オプティミスティックロールアップ vs. ZK-Rollup: Ethereumのレイヤー2スケーリング戦争

Ethereum ネットワークがスケーラビリティに苦しむ中、レイヤー2スケーリング技術の最前線に2つの興味深いソリューションが登場しました。それが、オプティミスティックロールアップとゼロ知識 (ZK) ロールアップです。これらの技術は取引をオフチェーンで処理することで手数料を削減し、スループットを高めることを目指しており、Ethereumメインネットの混雑を緩和します。これらの影響はレイヤー2の領域で顕著であり、同じ問題に複数の解決策を提供し、投資家や開発者の間で議論を呼び起こします。

分散型金融 (DeFi) や非代替性トークン (NFT) が登場するにつれ、Ethereumのネットワーク容量はこれまでに例を見ない圧力を受けています。Etherscanからのデータによると、需要が高まると平均ガス価格が急騰し、一般のユーザーが受け入れがたいレベルに達することさえあります。これにより、合理的なスケーリングソリューションの緊急性が強調されています。

「ロールアップは短期から中期、場合によっては長期においてEthereumにとって唯一の信頼不要のスケーリングソリューションとして位置づけられています」とEthereumの共同創設者であるヴィタリック・ブテリンはレイヤー2ソリューションに関するブログ投稿で述べました。

この承認を受け、ロールアップは注目を集め、Ethereumのロードマップにおける基本となっています。

オプティミスティックロールアップとZK-Rollupsの両方は、複数のトランザクションを1つのバッチにまとめてEthereumメインネットに送信します。ただし、セキュリティと検証を達成する方法はかなり異なります。Ethereumエコシステムに関与するステークホルダーは、これらの違いを理解する必要があります。

本稿では、ロールアップのメカニズムを調査し、オプティミスティックロールアップとZK-Rollupsの特性を見て、それらの利点と欠点を比較し、現在と将来の応用について調査します。読者は、これらの技術に対する完全な理解を得ることができ、最終的にEthereumの未来にどのように影響を与えるかについて理解できるはずです。

ロールアップとは？

基本的に、ロールアップはトランザクションをオフチェーンで処理し、圧縮されたデータバージョンをメインネットに戻すレイヤー2スケーリングソリューションであり、Ethereumのようなブロックチェーンシステムのスループットを増加させます。メインブロックチェーンの計算およびストレージの負荷を軽減することが主な目的です。これにより、セキュリティを犠牲にすることなくスケーラビリティが向上します。

ロールアップは複数のトランザクションを1つのバッチとしてまとめ、多くの値を集約（または「ロールアップ」）します。その後、このバッチはオフチェーンで実行され、結果の状態がメインネットに戻されます。したがって、ロールアップは理論的にはEthereumメインネット単体で可能なスループットを大幅に超えることができます。

Ethereum改良提案 (EIP) 4844、時にはProto-Dankshardingとも呼ばれるこのアイデアは、データコストの低減を追求するため、多くの関心を集めました。この提案などにより、ロールアップはEthereumのスケーリング戦略の重要な要素として固まりました。

ロールアップはEthereumネットワークのセキュリティを基盤としています。トランザクションデータや証拠をメインネットに戻すことで、レイヤー2ソリューションがハッキングされた場合でもEthereumの本質的なセキュリティ保証にユーザーが依存できるようにします。これはロールアップをサイドチェーンやその他のセキュリティメカニズムが少ないレイヤー2ソリューションと区別する重要な特徴です。

ConsenSysの分析によれば、ロールアップはEthereumのスループットを約15TPS（秒間処理可能トランザクション数）から数千TPSに引き上げる可能性があるとしています。nogi等、アプリケーションにとって興味深い解決策となります。

さらに、Ethereumのスマートコントラクト機能とシームレスに統合されています。レイヤー2ソリューションと連携するコントラクトにより、開発者はメインネットの負担を軽減しつつ複雑な機能を構築できるため、様々なアプリケーションでロールアップの採用が進んでいます。

ただし、ロールアップが課題を持たないわけではありません。データ可用性や既存のEthereumツールとの相互運用性に問題を生じることがあり、ユーザーや開発者が新しい技術を受け入れる必要があります。また、ロールアップシステムにおける分散化を保障し、中央の障害点を回避することも継続的な課題です。

オプティミスティックロールアップとは？

オプティミスティックロールアップは、トランザクションがデフォルトで有効であると仮定するロールアップの一種であり、「オプティミスティック」という用語の由来となります。不正行為の証拠が指定された挑戦期間内に提出される場合にのみ、計算、正確に言えば検証を行います。不正行為が疑われない限り、個々のトランザクションを検証する必要がないため、この楽観的な仮定は高いスケーラビリティを可能にします。

基本的なプロセスは、誰でもトランザクションの有効性に異議を唱え、不正行為の証拠を提供することでその有効性を確保する挑戦期間に依存します。もし不正行為のトランザクションが発見された場合、システムはそれを元に戻し、悪意ある行為者は罰金を支払う可能性があります。このシステムは、ゲーム理論に基づいたアイデアと誠実さを奨励することでセキュリティを維持しています。

Ethereum Virtual Machine (EVM) -互換性のために設計されたオプティミスティックロールアッパーは、現在のアプリを主要な書き換えなしにレイヤー2ソリューションに導入するための開発者にとって移行を単純化します。

オプティミスティックロールアップの主要な実装の1つは、Optimismです。Optimismチームによると、彼らのソリューションはEthereumメインネットよりも10～100倍ガスコストを削減できるとのことです。

Offchain Labsによって開発されたArbitrumは、その強力な特徴と開発者に優しい環境のために興味と受け入れを集めたもう一つのよく知られたイニシアチブです。

ただし、オプティミスティックロールアップにはいくつかの欠点があります。資金をEthereumメインネットに戻す際の挑戦期間は数時間から1週にわたる可能性があり、遅延を引き起こします。即時の流動性を必要とする者にとって、この遅延は問題になる可能性があります。この問題を解決するために、迅速な出口システムや流動性プロバイダーなどのソリューションが開発されていますが、複雑さを増します。

さらに、オプティミスティックロールアップのセキュリティは、必要に応じて少なくとも1つの誠実な参加者が不正行為の証拠を提供することを前提にしています。このモデルは力強いですが、必ずしも完璧ではありません。共謀の条件下や誠実な参加者が欠ける場合には、システムが脆弱になる可能性があります。

これらの障害にもかかわらず、オプティミスティックロールアップはいくらか広範な受け入れを見ています。たとえば、最大級の分散型取引所であるUniswapは、低手数料と更多スループットを主要なメリットとしてOptimismのセットアップを実施しました。このアクションにより、Uniswapのユーザーは柔軟にトレードを行うことができ、プラットフォームのアクセシビリティが向上しました。コンテンツ: 証明の有効性により、状態が正しいことが保証されるため、引き出しをスキップします。

EVM互換性

Optimistic Rollupsは、一般的によりEVM互換性が高く、開発者が既存のEthereumスマートコントラクトを最小限の変更でデプロイするのを可能にします。ZK-Rollupsは、複雑な操作の証明を生成する計算の負担が大きいため、歴史的にEVM互換性で苦労してきました。しかし、zkEVMのような進展により、このギャップを埋めることを目指しています。

パフォーマンスとスケーラビリティ

ZK-Rollupsは、特にシンプルなトランザクションにおいて、より高いスループットと低い手数料を提供できます。なぜなら、有効性の証明によりトランザクションデータがより効率的に圧縮されるからです。Optimistic Rollupsは、詐欺証明の必要性からオーバーヘッドが高くなる場合があります。

複雑さと開発努力

ZK-Rollupsの実装は、関与する高度な暗号技術のため、より複雑です。これが開発を遅らせ、バグの可能性を増加させることがあります。Optimistic Rollupsは、比較的実装が簡単であるため、アプリケーションの迅速な展開につながっています。

エコシステムの採用

両方のタイプのRollupは、顕著な採用を見ています。Optimistic Rollupsは現在、EVM互換性のためにより多くのDeFiアプリケーションを抱えています。ZK-Rollupsは、EVM互換性の解決策が成熟するにつれて追いついています。Dune Analyticsによると、両方の解決策における合計価値ロック（TVL）は増加しており、信頼と採用の増加を反映しています。

規制上の考慮

ZK-Rollupsの暗号技術的性質は、より良いプライバシー機能を提供する可能性があり、これは規制遵守に関して両刃の剣となるかもしれません。Optimistic Rollupsはより透明であり、これは規制の期待により適合するかもしれません。

Optimistic RollupsとZK-Rollupsのユースケース

Optimistic RollupsのEVM互換性は、複雑なスマートコントラクトアプリケーションでの使用に理想的です。これにより、それらは詳細なロジックを必要とするDeFiプラットフォーム、NFTマーケットプレイス、その他のアプリケーションに最適です。例えば、合成資産の流動性システムであるSynthetixは、Optimismと提携して、手数料を下げ、スケーラビリティを向上させています。この統合を利用するユーザーは、合成資産をより迅速に、摩擦なく取引できるようになりました。

トランザクションの速度とセキュリティが絶対に重要な場合、ZK-Rollupsは輝きます。ZK-Rollupsの即時最終性と素晴らしいスループットは、決済アプリ、スポット取引のための分散取引所、ゲームプラットフォームを助けます。ZK-Rollupsを使用して、LoopringというLayer 2プロトコルは、迅速で安価な取引を提供する分散型取引所を作成しました。Loopringのデータによると、ユーザーはメインネットコストのわずか0.1％の手数料で取引できるため、非常にアクセスしやすくなっています。

さらに、プライバシーを重視するアプリケーションやアイデンティティの検証でもZK-Rollupsが人気を博しています。ゼロ知識証明により、ユーザーは個人情報を開示せずに属性を証明でき、コンプライアンスとユーザープライバシーにとって非常に評価されています。

zkSyncのようなプロジェクトは、ZK-Rollups上でのスマートコントラクトを可能にしようとしており、これまではOptimistic Rollupsに基づいて限定されていたユースケースを開放しています。これらの技術が発展するにつれ、彼らの能力の境界線は曖昧になり、開発者により多くの自由を提供するかもしれません。

結論

Optimistic RollupsとZK-Rollupsの競争は、Ethereumのスケーラビリティへの探求における健全な進歩を表しています。両技術とも特有の利点を持ち、ネットワークが増大する需要を管理できるために欠かせません。

EVMの適合性と実装の容易さにより、Optimistic RollupsはDeFiシーンで非常に人気となっています。ZK-Rollupsが提供するより強力なセキュリティ保証と即時最終性は、暗号技術の革新の限界を広げています。

Ethereumエコシステムが発展するにつれ、2つの選択肢はおそらく共存し、さまざまなニーズと目的に応え続けるでしょう。彼らの発展は分散型アプリケーションの方向性に大きな影響を与えるため、開発者、投資家、消費者はこれらの技術について情報を持ち続けるべきです。

ビタリック・ブテリンはこう述べました：「短期的には、ロールアップは唯一の信頼性のないスケーリング解決策であり、長期的にはEthereumエコシステムの重要な部分です。」これは状況を公正に要約しています。

OptimisticとZK-Rollupsの進展は、このビジョンを強調しています：よりスケーラブルで効率的なイーサリアムネットワークが約束されています。