公链のスケーリングの観点から考えると、Rollupはどのような技術的な困難に直面していますか？

執筆：Bing Ventures

Rollupは、スケーラビリティソリューションとして、パブリックチェーンの拡張において重要な潜在能力を持っています。しかし、現在もセキュリティ、分散化の程度、ユーザーエクスペリエンス、コスト効率など、いくつかの課題に直面しています。これらの課題を解決し、健全なエコシステムと標準化されたサポートを構築することで、Rollupはより広範な応用と発展を実現し、パブリックチェーンのスケーラビリティに持続的なサポートを提供することが期待されています。

ハイブリッドRollupは、この目標を達成するための有益な探求です。ハイブリッドRollupは、異なるアーキテクチャを融合させる革新的な概念であり、それぞれの利点を取り入れることで、パブリックチェーンのスケーラビリティとパフォーマンスの問題をより良く解決し、より高いセキュリティとより良いユーザーのプライバシー保護を提供することができます。

本記事では、Bing Venturesがパブリックチェーンの拡張の観点から、Rollupがスケーラビリティソリューションとして直面している課題について考察し、セキュリティ、分散化の程度、ユーザーエクスペリエンス、コスト効率などの問題を探り、これに基づいて可能な解決策を検討し、Rollupの展望を探ります。

単一Rollupの課題

ゼロ知識RollupとオプティミスティックRollupは現在の2つの主流のRollupアーキテクチャですが、それぞれ明らかな限界があります。オプティミスティックRollupは、詐欺証明の提出が必要なため、取引が最終的になるまでに最大1週間かかります。一方、ゼロ知識Rollupは、チェーン上で有効性証明を検証する必要があるため、コストが高くなります。前者はユーザーエクスペリエンスが悪く、後者はコスト効率と持続可能性が低いです。また、両者はセキュリティと分散化の程度においても異なる程度のトレードオフがあります。例えば、オプティミスティックRollupには運営者の詐欺による退出詐欺のリスクがあり、大部分のゼロ知識Rollupは中央集権的であり、少数の運営者のみがL1に取引と有効性証明を提出できるため、検閲リスクが増加します。

オプティミスティックRollupとゼロ知識Rollupのハイブリッドモデルは、セキュリティと分散化の程度においてより良いトレードオフを提供することが期待されており、全体のシステムのセキュリティを向上させつつ、一定の分散化の程度を維持することができます。このハイブリッドモデルは、ユーザーと開発者に可能な限り良いエクスペリエンスを提供することも期待されています。

さらに、Rollupの大規模な一般化には健全なエコシステムが必要であり、開発者により良いツールとドキュメントを提供し、Rollupソリューションの構築と展開をサポートする必要があります。同時に、異なるRollupソリューションの相互運用性と互換性を確保するために、統一された標準と規範を策定することも必要です。 出典: 0XJIM

ハイブリッドRollupの潜在的な利点

ハイブリッドRollupは新興のスケーリングソリューションとして、以下のいくつかの改善をもたらすことが期待されています：

まず、ハイブリッドRollupはより大きな柔軟性とスケーラビリティを提供します。L2上のシンプルなマシンに適したZK回路を構築することで、ハイブリッドRollupはオプティミスティックRollupの基盤の上に有効性証明を発行し、回路の頻繁な更新の問題を回避することができます。目標のマシンアーキテクチャが固定されているため、この柔軟性により、ハイブリッドRollupはさまざまなアプリケーションシナリオやニーズに適応し、大規模な取引を処理するために効果的に拡張できます。

次に、ハイブリッドRollupはオプティミスティックとゼロ知識証明の利点を組み合わせて、より高いセキュリティを提供します。オプティミスティックRollupは高性能で低コストの取引処理を提供しますが、取引が提出された後に検証が行われるため、一定のリスクがあります。一方、ゼロ知識証明は取引の有効性とプライバシーを確保し、攻撃者がユーザーの資産を改ざんしたり盗んだりすることを難しくします。この2つのメカニズムを組み合わせることで、ハイブリッドRollupはセキュリティ面でより強力な保証を提供できます。

さらに、ハイブリッドRollupは信頼の必要性を低下させることができます。ゼロ知識証明を使用して取引の正しい実行を証明することで、ハイブリッドRollupはユーザーが検証ノードの誠実性に依存する必要を減らすことができます。ユーザーはZK回路の正確性を信じるだけで、検証ノードの誠実性を確認する必要がないため、ユーザーの信頼要求が低下します。 出典: Bing Ventures

ハイブリッドRollupの技術実装の課題

ハイブリッドRollupモデルは新興のスケーリングソリューションとして、いくつかの技術実装の課題に直面しています。以下は2つの主要な課題です：

まず、簡略化された仮想マシンへの実行層のコンパイルプロセスは、複雑なエンジニアリングと研究を必要とする可能性があります。このプロセスでは、コンパイルされたコードが簡略化された仮想マシン上で正しく実行され、元の実行層と一致することを保証する必要があります。この課題を解決するためには、一連のコンパイラ最適化、仮想マシンアーキテクチャ、互換性などの技術的問題に対処する必要があります。これらの問題が適切に解決されることで、ハイブリッドRollupモデルはその柔軟性とスケーラビリティの利点を実現できます。

次に、トレース型ゼロ知識証明の実装は、大量のデータと計算を処理する必要があり、パフォーマンスとスケーラビリティの課題をもたらす可能性があります。ハイブリッドRollupモデルは、実行のトレースの正確性を検証するためにゼロ知識証明を使用しますが、これには大量の証明データの生成と検証が必要です。実際のネットワークでリアルタイムにこれらのトレース型証明を生成し検証するためには、証明生成アルゴリズムと検証アルゴリズムの最適化が必要であり、その効率とスケーラビリティを向上させる必要があります。

これらの難点を考慮すると、現段階の技術レベルでは、ハイブリッドRollupモデルは特定のアプリケーションシナリオやニーズにおいてより適していると考えられます。以下は筆者が適切だと考える2つの主要なアプリケーションシナリオです：

• まずは大規模取引処理です。ハイブリッドRollupモデルは、実行層を簡略化された仮想マシンにコンパイルする方法により、より高い柔軟性とスケーラビリティを提供するため、大規模取引の処理に適しています。大量の取引を効果的にバッチ処理し、低遅延の取引確認を実現することで、大規模取引処理のニーズを満たすことができます。
• 次に、高度にプライバシーを重視するアプリケーションです。ハイブリッドRollupモデルはゼロ知識証明を使用して実行のトレースを検証し、取引のプライバシーを保護します。取引の詳細は正しいことが証明されますが、実際の取引データは秘密にされ、検証に参加するノードのみがアクセスできます。このプライバシー保護メカニズムにより、ハイブリッドRollupモデルはプライバシー保護に高いニーズを持つアプリケーションシナリオ、例えば金融取引や個人認証などの分野により適しています。

以上のように、ハイブリッドRollupモデルは、実行層を簡略化された仮想マシンにコンパイルすることやトレース型ゼロ知識証明などの技術実装の課題に直面しています。しかし、大規模取引処理や高度にプライバシーを重視するアプリケーションシナリオにおいて、ハイブリッドRollupモデルはその利点と適用性を示しています。技術的な課題を解決し、特定のニーズを満たすことで、ハイブリッドRollupはスケーリング分野で重要な役割を果たすことが期待されています。

未来のRollupの発展方向

ハイブリッドRollupは未来のRollupの発展方向と考えられていますが、そのさらなる成熟は以下の単一Rollup技術のさらなる発展に基づく必要があります：

まずはオプティミスティックRollupモデルです。オプティミスティックRollupは、オプティミスティック確認（最終性）のメカニズムをさらに最適化し改善することで、より高い取引スループットとより低いコストを提供します。これには、より効果的な状態管理、取引提出、争議解決メカニズムなどの革新が含まれる可能性があります。オプティミスティックRollupモデルは、パフォーマンスとコストの面でハイブリッドRollupを超える潜在能力を持っています。

次にゼロ知識証明Rollupモデルです。ゼロ知識証明技術の進展により、より効率的で迅速な検証プロセスがもたらされ、ゼロ知識証明Rollupのパフォーマンスとスケーラビリティが向上します。これには、より効率的な証明構築、よりコンパクトな証明サイズ、より迅速な検証アルゴリズムなどの革新が含まれます。ゼロ知識証明Rollupモデルは、検証効率とパフォーマンスの面でハイブリッドRollupを超えることが期待されています。 出典: Bing Ventures

私たちは、ハイブリッドRollupの導入が、より多くのプロジェクトや開発者のRollupエコシステム構築への参加を促進すると考えています。柔軟性とスケーラビリティを提供することで、ハイブリッドRollupはさまざまなアプリケーションシナリオや業界に多くの機会を提供します。例えば、DeFi分野では、ハイブリッドRollupの高性能と低コストの利点を活用して、より複雑な金融プロトコルやスマートコントラクトを構築できます。以下は筆者が注目するいくつかの方向性です：

1. クロスチェーン相互運用性：ハイブリッドRollupは異なるパブリックチェーンにクロスチェーン相互運用性ソリューションを提供できます。ハイブリッドRollupをブリッジ層として使用することで、各パブリックチェーンは安全かつ効率的な資産移転と情報伝達を実現できます。これにより、マルチチェーン間の協力と価値の流動が促進され、既存のチェーン間の壁を打破します。イーサリアムと他のパブリックチェーン間の相互運用性は潜在的な機会であり、ハイブリッドRollupを通じて両方のチェーン上の資産の大規模なシームレスな相互作用と組み合わせが実現できます。
2. 業界のコンプライアンスとプライバシー保護：ハイブリッドRollupの組み合わせ特性は、業界のコンプライアンスとプライバシー保護のソリューションを提供できます。ゼロ知識証明技術を採用することで、ハイブリッドRollupは取引のプライバシーを確保し、検証可能な取引実行を提供します。これは、RWA分野や機関ユーザーなど、プライバシー保護に高いニーズを持つ分野にとって特に重要です。
3. コミュニティガバナンスとコンセンサスメカニズムの革新：ハイブリッドRollupの発展は、より多くのコミュニティガバナンスとコンセンサスメカニズムの革新を促進します。ハイブリッドRollupを導入することで、パブリックチェーンコミュニティはより高い取引スループットとより低いコストを実現しつつ、高度な分散化とセキュリティを維持できます。これにより、パブリックチェーンのガバナンスとコンセンサスメカニズムにおける実験と改善が促進され、さまざまなDAOのニーズに応えることができます。
4. インフラストラクチャと開発ツールのサポート：ハイブリッドRollupの発展に伴い、より多くのインフラストラクチャと開発ツールのサポートが期待されます。開発者は、ハイブリッドRollupの展開と管理に使用するツールやプラットフォームを構築し、開発プロセスを簡素化し、より良いユーザーエクスペリエンスを提供できます。これにより、ハイブリッドRollupの採用がさらに促進され、開発者により多くの機会とリソースが提供されます。

以上のように、ハイブリッドRollupはエコシステムの拡張、クロスチェーン相互運用性、業界のコンプライアンスとプライバシー保護、コミュニティガバナンスとコンセンサスメカニズムの革新、インフラストラクチャと開発ツールのサポートなどの面で積極的なトレンドをもたらすことが期待されています。技術とアプリケーションの進展に伴い、ハイブリッドRollupはL1とL2のスケーラビリティと実用性のさらなる向上を推進するでしょう。