イーサリアムの「ロールアップ中心」の将来についてどう思いますか?

ロールアップ ソリューションでは、実行コストの削減、レイヤー間の相互運用性、ユーザーのプライバシーを優先する必要があります。

重要なポイント

• 現在のスケーラビリティの問題を軽減するために、Ethereum は、最高のオンチェーンおよびオフチェーン 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。

• Ethereum のオンチェーン スケーリング ソリューション danksharding は、Optimistic Rollups や ZK-Rollups などの L2 (第 2 層) スケーリング ソリューションの急速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 ロールアップはどちらも欠点があります。ほとんどのオプティミスティック ロールアップでは、レイヤー間の撤退待機期間が長くなります。 ZK-Rollups は多くの場合、大量の計算を必要とし、シームレスな構成可能性を提供できません。

• Rollup 中心の将来が実現可能であり続けるためには、Rollup ソリューションは実行コストの削減、レイヤー間の相互運用性、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、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、（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 ネットワークの速度とスループットを向上させるプロセスです。 Ethereum は現在スケールしません。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急騰し、一般投資家がネットワークを利用することがほぼ不可能な状況になった。

Ethereum の拡張には、オンチェーン拡張とオフチェーン拡張という 2 つの主要なオプションがあります。 「The Merge」と連動して、Ethereum チームはオンチェーン スケーリング ソリューションを導入するために、「danksharding」と呼ばれる新しいシャーディング デザインを導入しています。これらの変更は今後数か月以内に実施される予定です。

オフチェーン拡張は、既存のブロックチェーンの上に位置する代替プロトコルから生まれ、現在の Ethereum L1 プロトコルを変更する必要はありません。 L2 スケーリング ソリューションは、Ethereum メインネットからセキュリティを確保しながら、すべてのトランザクション検証をオフチェーンで処理します。現在最もよく知られている L2 拡張ソリューションは Rollups です。

「マージ」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」へと移行しています。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最良の部分を組み合わせる予定です。

01. ロールアップの簡単なガイド

ロールアップは、この分野で最も有名な L2 スケーリング ソリューションです。ロールアップは、トランザクションの検証とデータの保存方法に基づいて分類できます。すべてのロールアップは、大量のオフチェーントランザクションデータをバッチに集約し、コンセンサスに達したときに結果を Ethereum メインネットに公開します。

1) 楽観的なロールアップ

Arbitrum や Optimism などの Optimistic Rollups 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セキュリティを確保するために、Optimistic Rollups ネットワークはチャレンジ期間を提供します。この期間中、ネットワーク バリデータは親チェーン (Ethereum など) の不正証明を通じてトランザクションの正当性を疑問視することができます。不正行為が疑われる場合にのみ証明を実行することで、Optimistic Rollups は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。

画像ソース: 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 チェーンに戻すことはできません。 Optimistic Rollups での引き出し待機期間が長くなったことに対応して、いくつかの迅速な引き出しソリューションが登場しています。たとえば、Boba Network はコミュニティ主導の流動性プールを通じて、引き出しの待機期間をわずか数分に短縮しました。

さらに、ほとんどの Optimistic Rollups はEVM (Ethereum Virtual Machine) と互換性があるため、L1 で実行できることはすべて、これらの Optimistic Rollups ネットワークでも実行でき、しかもより高速かつ安価に実行できます。 EVM 互換性は、これまでのほとんどの Ethereum ベースのロールアップが Optimistic Rollup である主な理由です。 Ethereum 開発者にとって、スマート コントラクトをこれらの Optimistic Rollups ソリューションに移行するのは、手間のかからないプロセスです。さらに、Optimistic Rollups では、すべてのトランザクション データが Ethereum 親チェーンに公開されるため、完全な透明性が確保されます。

2) ZKロールアップ

StarkNet などのゼロ知識 (ZK) ロールアップ ネットワークは、多数のオフチェーン トランザクションを組み合わせて、それらをバッチで Ethereum メインネットに送信するという点で、Optimistic Rollups に似ています。ただし、ZK-Rollups は、すべてのトランザクションが有効であることが証明されるまで有効であると想定するのではなく、有効性の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、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、オンチェーン検証のために Ethereum L1 に送信されます。

画像クレジット: サイモン・ブラウン

有効性の証明は非常に複雑で時間がかかるため、ZK-Rollups では Optimistic Rollups に比べて待ち時間が長くなります。暗号証明（有効性の証明）の生成には多くの計算が必要となるため、ZK-Rollups ネットワークのトランザクション シーケンサーには高スペックのハードウェアが必要となり、一般ユーザーがシーケンサーとして参加することは困難です。

さらに、本質的に複雑なため、ほとんどの ZK ロールアップは通常 EVM と互換性がありません。したがって、Ethereum 開発者がスマート コントラクトを ZK-Rollups ソリューションに移行することは困難であり、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 ソリューション用の一般的なアプリケーションを開発することは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 テストネットに導入し、ZK-Rollup 中心の未来に希望をもたらしました。

02. イーサリアムの「ロールアップ中心」ロードマップ

今年中に、イーサリアムはコンセンサスメカニズムを PoW (Proof of Work) から PoS (Proof of Stake) に移行します。これは「The Merge」として知られています。この変更により、Ethereum ネットワークのエネルギー排出量が削減され、ネットワーク 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、32 ETHを経済的預金としてステークする限り、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ことができるオンチェーンの水平スケーリング ソリューションです。基本的に、イーサリアム ブロックチェーンは「シャード」と呼ばれる小さなチェーンに分割され、並行して実行され、最終的にはビーコン チェーンを介して接続されます。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によって実行されます。このシステムにより、誰でも標準的な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、ネットワークのスケーラビリティも向上します。

従来のシャーディングのようにトランザクションに多くのスペースを提供する代わりに、最新の danksharding 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。 Ethereum プロトコルはこのデータを解釈しようとはせず、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ためには、データの損失が一切発生せず、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。

つまり、PoS コンセンサス メカニズムは、L2 ロールアップに強力なセキュリティと分散化を提供します。

Danksharding はデータ レイヤーを形成し、大量のデータの可用性を提供することで、Rollups がデータを公開するための低コストの場所を提供します。 Danksharding により、Ethereum の Rollup 中心のロードマップが実現可能になります。これにより、Ethereum が決済およびデータ可用性レイヤーになり、スケーラビリティが L2 Rollups に委ねられます。現在、Rollup と Ethereum アーキテクチャを組み合わせることで、Ethereum の現在のトランザクション スループットはわずか 15 ～ 45 TPS ですが、最大 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大し、スループットが 100,000 TPS 以上に向上します。

03. ロールアップ中心の未来

Optimistic Rollups と ZK-Rollups の優れた利点は、セキュリティと分散化を損なうことなく、Ethereum のスケーラビリティの問題を解決できることです。これによって、Ethereum メインネット上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瞬時の取引が可能になります。

ただし、どちらのタイプのロールアップにも重大な欠点があり、長期的な持続可能性に疑問が生じます。不正防止システムのため、Optimistic Rollups には 1 週間の終了待機期間が適用されます。ただし、ZK-Rollups は計算負荷が大きすぎるため、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。

Ethereum のエコシステムは、Rollup エコシステムが繁栄するための十分なスペースを提供します。 Ethereum ロードマップは実験を奨励し、成熟した Ethereum エコシステムで最高の 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 Rollup の展開では、トランザクション コストの違い、Ethereum のシャード エコシステムの断片化、プライバシー保護の問題にも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、取引コストを犠牲にすることなく、増加する取引量をサポートできる必要があります。前述のように、Optimistic Rollups と ZK-Rollups はどちらもこの問題を解決しますが、どのように比較すればよいのでしょうか?

ZK-Rollups の有効性証明の実行にはコストがかかる可能性があります。ただし、プログラムが改善されるにつれて、ZK-Rollup ネットワーク内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、各トランザクションの限界費用が削減されます。長期的には、 ZK-Rollup は、その有効性の証明によって最初に発生する固定コストの欠点を克服します。

理論上、Optimistic Rollups ではトランザクションはほぼ無料で実行できるはずです。 ZK-Rollups とは異なり、Optimistic Rollups では、大量のバックエンド計算やデータ圧縮 (トランザクション コストがさらに増加する) は行われません。通常、Optimistic Rollups オペレーターは不正証明の実行にかかるコストを負担します。ただし、圧縮されていないデータを Ethereum に送り返すと、トランザクション コストが増加します。さらに、Optimistic Rollups の取引コストは、これらのソリューションに不正防止機能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。

Ethereum シャード チェーンでは、あらゆる Rollup ソリューションのトランザクション コストが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-Rollups が各トランザクションの限界費用を継続的に削減できる場合、Optimistic Rollups と ZK-Rollups のコスト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に悩まされています。ほとんどのプロトコルは独立して動作しており、業界全体としては比較的断片化されています。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は複雑で直感的ではありません。

多くの Rollups 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。開発者は、Ethereum プロトコル内のコンポーネントを簡単に接続できるため、Arbitrum と Optimism 上でアプリケーションを急速に構築しています。しかし、ユーザーが資産をこれらのシステムに預けると、その資金を別のプラットフォームに再度移動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」や「クロスチェーン ブリッジ」は、流動資産の相互運用性に関する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 コントラクト内の資産をロックし、トークン資産のバージョンを別のブロックチェーンまたは Rollup に送信します。また、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 と互換性のない Rollup (Loopring や StarkNet など) に資産を転送するには、ユーザーは中央集権型取引所から Rollup にトークン資産を送信するか、ガス料金を支払って Rollup 自体に資産を送信することができます。後者の場合、資産はその 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への資産のクロスチェーンブリッジングでは、今年初めの市場低迷以来、L2ブリッジの合計TVL（ロックされた合計価値）が減少しています。引き出し待機期間が長いにもかかわらず、Arbitrum、Optimism、Boba などの Optimistic Rollups は現在、累積ブリッジ TVL の点でリードしています。 zkSync は、この分野ではかなり新しいロールアップですが、EVM 互換性を備えた数少ない ZK ロールアップの 1 つです。

同様に、PoS ベースの Ethereum の世界では、Rollups の相互運用性に関する問題がいくつかあります。 「相互運用性ブリッジ」は、Rollups を中心とした Ethereum エコシステムにおける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。彼らは、Rollup エコシステムの孤立を防ぎ、構成可能性を維持し、断片化され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。

Ethereum の Rollup 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、Rollup フレームワーク内での開発が制限され、スマート コントラクトのイノベーションの自由が制限されています。 EVM 互換性は、コンポーザビリティ主導型テクノロジーの将来の発展によって置き換えられ、時代遅れの機能になる可能性があります。

短期的には、Optimistic Rollups は Ethereum 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 互換性という既存の利点があり、アプリケーションに必要な構成可能性を提供します。ただし、時間の経過とともに、ZK ロールアップへの移行は、いくつかの要因により自然に発生します。引き出しの待機時間が短くなり、信頼性が高まります。スループットの向上優れたデータ圧縮機能。取引あたりの限界費用が削減されます。

3) プライバシー

ブロックチェーンは本質的に公開されており、完全な透明性を通じて空間に信頼をもたらします。いつでも誰でも Etherscan にアクセスして、誰がどの契約に関与しているか、またどれだけの金額が関わっているかを確認できます。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、公開 ID を対応するウォレットにリンクする抜け穴を提供します。

一方、現在の TradFi (伝統的金融) システムは完全にプライベートであり、人々はお互いの財務状況を閲覧できません。データのプライバシーが主流の問題となっている時代に、個人投資家、特に企業が、個人情報が公開され、財務記録にリンクされることを嫌がるのは当然のことです。暗号通貨の世界は、現在の Web2 と同じくらいプライベートである必要があります。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識別可能な情報をどのように削除できるのでしょうか?

ZK-Rollups の利点は、データ圧縮機能にあります。前述のように、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、検証済みの証明と圧縮されたトランザクション データを Ethereum メインネットに公開します。 Ethereum バリデータは、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かどうかをチェックして確認するだけです。

プライバシーを重視した ZK-Rollups 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、Rollup ソリューションに仮名システムを作成し、トランザクション データを関連するトランザクション当事者から完全に分離しました。ユーザーは、近々登場する Aztec Connect ブリッジを通じて、匿名でトークンを送受信し、分散型アプリケーションと対話することができます。

しかし、プライバシーの向上には代償が伴います。このロールアップでは、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、それぞれがプライベート トランザクションを検証する 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、ZK-ZK-Rollup) を導入します。 Polygon は、ZK プライバシー ロールアップの上に Optimistic Rollup を実行する、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 をリリースしました。

Monero、Zcash、Tornado Cash などのこれまでのプライバシー技術は、いずれも主流に採用されなかったか、ユーザーがプライバシーをオプトインできるようにしただけです。投資家が取引を非公開にしたい場合は、プライバシーの使用をオプトインする必要があります。ただし、取引の相手側が同じことを行うとは限らないため、取引の一方側は公開されます。時間が経つにつれて、取引データのダイナミクスが組み合わされて両当事者の身元が明らかになる可能性があり、そもそも取引から身元を匿名化する目的が達成されなくなります。選択的なプライバシーを提供するアプリケーションにおけるこのような脆弱性は、そもそもプライベートなトランザクションを確立するという目的を無効にしてしまうため、プライバシーはアプリケーションのデフォルト設定である必要があります。

Optimistic Rollups 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-Rollups ではプライベート トランザクションを有効にするのが簡単です。ただし、Optimistic Rollups を使用してプライベート トランザクションを有効にするオプションがあります。彼らは Tornado Cash の例に倣い、送信元アドレスと送信先アドレス間のオンチェーン接続を切断することができます。現在の Optimistic Rollups は、Aztec などのプライバシー重視の ZK-Rollups 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ハイブリッド化し、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。

04. 最後に

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。 Optimistic Rollups は一般的に EVM と同等であるため、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、ZK-Rollups の技術がさらに向上すれば、より優れた製品適合性に基づいて L2 Rollup の競争に勝つ可能性が高まります。 EVM 互換のソリューションがさらに登場するにつれて、ZK-Rollups はよりコスト効率が高くなり、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生み出すようになります。

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 Ethereum だけではありません。 Tezos、NEAR、Celestia はすでに、何らかの Rollup 指向のブロックチェーンに移行しています。さらに、現在の L1 競争は近い将来に消滅しない可能性があります。これらの L2 エコシステムは、互いに競争するだけでなく、L1 エコシステム (Solana など) や L2 サイドチェーン (Polygon など) とも競争する必要があるかもしれません。

Ethereum が Rollup 中心の世界に移行するには数年かかります。現在のロールアップは適切に実装されるまでに時間がかかり、実装エラーが発生する余地が十分にあります。 Optimistic Rollups と ZK-Rollups はどちらもトレードオフがありますが、まとまりのある Ethereum エコシステムの可能性は、全体として暗号通貨のさらなる採用にとって良い前兆となります。