イーサリアムの進化: レイヤー2拡張とワンクリックマルチチェーンの無限の可能性

要約:

統一された標準がないため、ブロックチェーンごとにアーキテクチャやコンセンサスメカニズムが異なり、クロスチェーン資産転送プロセスが複雑でコストがかかります。既存のサードパーティブリッジは信頼性とセキュリティの課題に直面しており、集中型ブリッジは流動性を維持し、コストをユーザーに転嫁する必要があります。ワンクリックチェーン起動は、トリレンマを解決することに似ており、資産ブリッジングの妥協案です。
OP Stack と Superchain は市場の成熟度でリードしており、Base は成功モデルです。 AggLayer は Ethereum とネイティブに互換性があり、より簡単に受け入れられますが、集約プロセスは安全で信頼できる必要があります。 Elastic Chain の成功は ZKSync の開発にかかっています。私たちは短期的には OP について、長期的には ZK について楽観的です。
業界のイノベーションが不十分な状況を背景に、DeFi は依然として Rollups の主な適用シナリオとなっています。現在、DePIN、RWA、大規模なGameFiプロジェクトがRollupsに登場する可能性は低く、SocialFiやNFT市場が登場する可能性はありますが、市場の熱気はまだ不透明です。ブロックチェーンは全体としてマシュー効果を示します。ロールアップの無制限発行の傾向は、上位レベルでは長期的に注目する価値があり、中位レベルと下位レベルでは短期的に注目する価値があります。

1. 島々を結ぶ橋の問題

チェーン間で資産を転送する場合、各ブロックチェーンには独自のアーキテクチャ、コンセンサスメカニズム、状態証明、状態遷移があり、統一された標準と相互運用性が欠如しているため、チェーン間の通信とデータ交換が複雑になります。これらの検証プロセスは、オンチェーンで実行するにはコストがかかりすぎることがよくあります。この制限により、他のチェーンの状態を検証するためのマルチ署名委員会が急増しました。したがって、すべてのブロックチェーン間の相互運用性を実現できる普遍的な分散型標準またはプロトコルは存在せず、異なるブロックチェーン間の資産の自由な流れが制限されます。

クロスチェーン資産転送を実現するために、多くのサードパーティブリッジが登場していますが、これらのブリッジは信頼の問題に関連する重大なネットワークセキュリティの課題に直面しています。たとえ集中型ブリッジが完全なセキュリティを確保できたとしても、統合された各チェーン上で十分な流動性を維持する必要があり、その運用コストはユーザーに転嫁されることになります。現在、ネイティブの分散型アセットブリッジングとサードパーティブリッジの信頼性の難しさに対応できないため、ZKsync、Polygon、Optimismは、Elastic Chain、AggLayer、Superchain Explainerなどのネイティブソリューションをさらに立ち上げ、ローカライズされたマルチチェーンの拡張を実現しています。

2. ZKsync3.0: 弾性チェーン

画像ソース: zksync.mirror

2023年、ZKsyncの主要開発会社であるMatter Labsは、開発者がZKsyncテクノロジーに基づいて独自のブロックチェーンを構築できるようにするツールキットであるZK Stackをリリースしました。基本的に、これらのカスタムチェーンは Elastic Chain を介して相互接続され、ZKsync 3.0 が単一の Ethereum L2 から Elastic Chain に変換されます。

ZKsync 3.0 プロトコルコアアップグレードは 2024 年 6 月 7 日にリリースされ、これまでで最も複雑な ZKsync アップグレードとなります。これは、相互運用可能な ZK チェーンの拡大し続けるネットワークをサポートするために、ZKsync L1 ブリッジを共有ルーターコントラクトとして再構成します。 ZK スタックフレームワークは、チェーン間のネイティブ、信頼性なし、低コストの相互運用性を実現します。

Matter Labsは、「Elastic Chainは、ZK Chain（ロールアップ、バリディウム、ボリション）で構成された無限にスケーラブルなネットワークであり、数学的検証方法によって保護され、統一された直感的なユーザーエクスペリエンスの下でシームレスな相互運用性を実現します。ZKsyncエコシステム内での相互運用性をよりスムーズかつ効率的にすることを目指しています」と述べています。

2.1 エラスティックチェーンアーキテクチャ

Elastic Chain は ZK テクノロジーに完全に依存しているわけではなく、他の非 ZK マルチチェーンシステムに ZK 対応の「パッチ」を単純に追加することもできません。全体として、そのネットワークは、ZK ルーター、ZK ゲートウェイ、ZK チェーンの 3 つのコンポーネントを通じて実装されます。

1. ZKルーター:

コアルーティングメカニズム: ZK ルーターは、ZKSync 3.0 アーキテクチャの主要なルーティングコンポーネントであり、ネットワーク内のさまざまなチェーンとノード間の通信とデータ転送の管理と調整を担当します。
クロスチェーン通信: 効率的なクロスチェーン通信プロトコルを使用することで、ZK Router は異なるチェーン間の高速かつ安全なデータ転送を保証し、ネットワーク全体の相互運用性とパフォーマンスを向上させます。

2. ZKゲートウェイ:

エントリノードとエグジットノード: ZK ゲートウェイは、ZKSync 3.0 ネットワークのエントリノードとエグジットノードとして機能し、外部ブロックチェーン (Ethereum メインネットなど) と ZKSync ネットワーク間のやり取りを処理します。
資産ブリッジング: 外部ブロックチェーンと ZKSync ネットワーク間の資産のブリッジングと転送を担当し、異なるチェーン間の資産の安全で効率的な流れを確保します。
トランザクションの集約: ユーザートランザクションをバッチに集約し、ゼロ知識証明を生成して検証のために外部ブロックチェーンに送信し、オンチェーンのデータ負荷とトランザクション手数料を削減します。
ミドルウェア: ZK チェーン間の包括的な相互運用性を実現するために、Ethereum と ZK チェーンの間に展開されるミドルウェアとして理解できます。

3. ZK チェーン:ゼロ知識証明を生成および検証することでトランザクションの有効性とセキュリティを確保し、結果を ZK ルーターに送信してロールアップと調整を行います。これらは、ZK ゲートウェイを介して L1 スマートコントラクトと相互接続されており、完全に独立しており、カスタマイズ可能で、ZK スタックを使用して構築されています。

ZKsync によると、ゲートウェイは Elastic Chain の重要なコンポーネントであり、ZK チェーンから Ethereum へのシームレスな決済を可能にします。ゲートウェイを介して証明とデータを Ethereum に送信すると、次の利点が得られます。

クロスバッチおよびクロスチェーン証明合成: L1 検証コストの削減。
状態デルタ圧縮: ゲートウェイに送信されるデータの小さなバッチを圧縮し、それらを大きなバッチで効率的に L1 に転送します。
より高速なファイナリティ: 多数のバリデーターのステーキングによって強化された低レイテンシのクロスチェーンブリッジングにより、チェーン証明を検証し、競合を防止します。 ZK チェーンは他のチェーンを信頼する必要はありません。
活性: 各 ZK チェーンの活性はバリデータによって個別に管理されます。ゲートウェイは活性には影響しません。チェーンはゲートウェイから自由に出ることができます。
検閲耐性: クロスチェーン必須トランザクションは、通常の L1 検閲耐性トランザクションよりも安価になり、すべてのユーザーがアクセスしやすくなります。

ZK チェーンは ZK ゲートウェイを使用する必要がなく、チェーンのセキュリティに影響を与えることなく ZK ゲートウェイネットワークから自由に離脱して、Ethereum に直接決済できます。 ZK ゲートウェイの使用と Ethereum への直接決済を切り替えることができます。 ZK ゲートウェイは、ネットワークの回復力と信頼性を確保するために、分散化された信頼できないバリデーターのクラスターによって運用されます。この分散型検証プロセスに参加するには、ERC20 トークンが必要です。 ZKSync ネットワークガバナンスは、この目的のためにトークン (おそらく ZK トークン) を指定します。

バリデーターには、ブリッジ料金と、ZK ゲートウェイに公開される状態デルタデータのバイトあたりの料金が請求されます。これにより、オンチェーントランザクションの価値が増加するにつれてバリデータの収入が倍増するため、バリデーターが ZK ゲートウェイに参加するインセンティブが生まれます。さらに、バリデーターが提供する再圧縮サービスにより、ZK ゲートウェイを介してデータを決済する方が、Ethereum ネットワーク上で直接決済するよりも安価になるため、ほとんどの ZK チェーンが参加することを選択する理由となる可能性があります。

3. ポリゴン 2.0: アグライヤー

画像クレジット: Polygon Agglayer

3.1 アグライヤーデザインの起源

OP Stack や ZK Stack と同様に、Polygon CDK を使用して作成されたブロックチェーンは、Agglayer に直接統合でき、統合されたブリッジングおよびセキュリティサービスを活用して他のブロックチェーンとの相互運用性を実現します。これは、Polygon 2.0 のコアアーキテクチャを構成します。

Agglayer の中心的なアイデアは、Umbra Research が提案した Shared Validity Sequencing 設計から生まれました。この設計は、複数の Optimistic Rollup 間でアトミックなクロスチェーン相互運用性を実現することを目的としています。共有シーケンサーを使用することで、システムは複数のロールアップのトランザクション順序付けと状態ルートの公開を均一に処理し、アトミック性と条件付き実行を保証できます。

これを実現するには、次の 3 つの要素が必要です。

共有ソーター: クロスチェーントランザクション要求を受信して処理します。
ブロック構築アルゴリズム: 共有ソーターは、クロスチェーン操作を含むブロックを構築し、そのアトミック性を確保する役割を担います。
共有不正防止: 関連するロールアップ間で共有不正防止メカニズムを実装して、クロスチェーン操作を実行します。

既存のロールアップにはすでにレイヤー 1 とレイヤー 2 の間で双方向にメッセージを渡す機能があるため、Umbra はこれらの 3 つのコンポーネントを補完するために MintBurnSystemContract (Burn と Mint) を追加するだけです。

ワークフロー:

チェーン A のバーン操作: 任意のコントラクトまたは外部アカウントから呼び出すことができ、成功した場合は burnTree に記録されます。
チェーン B での Mint 操作: シーケンサーによって正常に実行された後、mintTree に記録されます。

不変条件と一貫性:

マークルルートの一貫性: チェーン間操作の一貫性とアトミック性を保証するには、チェーン A の burnTree とチェーン B の mintTree のマークルルートがまったく同じである必要があります。

システム操作:

共有ソーターは、トランザクションバッチと、両方のロールアップの宣言された状態ルートを Ethereum に公開する役割を担います。集中型または分散型（Metis など）にすることができます。ソーターはトランザクションを受信し、Rollup A と B のブロックを構築します。A のトランザクションが MintBurnSystemContract と正常にやり取りすると、B で対応する Mint トランザクションを実行しようとします。Mint トランザクションが成功すると、A の Burn トランザクションと B の Mint トランザクションの両方が含まれます。失敗した場合は、両方のトランザクションが除外されます。

3.2 Agglayerコアコンポーネント:

Polygon 2.0 では、Agglayer、Unified Bridge、および Pessimistic Proofs がコアコンポーネントです。

1. ユニファイドブリッジ

技術的フレームワーク:

クロスチェーン通信: Unified Bridge の中核は、異なるチェーン間のシームレスな通信を実現し、クロスチェーン通信プロトコルを通じて、異なるレイヤー 2 ソリューションと Ethereum メインネット間のデータおよび資産転送を実現することです。
流動性の集約: ブリッジはさまざまなレイヤー 2 ソリューションからの流動性を集約し、ユーザーが流動性の断片化を心配することなくチェーン間で資産を自由に転送できるようにします。

実装ロジック:

メッセージパッシング: Unified Bridge は、メッセージパッシングメカニズムを通じてクロスチェーン通信を実現します。メッセージには関連するトランザクション情報が含まれており、ブリッジプロトコルを通じてチェーン間で送信されます。
資産のロックと解放: ユーザーが特定のチェーン上の資産をロックすると、Unified Bridge は対象チェーン上の同等の価値の資産を解放します。このプロセスでは、セキュリティと透明性を確保するためにスマートコントラクトが使用されます。
相互運用性プロトコル: 異なるチェーン間の相互運用性を確保するために、Unified Bridge は標準化された相互運用性プロトコルを使用します。これらのプロトコルは、クロスチェーントランザクションの処理方法、トランザクションの有効性の検証方法、潜在的な競合の解決方法を定義します。

出典: 集約型ブロックチェーン: 新しい論文

2. 悲観的な証明

技術的フレームワーク:

セキュリティ: 悲観的証明は、不正な取引を防ぐために設計されたセキュリティ対策です。すべてのトランザクションが有効であることを確認するために、トランザクション検証中に追加の検証手順が導入されます。
遅延検証: 楽観的証明とは異なり、悲観的証明ではトランザクションが悪意のあるものである可能性があると想定し、確認前に完全な検証を実行します。

実装ロジック:

初期検証: トランザクションが送信されると、システムは基本的なトランザクション情報、署名の有効性などの確認を含む初期検証を直ちに実行します。
詳細な検証: 初期検証に合格すると、トランザクションは詳細な検証段階に入り、システムは一連のスマートコントラクトを呼び出して、トランザクションの複雑さと潜在的なリスクを確認します。
紛争解決: 検証プロセス中に問題が見つかった場合、システムは紛争解決メカニズムを起動します。これにより、ユーザーとバリデータは追加の証明を提出して紛争を解決し、トランザクションの最終的な有効性を確保できるようになります。

Agglayer は、Unified Bridge と Pessimistic Proofs を統合することで、安全性、拡張性、相互運用性に優れたブロックチェーン環境を提供します。これらのコンポーネントは、システムのセキュリティを強化するだけでなく、クロスチェーントランザクションを簡素化し、ユーザーがチェーン間でより簡単にやり取りできるようにします。詳細については、YBB Capital の以前の記事「モジュールから集約へ: Polygon 2.0 の Agglayer コアの探究」を参照してください。

4. 楽観主義: スーパーチェーンの説明

2023年、オプティミズムはワンクリックチェーン展開パスの先駆者として先頭に立った。最初のプロジェクトは、統合ネットワークの標準を確立した OP Stack でした。 OP Stack は、Ethereum のスケーリングソリューションである Optimism Superchain の起動プラットフォームであり、OP Stack を使用して構築されたすべての L2 間のやり取りとトランザクションのハブでもあります。

Optimism Superchain は、共通の OP Stack 開発スタック、ブリッジ、通信層、セキュリティを共有し、個々のチェーンがユニットとして調整および動作できるようにします。この構造は 5 つの異なるレイヤーに分けられ、それぞれに特定の目的と機能があります。

データ可用性レイヤー: 主に Ethereum DA を通じて、OP スタックに基づいてチェーンへの生の入力の主なソースを決定します。
ソートレイヤー: ユーザートランザクションの収集および転送方法を制御します。通常は単一のソート機能によって管理されます。
派生層: 主にロールアップ技術を使用して、元のデータから実行層の入力を処理します。
実行層: Ethereum 仮想マシン (EVM) を中心モジュールとして、システム状態構造と変換機能を定義します。
決済レイヤー: 証明ベースの障害検証を通じて、外部ブロックチェーンが OP スタックチェーンの有効な状態を表示できるようにします。

Elastic ChainやAgglayerと比較すると、Optimism Superchainが最初に市場に参入し、かなりのシェアを占めています。特に、その立ち上げのベースとなったBaseは、オンチェーンアクティビティの高さを反映して、毎日のガス支出の大部分を占めています。

出典: Dune Optimism — スーパーチェーンオンチェーンデータ

5. ワンクリックチェーンリリースに関する主観的な考え

5.1 AggLayer、Superchain、Elastic Chain間の競合分析

（このセクションは著者の個人的な見解のみを表しています。）

上記の 3 つの拡張計画は、それぞれの Rollup 拡張の物語を継続します。市場の成熟度の観点から見ると、OP StackとSuperchainが最初に市場を占有し、Baseはその中でも最も成功した代表例です。

AggLayer にはネイティブ互換性の利点があり、基盤となるプロトコルに大きな変更を加えることなく、既存の Ethereum ネットワーク上で直接実行できます。これにより、既存の Ethereum ユーザーと開発者にとってアクセスしやすくなります。課題は、重合プロセスの安全性と信頼性を確保することです。

Elastic Chain に関する最初の判断は、ZKsync エコシステムの発展とコミュニティ構築に依存します。 ZKsync 自体が開発できない場合、Elastic Chain は開発者を引き付け、コミュニティの熱意を維持する上で課題に直面する可能性があります。市場と技術の両方の観点から、OP は短期的には楽観的であり、ZK は長期的には楽観的です。

ただし、これら 3 つのソリューションに固有の問題は、Rollup が比較的集中化されていることです。最近、Rollup ベースのスケーリングソリューションが潜在的な競合相手として登場しています。コレータを L1、つまり Ethereum 自体に直接移動することで、L2 で追加のコレータや複雑な検証手順が必要なくなります。いくつかの潜在的な MEV の問題にもかかわらず、このよりネイティブなスケーリングのアプローチは、将来の開発のために注目する価値があります。

出典: ZKsync — 弾性チェーンの紹介

5.2 ロールアップの将来動向とアプリケーションイノベーション

全体として、「ワンクリックチェーンローンチ」の推進により、Ethereum の主なスケーリングソリューションとしての Rollups の数は増加し続けるでしょう。ビットコインのエコシステムが2023年に繁栄したとしても、その非ネイティブな拡張にはイーサリアムの拡張コンセプトの多くも借用されることになります。市場の革新が限られている場合、ロールアップアプリケーションの革新と影響は制限される可能性があります。

各 VM チェーンにとって、市場がどのように変化しても TVL は重要な指標であるため、最も初期のアプリケーションはさまざまな DeFi プロトコルになる可能性があります。さらに、SocialFiプロトコルやNFT取引市場も出現する可能性があります。

他の分野では、DePIN は Rollup と L1 での開発に困難をきたす可能性があり、Solana でリーダーが出現する可能性があります。 RWA コンセプトは L1 で開発される可能性が高くなりますが、Rollup に対する信頼は不十分です。 GameFi も上昇するでしょうが、大規模ゲームがチャンスを得るのは GameFi を中核とする Rollup だけです。したがって、現時点で最も確実なアプリケーションは、依然として DeFi に関連しています。

しかし、ブロックチェーン業界ではマシュー効果は明らかです。マルチチェーン時代の到来により、リソースは主要プロジェクトに集中し、強いものは常に強くなり、弱いものは排除されます。

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