イーサリアムのスケーリングソリューション分析:Optimistic RollupsとZK-Rollups

イーサリアムは現在最も活発なブロックチェーンプラットフォームの一つとして、DeFiからNFTまで、多くの分散型アプリケーションを支え、エコシステムは繁栄しています。しかし、繁栄するオンチェーン取引は、ネットワークの混雑による取引手数料の急騰、処理時間の延長、失敗率の増加といったいくつかの固有の課題ももたらし、これらの要因は参加者の積極性に深刻な影響を与えています。

これらの問題に対処し、メインチェーンの分散特性を維持するために、コミュニティは主にL2スケーリングソリューションを採用しました。L2の核心理念は、計算と取引をメインネット（L1）からセカンドレイヤーネットワークに移行し、最終的な結果のみをメインネットに提出することです。この方法は、取引効率を向上させ、コストを削減するだけでなく、メインネットの安全性を継承することもできます。

現在、比較的有名なL2ソリューションには、ロールアップやサイドチェーンなどがあります。ロールアップはさらに、オプティミスティックロールアップとゼロ知識ロールアップ（ZKロールアップ）に細分化できます。

オプティミスティック・ロールアップ

オプティミスティックロールアップは、すべての取引計算と状態更新をL2ネットワーク上で行い、その後、圧縮された原始取引データをバッチでメインネットに公開します。提出時にL2ノードはこれらの取引がすべて有効であるとデフォルトで考え、このモデルは取引の確認速度と効率を大幅に向上させます。

もしバリデーターが問題の取引を発見した場合、7日以内に詐欺証明を提出できます。L1上のスマートコントラクトがこの証明を検証します。問題の取引が実際に存在する場合、その取引を含むバッチおよびその後のバッチはロールバックされ、悪意のあるノードは罰せられ、バリデーターは報酬を得ます。

7日以内に詐欺証明を受け取らなかった場合、すべての取引は合法であると見なされます。「詐欺証明」メカニズムの存在自体が有効な抑止力を発揮しており、実際には詐欺証明を提出したり、悪事が確認されたりするノードはほとんどありません。

オプティミスティック・ロールアップの主な欠点は、7日間のチャレンジ期間がもたらす資金の流動性問題と、潜在的な中央集権リスクです。

ZKロールアップ

Optimistic Rollupsとは異なり、ZK-Rollupsはデータをチェーンに提出する際、圧縮されたデータ自体に加えて、有効性証明を添付する必要があります。これは、ZK-Rollupsが同様にオフチェーンで取引を行う一方で、正式に提出する前にオフチェーンで有効性証明を計算する必要があることを意味します。

ZK技術はブロックチェーンが登場する前から存在していましたが、その応用は現実世界の複雑さに制約されていました。ブロックチェーンがZK技術を応用する利点は、複雑さをスマートコントラクト内に制限でき、チェーン上のデータと計算のみを検証し、中央集権的な組織や個人に依存する必要がないことです。

ZK-Rollupsの複雑さは、取引実行のデータとロジックに基づいて、複雑な論理回路図にコンパイルする必要があることに現れます。そして、専用の証明器を使用して暗号計算を行い、迅速に検証可能な結果を生成します。このプロセスは通常、高い計算能力を持つコンピュータと専用のコンパイラおよび検証器を必要とします。

レイヤー 2 コスト分析

Optimistic Rollupsのコストは主に、圧縮された取引データをL1に提出する費用と、L2ノードの運営コストを含みます。良いニュースは、イーサリアムのEIP-4844方案がL2とメインネットの相互作用の費用を大幅に削減したことです。しかし、ノードを維持するためには大量の資金をロックする必要があり、これが投資家が他の機会を逃す可能性を引き起こすことがあります。

ZK-Rollupsの主なコストは計算リソースに由来し、ゼロ知識証明を生成するには大量の計算リソースと専用ハードウェアが必要です。さらに、データをチェーンに提出するためのトランザクション手数料も負担する必要があります。専用ハードウェアの需要はネットワークをより中央集権的にする可能性があります。

まとめ

Optimistic RollupsとZK-Rollupsは、イーサリアムエコシステムがスケーラビリティの課題に対処するための重要なソリューションです。イーサリアムEIP-4844などのアップグレードの実施に伴い、L2のデータ発行コストは大幅に削減され、これにより両方のソリューションの潜在能力がさらに引き出され、イーサリアムエコシステムの持続的な発展が促進されるでしょう。