によるものです。

Polygonは、従来のZK-Rollupsが substantialな時間を要するという特定の制限を課しているにもかかわらず、ZK-Rollupsを活用してスケーラビリティを向上させます。Polygonによる再帰的証明の巧妙な適用により、この課題が緩和されます。平均的なZK-Rollupベースのブロックチェーンが一度に単一のトランザクションの証明を生成するのとは異なり、Polygonはバッチ内の各トランザクションの証明を作成し、その後バッチをEthereumメインネットに送信する能力を持っています。

PolygonのZK-Rollupsのユニークな構造により、ネットワークは他の大多数のZK-Rollupスケーリング対策よりも高速かつコスト効果的になり、バリデーターが特殊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Polygon Zeroにおけるいくつかの証明はわずか45kbであり、代替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に大幅に少ない負荷をかけています。

PolygonのZK-Rollupsは、StarkNetのような他のレイヤー2の代替案とは異なり、開発者がPolygonスマートコントラクトをスクリプトするために新しい言語を習得する必要がないため、完全にEthereum互換です。

Polygonは、サイドチェーンに少し似ていますが、異なる機能を持つ複数の「コミットチェーン」を生成することによって動作し、そのセキュリティのより大きな割合をEthereumメインネットから引き出します。 

StarkNet/StarkEx

StarkNetとStarkExは、2017年にAlessandro ChiesaとEli Ben-Sassonによって設立されたStarkwareの創作物です。

StarkNetは、Polygonとは異なり、開発者がSolidityの代わりにCairoプログラミング言語を習得しなければならない別の分散型ZK-Rollupベースのレイヤー2ブロックチェーンです。これは新しい開発者の導入を複雑にする可能性があります。しかし、この障壁を克服するために、SolidityからCairo、および他の人気のある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、トランザクション速度を向上させながらガス代を抑制します。

StarkNetを開発した同じチームが、別の独自のブロックチェーンであるStarkExも作成しました。StarkNetはパブリックdApp開発を促進する一方、StarkExは分散型暗号取引所（DEX）のために特別に調整されたSaaS（ソフトウェア・アズ・ア・サービス）スケーラビリティソリューションとして機能し、取引所がコストを削減しながら速度と流動性を向上させることを可能にします。

StarkExは、ETH、ERC-20トークン、他のEVM互換チェーン上のトークン、ならびに世界的に人気のあるERC-721 NFTをサポートしています。また、ERC-1155準代替性動的NFTのオフチェーンミントングサポートの提供にも取り組んでいます。2020年半ばにEthereum上でローンチされたStarkExは、TVL（ロック総額）において最大のLayer-2ソリューションの一つです。現在、幅広いdAppsやプロトコルを支えています。

ZKSync

ZKSyncの背後にある頭脳は、Matter LabsのAlexandr VlasovとAlex Gluchowskiであり、同社は2020年にこのソリューションをローンチしました。

高速トランザクション（2,000+ TPS）を提供し、低ガス代と高いセキュリティを維持するために設計されたZKSyncは、Ethereumのレイヤー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メインネットへのほぼ瞬時の資金引き出しを提供します。ZKSyncは、現在までに完全なEVM互換性を持つ唯一のzk-rollupプロトコルであり、開発者がEthereumからライブスマートコントラクトをZKSync用に書き直したりカスタマイズしたりすることなく、簡単に再デプロイできることを意味します。これは相互運用性を大幅に高め、開発時間を短縮します。

ZKSyncはStarkNetやStarkExと類似点がありますが、主な違いは使用される証明プロトコルのタイプにあります。ZKSyncはSNARKs（Succinct Non-Interactive ARgument of Knowledge）を採用しているのに対し、StarkExはSTARKs（Scalable Transparent ARguments of Knowledge）を活用しています。

ZK-SNARKsは、数人の開発者がコードを正しくかつ安全に作成することを信頼する必要がある一時的なセットアップを必要とし、中央集権化が増加し、信頼性の欠如が生じます。対照的に、ZK-STARKsは公開可能な検証可能なランダム性を使用して、信頼性の欠如する検証可能なシステムを確立します。STARKsは量子耐性があると見なされる一方、SNARKsはそうではありません。STARKsはさらに拡張性の向上も約束します。したがって、ZKSyncはStarkNetと比較していくつかの欠点を示しています。

ZKSyncブロックチェーンにデプロイされた注目すべきプロジェクトには、Argent、Gitcoin、Yearn Finance、Gnosis Safe、Snapshot、Tally、および1inch Networkが含まれます。

Immutable 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APIや開発者ツールを提供し、レイヤー2上のアプリケーションの開発を支援します。

開発者はImmutable Xを利用して、非代替性トークン（NFT）やブロックチェーンゲームのための高速、スケーラブル、かつ安全なアプリケーションを作成できます。例えば、ゲーム開発者はImmutable Xを活用して、ゲーム内アセットの真の所有権を保証する洗練されたゲーム内経済を実装できます。また、ゲームアセットの無料ミント、高速かつ手頃な価格の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付与する自己管理型ウォレット、オープンマーケットでのゲーム内アイテム取引のためのグローバルオーダーブックなどの機能を活用できます。

さらに、Immutable Xは、ユーザー間の高速、安全、かつコスト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にも対応しています。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ます。また、ブロックチェーントランザクション分析ツールはImmutable XのAPIにアクセスして、過去のトランザクション、取引、ユーザー行動に関するアクセスしやすいデータを取得できます。

Immutableは、最も分散型、安全、かつ広く使用されているブロックチェーンとしての評判により、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は、サードパーティからのダウンタイム、不正、制御、または干渉なしにスマートコントラクトと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は、ZKロールアップのバッチングメカニズムを両方とも利用する2つの実行レイヤーを提供しています。ZKロールアップは、トランザクションのバッチ、以前の状態ルート、および新しい状態ルートから圧縮された暗号化証明を生成するオフチェーンバッチングメカニズム（仮想マシン）と、現在の状態ルートを保存しバッチの一貫性を検証するオンチェーンコントラクトという2つの主要なコンポーネントで構成されています。

Immutable X内でのZKロールアップの動作方法：レイヤー2トランザクションのコレクションがバッチングメカニズムに送信され、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化証明が生成されます。この証明はその後、検証のためにレイヤー1スマートコントラクトに送信されます。スマートコントラクトは、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、スマートコントラクト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。1つはStarkwareによって作成および維持される特定のタイプのトランザクションのバッチングサービスを提供するStarkEx、もう1つは任意の開発者がスマートコントラクトを記述してzkEVMにデプロイできるスマートコントラクトプラットフォームであるImmutable zkEVMです。開発者は、Immutable Xに登録するか、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。特にゲーム用に設計されたImmutable zkEVMは、EVM zk-rollupフレームワーク内で低コスト、高スループット、Ethereum互換のスマートコントラクトを提供します。

Loopring

Loopringは、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、特に分散型取引所（DEX）向けに設計されています。それは、秒単位で数千の取引の決済を可能にし、さまざまな機能を提供します。DEXのプロトコルレイヤーとして機能するだけでなく、Loopringはガス代なしで安全かつ高速な取引を可能にする非保管型取引プラットフォームであるLoopring Exchangeも提供します。

Loopringの背後にある主要な技術はゼロ知識証明（ZKP）であり、これは効率を向上させるためにトランザクションをバンドルするブロックチェーンの革新です。ZKPを活用することで、Loopringは高スループットの非保管型DEXの開発を可能にします。また、プロトコルは、ゼロ知識ロールアップ（zk-Rollup）演算子および流動性プロバイダーに報酬を提供するために使用される独自のLCRトークンも導入しています。

Loopringのアプローチは、Ethereumネットワークと共に動作して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ゼロ知識ロールアップ（zk-Rollups）を実装することを含みます。zk-Rollupsは、多数のトランザクションを単一の軽量なゼロ知識証明に統合し、それをEthereumネットワーク上でバッチとして確認できます。これにより、Ethereumの単独の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増加します。zk-Rollupの計算プロセスはオフチェーンで発生し、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。zk-RollupsをDEXプロトコルと統合することで、Loopringは複雑な計算を可能にし、トランザクション手数料を削減し、流動性を大幅に向上させます。

従来の注文簿ベースの中央集権型取引所（CEX）と比較すると、DEXは通常、より低いトランザクション手数料とより幅広いデジタルアセットのサポートを提供します。しかし、中央集権型取引所は依然として流動性とトランザクション速度の点でDEXを上回っています。Loopringはzk-Rollupsを組み込むことで、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で、このギャップを埋めることを目指しています。

Ethereumネットワーク内では、zk-Rollupsはトランザクションブロックのより高速かつコスト効果の高い検証を提供します。これにはデータ含量が少なく、最終的な暗号化証明を検証するためにスマートコントラクトのみが必要であり、結果として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、ネットワークからデータを取得するよりも計算が少ない、Ethereumブロックチェーン上のコール参照データとして保存されます。これらの機能を単一のオープンプロトコルに組み合わせることで、LoopringはEthereumエコシステム全体の効率性を向上させ、ブロックチェーン技術の採用を加速します。

結論

Ethereumのブロックチェーンにおけるスケーラビリティの問題は、ZK-Rollupsのような革新的な技術によって直接的に対処されています。私たちが探ってきたように、いくつかの主要なプロジェクトはすでにこのテクノロジーを活用して、Ethereumネットワーク上のトランザクション速度の向上、コスト削減、およびセキュリティの確保を行っています。 

これらのソリューションが進化し成熟するにつれて、それらはEthereumの全 потенциал を解き放つ約束を持ち、ユーザーと開発者の両方にとってよりアクセスしやすく効率的なものにします。Ethereumの未来は、ZK-Rollupsの進化と応用と密接に関連しているようです。