Messari：Ethereumの「Rollup中心」の未来をどう見るか？

原文タイトル：《EthereumのRollup中心の未来》

原文著者：Ally Zach

原文翻訳：Unitimes

重要なポイント

• 現在のスケーラビリティ問題を緩和するために、イーサリアムは「Rollup中心のロードマップ」に移行し、最適なオンチェーンおよびオフチェーンのスケーリングソリューションを組み合わせています。
• イーサリアムのオンチェーンスケーリングソリューションである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発展に十分なデータスペースを提供します。
• Optimistic RollupsとZK-Rollupsにはそれぞれ欠点があります：ほとんどのOptimistic Rollupsは、層間の長い出金待機時間が存在し、ZK-Rollupsは多くの計算を必要とし、シームレスな相互運用性を提供できません。
• Rollup中心の未来を実現するためには、Rollupソリューションは実行コストの削減、層間の相互運用性、ユーザーのプライバシーを優先する必要があります。

スケーラビリティは、（取引）コストを最小化し、ブロックチェーン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、ネットワークの速度とスループットを増加させる方法です。イーサリアムは現在スケールできません。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は急騰し、日常の投資家がこのネットワークを利用するコストをほぼ負担できない状況になっています。

イーサリアムのスケーリングには、オンチェーンスケーリングとオフチェーンスケーリングの2つのコアオプションがあります。「The Merge」（合併）と組み合わせて、イーサリアムチームは「danksharding」と呼ばれる新しいシャーディング設計を導入し、オンチェーンスケーリングソリューションを導入します。これらの変更は、今後数ヶ月のうちに発生することが予想されています。

オフチェーンスケーリングは、既存のブロックチェーンの上にある代替プロトコルから来ており、現在のイーサリアム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、すべての取引検証をオフチェーンで処理し、イーサリアムのメインネットからセキュリティを得ます。現在最も知られているL2スケーリングソリューションはRollupsです。

「合併」の準備を進める中で、イーサリアムは「Rollup中心のロードマップ」に移行しています。最適なオンチェーンおよびオフチェーンのスケーリングソリューションを組み合わせる計画です。

01. Rollupsの簡易ガイド

Rollupsはこの分野で最も注目されるL2スケーリングソリューションです。取引検証とデータストレージの方法に基づいてRollupsを分類できます。すべてのRollupsは、大量のオフチェーン取引データを集約し、合意に達したときに結果をイーサリアムのメインネットに公開します。

1) Optimistic Rollups

Optimistic Rollupsネットワーク、例えばArbitrumやOptimismは、すべての取引が最初から有効であると仮定します。これらの取引の安全性を確保するために、Optimistic Rollupsネットワークはチャレンジ期間（challenge period）を提供し、ネットワークの検証者は親チェーン（例えばイーサリアム）上の詐欺証明（fraud proof）を通じて特定の取引の合法性に異議を唱えることができます。詐欺の疑いがあ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、遅延（取引確認時間）を減少させます。チャレンジ期間は通常7日間です。

画像出典: 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、L1チェーンに資産を引き戻すことはできません。Optimistic Rollupsの長い出金待機期間に対する対応として、いくつかの迅速な出金ソリューションが台頭しています。例えば、コミュニティ主導の流動性プールを通じて、Boba Networkは出金待機期間を数分に短縮しました。

さらに、ほとんどのOptimistic RollupsはEVM（イーサリアム仮想マシン）互換性を持っており、これはL1でできることはすべて、これらのOptimistic Rollupsネットワークでもできることを意味し、より迅速かつ安価に実現できます。EVM互換性は、これまでのところほとんどのイーサリアムベースのRollupsがOptimistic Rollupsに属する主な理由です。イーサリアムの開発者にとって、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ことは、非常に簡単なプロセスです。また、Optimistic Rollupsは完全な透明性を提供し、すべての取引データがイーサリアムの親チェーンに公開されます。

2) ZK-Rollups

ゼロ知識（ZK）Rollupsネットワーク、例えばStarkNetは、Optimistic Rollupsと同様に、大量のオフチェーン取引を集約し、段階的にイーサリアムのメインネットに提出します。しかし、ZK-Rollupsはすべての取引が有効であると証明される前に有効であると仮定するのではなく、有効性証明（validity proofs）を使用して取引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、それに対応する元の取引パッケージの代理として、イーサリアムL1に提出され、オンチェーンで検証されます。

画像出典: Simon Brown

有効性証明は非常に複雑で時間がかかるため、Optimistic Rollupsと比較してZK-Rollupsには遅延が増加します。暗号証明（有効性証明）を生成するには大量の計算が必要なため、ZK-Rollupsネットワークの取引シーケンサー（sequencers）は高規格のハードウェアを必要とし、日常のユーザーがそのシーケンサーになることが難しくなります。

さらに、内在する複雑性のために、ほとんどのZK-Rollupsは通常EVMと互換性がありません。そのため、イーサリアムの開発者は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のが難しく、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ソリューション向けの汎用アプリケーションを開発することがさらに困難になります。ZKSyncとzkEVMは最近、イーサリアムのテストネット上にEVM互換のZK-Rollupソリューションを展開し、ZK-Rollup中心の未来に光をもたらしました。

02. イーサリアムの「Rollup中心」のロードマップ

今年のある時点で、イーサリアムはコンセンサスメカニズムの変化を経験し、PoW（プルーフ・オブ・ワーク）からPoS（プルーフ・オブ・ステーク）に移行します。これを「合併」（The Merge）と呼びます。この変更により、イーサリアムネットワークのエネルギー排出量が削減され、ネットワークのセキュリティが向上し、マイナーからの中央集権リスクが減少します。イーサリアムの「Rollup中心のロードマップ」は、32 ETHを経済的な担保として提供する限り、任意の数の検証者をサポートします。

シャーディング（sharding）は、オンチェーンの水平スケーリングソリューションであり、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加させることができます。実質的に、イーサリアムブロックチェーンはより小さなチェーン、すなわち「シャードチェーン」（shards）に分割され、これらのシャードチェーンは並行して実行され、最終的にビーコーチェーン（Beacon Chain）を介して接続されます。各シャードチェーンは、データの可用性を確認するノードのサブセットによって実行されます。このシステムは、誰でも標準の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ことを保証し、ネットワークのスケーラビリティを向上させます。

従来のシャーディングが取引により多くのスペースを提供するのとは異なり、最新のdankshardingソリューションはデータブロブにブロックスペースを提供することに焦点を当てています。イーサリアムプロトコルはこれらのデータを解釈しようとはせず、単にこれらのデータブロブが完全に利用可能であることを検証します。これらのデータブロブが完全に利用可能と見なされるためには、データが失われてはならず、Rollupの状態がそのデータを使用して再構築できる必要があります。このデータスペースは、高い取引スループットをサポートするL2スケーリングソリューションに使用されます。

要するに、PoSコンセンサスメカニズムはL2 Rollupsに堅牢なセキュリティと分散化を提供します。

Dankshardingはデータ層を形成し、大量のデータ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は、イーサリアムのRollup中心のロードマップを実現可能にします。これにより、イーサリアムは決済とデータ可用性の層となり、スケーラビリティをL2 Rollupsに委ねます。現在、Rollupとイーサリアムのアーキテクチャを組み合わせることで、現在のイーサリアムの15-45 TPSの取引スループットは1000-4000 TPSまで拡張可能です。シャードチェーンの導入は、Rollupsのデータストレージ容量をさらに拡大し、スループットを100,000 TPS以上に引き上げます。

03. Rollup中心の未来

Optimistic RollupsとZK-Rollupsの際立った利点は、セキュリティと分散化を妥協することなく、イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決できることです。これにより、はるかに低いコストでほぼ即時の取引を行うことができ、イーサリアムのメインネット上のネットワーク混雑を減少させます。

しかし、これらの2種類のRollupsには明らかな欠点があり、長期的な持続可能性に疑問を投げかけています。詐欺証明システムのために、Optimistic Rollupsは最大1週間の出金待機期間の影響を受けます。一方、ZK-Rollupsは計算量が多すぎて、現在EVMと互換性がありません。前述のように、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。

イーサリアムのエコシステムは、Rollupエコシステムの発展に十分なスペースを提供しています。イーサリアムのロードマップは実験を奨励し、最適なL2ソリューションが成熟したイーサリアムエコシステムの中で成長できるようにしています。それぞれの欠点を除いて、未来のRollup展開は取引コストの差異、イーサリアムのシャーディングエコシステムの断片化、プライバシー保護の問題を解決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、取引コストを妥協することなく、ますます多くの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はこの問題を解決していますが、両者の比較結果はどうでしょうか？

ZK-Rollupsはその有効性証明を実行する際に多くのコストがかかる可能性があります。しかし、プログラムの改善に伴い、ZK-Rollupネットワーク内の各取引バッチに含まれる取引の数が増加し、各取引の限界コストが低下します。長期的には、ZK-Rollupはその有効性証明によって最初に発生する固定コストの欠点を克服するでしょう。

理論的には、Optimistic Rollupsはほぼ無コストの取引を持つべきです。ZK-Rollupsとは異なり、Optimistic Rollupsには重いバックエンド計算やデータ圧縮（これが取引コストをさらに増加させる）があります。通常、Optimistic Rollupsのオペレーターは詐欺証明を実行するコストを負担します。しかし、未圧縮のデータをイーサリアムに公開することは取引コストを増加させます。さらに、詐欺証明がこれらのソリューションに完全に展開されていないため、現在のOptimistic Rollups上の取引コストは予想以上に高くなっています。

イーサリアムのシャードチェーン上では、どのRollupソリューションの取引コストも現在の状況よりも大幅に低下するはずです。理論的には、ZK-Rollupsが各取引の限界コストを引き続き低下させることができれば、Optimistic RollupsとZK-Rollupsの間のコスト差は非常に小さくなるはずです。

2) 断片化

暗号エコシステム全体に断片化の問題があります。ほとんどのプロトコルは孤立した形で運営されており、業界全体は相対的にバラバラです。ブロックチェーン間で資産を移動することは複雑で直感的ではなく、特に新しいユーザーにとっては難しいです。

多くのRollupsネットワークには繁栄しているが孤立したL2エコシステムがあります。イーサリアム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、開発者はArbitrumやOptimism上で迅速にアプリケーションを構築しています。しかし、一度ユーザーがこれらのシステムに資産を置くと、異なるプラットフォームにこれらの資金を再移動することが課題と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、流動性資産の一部の相互運用性の問題を解決するのに役立ちます。ユーザーは比較的迅速かつ経済的に資産をあるプラットフォームから別のプラットフォームにシームレスに移動できます。

クロスチェーンブリッジは、あるL1スマートコントラクトに資産をロックし、その後、別のブロックチェーンまたはRollupにそのToken資産のバージョンを送信します。EVM互換性がない場合、ユーザーはそのクロスチェーンブリッジのセキュリティが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、暗号資産の管理権を放棄する必要があります。イーサリアムからEVM互換性のないRollups（例えばLoopringやStarkNet）に資産を移動するために、ユーザーは中央集権的な取引所からそのRollupにToken資産を送信するか、Gas料金を支払ってそのRollup自体に資産を送信することができます。後者の場合、これらの資産はそのL2 Rollup内に存在します。

イーサリアムからRollupへの資産のクロスチェーンブリッジに関しては、今年初めの市場低迷以来、L2ブリッジの総TVL（ロックされた総価値）が減少しています。長い出金待機期間があるにもかかわらず、Arbitrum、Optimism、BobaのようなOptimistic Rollupsは、現在累積されたブリッジTVLでリードしています。zkSyncはこの分野で比較的新しいRollupですが、EVM互換性を持つZK-Rollupsの数少ない一つです。

同様に、PoSベースのイーサリアムの世界では、Rollupsの相互運用性に関してもいくつかの問題があります。「相互運用性ブリッジ」は、Rollups中心のイーサリアムエコシステムにおいて重要なインフラストラクチャコンポーネントとなります。これらは孤立したRollupエコシステムを防ぎ、相互運用性を維持し、流動性の断片化を緩和することに取り組みます。これらのブリッジは、Rollup間の通信と資産移動のための必要な手段です。

イーサリアムの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発展を奨励します。現在、EVM互換性はRollupフレームワーク内の発展を制限し、スマートコントラクトの革新の自由を制限しています。EVM互換性は時代遅れの特性となり、未来の相互運用性を駆動する技術の発展によって置き換えられる可能性があります。

短期的には、Optimistic Rollupsはイーサリアムエコシステムのリーディングスケーリングソリューションです。EVM互換性において既存の利点があり、アプリケーションに必要な相互運用性を提供しています。しかし、時間が経つにつれて、以下の要因によりZK-Rollupsへの移行が自然に発生するでしょう：より低い、信頼不要の出金待機期間；より高いスループット；卓越したデータ圧縮能力；および各取引の限界コストの低下。

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この分野への信頼を提供します。任意の時点で、誰でもEtherscanにアクセスして、誰がどの契約とどれだけの資金をやり取りし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的なアイデンティティを関連するウォレットに結びつける隙間を提供します。

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す：人々は互いの財務状況を確認することができません。データプライバシーが主流の問題となっている時代において、小口投資家、特に企業が自らのプライベート情報を公開し、それを財務記録と結びつけることを望まない理由は容易に理解できます。暗号分野は、現在のWeb2と同様にプライベートである必要があります。さもなければ、率直に言って、長期的な採用の可能性はありません。

では、開発者はどのようにしてセキュリティを妥協することなく公開取引から識別情報を削除できるのでしょうか？

ZK-Rollupsの利点は、そのデータ圧縮能力にあります。前述のように、ZK-Rollupsはオフチェーンのすべての取引データを検証し、検証された証明と圧縮された取引データをイーサリアムのメインネットに公開します。イーサリアムの検証者は、取引バッチ内のデータを解釈する必要はなく、単にそのL2ソリューションがそのデータを検証したことを確認します。

プライバシーに焦点を当てたZK-Rollupsは、識別情報をそれらが束ねる取引データから削除し、適切な情報のみを公開します。例えば、AztecはそのRollupソリューションでペンネームシステムを作成し、取引データと関連する取引相手を完全に分離しました。ユーザーは、彼らが近日中に公開するAztec Connectブリッジを通じて匿名でTokenを送信または受信し、分散型アプリケーションと相互作用することができます。

しかし、このプライバシー機能の追加にはコストがかかります。このRollupは以前のように取引リストを処理することができません。Aztecは、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を導入しました（したがって、現在はZK-ZK-Rollupです）。各証明はプライバシー取引を検証します。Polygonは、ZKプライバシーRollupの上にOptimistic Rollupを実行する企業向けのプライバシーRollupであるPolygon Nightfallを立ち上げました。

以前のプライバシー技術、例えばMonero、Zcash、Tornado Cashは、主流の採用を受けるか、ユーザーにプライバシーを使用するかどうかを選択させました。投資家が取引をプライベートにしたい場合、プライバシーを使用することを選択する必要があります。しかし、取引の反対側の当事者はそうしないかもしれないため、取引の一方は公開されます。時間が経つにつれて、取引データ内のダイナミクスが組み合わさって、両者のアイデンティティが明らかになる可能性があり、これは取引からアイデンティティを隠す目的に反します。このような選択的プライバシーアプリケーションに存在する欠陥は、最初からプライバシー取引を確立する目的を破壊するため、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べきです。

ZK-Rollupsにとって、プライベート取引を有効にするのは簡単です。なぜなら、Optimistic Rollupsはすべての取引データを親チェーンに公開するからです。しかし、Optimistic Rollupsもプライベート取引を実現するためのいくつかの選択肢があります。彼らはTornado Cashのアプローチを模倣し、ソースアドレスとターゲットアドレス間のオンチェーンの関連を切断することができます。現在のOptimistic Rollupsは、Aztecのようなプライバシー指向のZK-RollupsをL3（第3層）としてホストすることができます。将来の展開も、彼らのソリューションを混合し、Polygon Nightfallのようにプライベート取引を検証するためにZK-Rollupを実現することができます。

04. 最後に

Optimistic Rollupsソリューションは、現在の市場でZK-Rollupsに対して優位に立っています。通常、EVMと等価であるため、Optimistic Rollupsはそのアプリケーションに必要な相互運用性を持ち、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の技術が継続的に改善される場合、より良い製品の適合性に基づいて、L2 Rollup競争に勝つ可能性があります。EVM互換性のあるソリューションが増えるにつれて、ZK-Rollupsはよりコスト効率が良くなり、前例のない取引プライバシーを利用し、より調和の取れたクロスチェーンおよびクロスレイヤーブリッジ体験を生み出すでしょう。

イーサリアムは、Rollup中心のロードマップに焦点を当てている唯一のL1ブロックチェーンではありません。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競争は近い将来消えることはないかもしれません。これらのL2エコシステムは、相互に競争するだけでなく、L1エコシステム（例えばSolana）やL2サイドチェーン（例えばPolygon）とも競争する可能性があります。

イーサリアムのRollup中心への移行には数年かかるでしょう。現在のRollupsは、適切な方法で実装するための時間が必要であり、実行エラーに対する十分な余地を残す必要があります。Optimistic RollupsとZK-Rollupsにはそれぞれのトレードオフがありますが、凝集力のあるイーサリアムエコシステムの可能性は、暗号通貨のさらなる採用にとって全体的に良い兆候です。