ZKPには低コストの絶対的な優位性があるのか？Aztecを例に考察する。

著者：カイル・リウ、Bing Ventures 投資マネージャー

導入：ZKP（Zero-Knowledge Proof、ゼロ知識証明）技術の進展に伴い、そのコストと性能の関係に対する関心が高まっています。ゼロ知識証明システムの実装と維持には、大量の計算リソースとアルゴリズムの最適化が必要です。これらの計算は高額なコストを引き起こす可能性があり、特に大規模データや複雑な計算を扱う際には顕著です。したがって、ZKPのコスト優位性は絶対的なものではなく、具体的なアプリケーションシナリオに依存します。

Aztec Connectが閉鎖を余儀なくされたニュースの背景の中で、私たちはZKP技術が主張するコスト優位性を再評価せざるを得ません。ZKPは高度なプライバシーを提供するソリューションとして宣伝されていますが、Aztec Connectの一時的な失敗は、現段階でこの技術がコスト面で大きな課題に直面していることを証明しています。

もしZKP技術が本当にコスト優位性を持っているなら、なぜAztec Connectは運営の中で持続可能性を実現できなかったのでしょうか？さらに興味深いのは、Aztecがコミュニティに新しいバージョンのAztec Connectをフォーク、デプロイ、運用することを奨励していることです。これは、独立してAztec Connectを運営するために必要な膨大なリソースを示唆しています。これにより、私たちのZKPのコスト効果に対する疑念がさらに強まります。もしZKPのコスト優位性が実際に存在するなら、なぜコミュニティはこのプロジェクトを継続するためにこれほどの投資を必要とするのでしょうか？

したがって、私たちはZKP技術が主張するコスト優位性を真剣に検討する必要があります。おそらくZKPのコスト優位性は過剰に誇張された幻想に過ぎず、実際の状況はより複雑かもしれません。コスト優位性を追求する際には、単一の側面の最適化だけでなく、全体システムの性能とコストのバランスを総合的に考慮する必要があります。たとえば、計算コストを削減することは通信コストを増加させる可能性があり、またはより効率的なアルゴリズムを使用することはより複雑なハードウェアのサポートを必要とするかもしれません。したがって、特定のプロジェクトに対して包括的なコスト効果分析を行い、各側面の最適化戦略を天秤にかけて、最適なバランス点を見つける必要があります。

ZKPには低コストの絶対的優位性があるのか？Aztecを例に考察する

打破されたコスト神話

まず、ここでZKPのコスト構造を定義する必要があります。現在、さまざまな定義方法があり、基準は一様ではなく、少なくともハードウェアコスト、計算コスト、検証コスト、ストレージコストなどの部分が含まれます。しかし、筆者の視点から見ると、ZKPの原則に従い、この文章ではコスト構造の定義を通信コストと計算コストの2つのコアコストに焦点を当てます。通信コストは、証明者と検証者の間で情報を交換するコストを指し、計算コストは、証明者と検証者が計算を実行するコストを指します。この2つのコストはZKPにおいて核心的な競争力を果たしており、証明と検証の効率と安全性に直接影響を与えます。もし通信コストと計算コストが高すぎると、証明と検証の効率が低下し、全体システムの性能に影響を与えます。

さて、Aztecのプライバシーアーキテクチャに戻ると、AztecのRollup方式は他のZK系Layer 2ソリューションと顕著な違いがあることを認識する必要があります。複数の取引を集約して証明を生成するのではなく、Aztecは各取引ごとに独立した証明を生成し、それをパッケージ化する必要があります。この方式は、各取引が独立した証明を生成する必要があるため、計算コストとガス料金が増加し、Aztecのガス料金が他のRollupソリューションよりも高くなります。

さらに、ユーザーがローカルで生成したプライバシー証明のみが真の情報漏洩のないゼロ知識証明であり、その上にある内部Rollupおよび外部Rollupの証明は必ずしもゼロ知識ではありません。これにより、ZKPのプライバシーの利点が曖昧になり、ZKPのコスト優位性の実現可能性がさらに疑問視されます。Aztec Connectのゲートウェイ方式自体が比較的冗長であり、取引をLayer 1に集約し、Aztec Bridge Contractを通じて資金の集約とDefi機能の呼び出しを実現しています。しかし、このゲートウェイ方式は、費用の分担に関して特定のタイプの取引にのみ適用される可能性があり、プロジェクトのデプロイの柔軟性に制限を与えています。

ZKPには低コストの絶対的優位性があるのか？Aztecを例に考察する

測定が難しいコスト効果

コストと性能の関係は複雑で動的です。通常、低コストは性能を向上させることができます。なぜなら、計算と通信のオーバーヘッドを削減し、全体システムの効率を向上させるからです。しかし、過度に低コストを追求すると、性能が低下する可能性があります。なぜなら、一定の計算と通信リソースを犠牲にするからです。したがって、ZKPシステムはコストと性能の間で適切なバランスを見つける必要があります。

ゼロ知識証明は、メッセージを介して異なる参加者間である主張の正しさを検証することを含むため、通信コストは重要な要素です。通信コストを削減するためには、高効率の通信プロトコルや圧縮アルゴリズムを使用して、メッセージのサイズと伝送時間を削減することを検討できます。特にAztecのようなLayer2プロジェクトにとって、クロスチェーン通信は異なるブロックチェーンネットワーク間でメッセージとデータを伝達する必要があります。メッセージの伝達はネットワーク通信と相互作用を伴い、一定の通信コストを引き起こします。特に大規模な全チェーンDAppの構築においては、メッセージの伝達量が増え、通信コストの圧力が増加します。

ゼロ知識証明は、証明を生成し、その正しさを検証するために大量の計算を必要とします。計算コストを削減するためには、最適化アルゴリズムやデータ構造を採用し、不必要な計算ステップとストレージオーバーヘッドを削減できます。さらに、並列計算や分散計算の技術を利用して、計算タスクを複数のノードに分散させ、計算効率を向上させることができます。ZKPは目標チェーン上での検証は比較的安価ですが、ソースチェーン上で証明を生成するプロセスには大きな計算コストがかかります。特に従来の方法で検証する場合、検証コストが高く、ユーザーが負担できないことがあります。

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より効果的なコスト管理戦略

筆者は、技術の進展に伴い、通信コストはもはや主要な制約要因ではなくなる可能性があると考えています。現代の通信技術の進歩は、通信コストの大規模な低下傾向を意味します。したがって、計算コストの最適化により多くの焦点を当てることが、より意義深いかもしれません。しかし、このようなプロトコルの適用範囲が広がるにつれて、通信コストは依然として重要な考慮事項であり、特定のシナリオでの柔軟な使用に引き続き注目する必要があります。

同時に、計算コストを最適化する方法はアルゴリズムの最適化に限らないことを理解する必要があります。プロトコルのアルゴリズムを改善するだけでなく、専用ハードウェア、分散計算、深層学習などの分野の技術革新を通じて計算コストを削減することも考慮できます。これらの方法は、より多くの長期的な研究と実証を必要としますが、確実に画期的な性能向上とコスト優位性をもたらすでしょう。私たちは、以下の方向性が今後のZKP競争においてより注目に値すると考えています：

高性能と低計算コスト：高性能で低計算コストのZKPプロジェクトは注目されるでしょう。これは、そのプロジェクトが安全性とプライバシーを維持しながら、効率的に証明を生成し、検証できることを意味します。このようなプロジェクトは広範な応用の可能性を持ち、大規模な実際のニーズを満たすことができます。現在、さまざまなZKP証明システムが存在し、それぞれに独自の利点と制限があります。私たちは、効率を向上させ、計算コストを削減し、安全性を強化することに取り組むプロジェクトにより期待を寄せています。開発者は、より効率的なゼロ知識証明構造と最適化されたゼロ知識証明検証アルゴリズムを探求し、より迅速で信頼性の高い証明生成と検証プロセスを実現する必要があります。

成功したZKPプロジェクトは、現実の世界で展開可能な特性を持つべきです。これは、現実環境の制約を考慮し、実用的なソリューションを提供する必要があることを意味します。たとえば、既存のインフラストラクチャやシステムとの互換性、統合と使用の容易さなどの側面が重要です。専用ハードウェアを利用してZKP計算を加速することは重要な研究方向です。今後の研究は、FPGA（フィールドプログラマブルゲートアレイ）やASIC（アプリケーション固有集積回路）などのカスタマイズされたハードウェアを使用したハードウェア加速技術の革新に焦点を当てることができます。ハードウェア加速を利用することで、ZKPシステムの性能と効率を向上させ、大規模なアプリケーションやリアルタイムシナリオに対してより良いサポートを提供できます。

ZKPには低コストの絶対的優位性があるのか？Aztecを例に考察する

安全問題の解決：ZKPシステムにおいて、安全性は極めて重要です。ZKPシステムにおける安全問題は最大の隠れたコストであり、攻撃や脆弱性の防御、パラメータ設定の安全性とランダム性の保証などが含まれます。このようなプロジェクトは、ZKPシステムの安全性を継続的に向上させることで、実際のアプリケーションにおける信頼性と信頼性を確保し、ユーザーにより高いレベルの保護とプライバシー保障を提供する必要があります。これがコストと性能の設計プロセス全体にわたって貫かれます。

以上のように、有望なZKPプロジェクトは、高性能で低計算コスト、実際のアプリケーションを目指し、安全で信頼でき、現実世界で展開可能であり、全過程での安全性を備えているべきです。私たちは、ZKP技術の進展がプライバシー保護と検証性能により広範な応用の可能性を提供することを予見しています。ZKPプロジェクトのコスト効果を評価する際には、計算リソース、安全性の要求、性能のニーズ、実装と維持の複雑性など、複数の要因を考慮する必要があります。場合によっては、ZKPは顕著なプライバシー保護と安全性の利点をもたらし、コストの増加を相殺することがあります。しかし、他のケースでは、コストが提供される実際の価値を超える可能性があります。