イーサリアムの進化：レイヤー2の拡張とワンクリックマルチチェーンの無限の可能性

著者： YBB Capital Researcher Ac - Core

TLDR

• クロスチェーン資産移転は、異なるブロックチェーンのアーキテクチャとコンセンサスメカニズムが異なるため、統一基準が欠如し、複雑で高価な検証プロセスを引き起こし、資産の流動性を制限しています。既存の第三者ブリッジは信頼と安全性の課題に直面しており、中央集権的なブリッジは流動性を維持する必要があり、そのコストはユーザーに転嫁されます。一鍵発チェーンは三角問題を解決するような折衷的な資産ブリッジソリューションです。
• 市場の成熟度において、OP StackとSuperchainが市場を先取りし、Baseは成功した代表となっています。AggLayerはEthereumとのネイティブな互換性により受け入れられやすいですが、集約プロセスの安全性と信頼性を確保する必要があります。Elastic ChainはZK sSync自身の発展を評価する必要があり、市場や技術の観点からは短期的にはOP、長期的にはZKを見ています。
• 業界の革新が不足している中で、DeFiは依然としてRollupの主要なアプリケーションです。現段階ではDePIN、RWA、大規模GameFiはRollupに現れる可能性が低く、SocialFiとNFT市場はRollupに現れるでしょうが、市場の熱気は未知です。マタイ効果は全体的にブロックチェーンに適しており、無限発行のRollupトレンドは長期的にはトップに注目し、短期的には中下流に注目します。

一、チェーン間の孤島をつなぐ：ブリッジの問題

クロスチェーン資産移転を行う際、異なるブロックチェーンはそれぞれ独自のアーキテクチャ、コンセンサスメカニズム、状態証明、状態遷移を持ち、統一基準と相互運用性が欠如しているため、クロスチェーン通信とデータ交換には一定の複雑性があります。これらの検証プロセスは通常高価すぎてオンチェーンで実行できません。この制限により、相手チェーンの状態を証明するためにマルチシグ委員会を使用する認証ネットワークが急増しています。したがって、現在、すべてのブロックチェーン間で相互運用を実現できる汎用の分散型基準やプロトコルは存在せず、異なるブロックチェーン間での資産の自由な流動性を制限しています。

クロスチェーン資産移転を促進するために、多くの第三者ブリッジが登場しましたが、これらのブリッジは運営上「信頼の問題」という巨大なネットワークセキュリティの課題に直面しています。中央集権的なブリッジが完全に安全を確保できたとしても、運営を維持するために各統合チェーンで十分な流動性を維持する必要があり、そのコストはユーザーに転嫁されます。現在、ネイティブな分散型資産ブリッジを満たすことができず、第三者ブリッジに対して信頼を持つことが難しいという問題があります。ZKsync、Polygon、Optimismの3つはそれぞれ、よりネイティブなElastic Chain、AggLayer、Superchain Explainerのローカライズされたマルチチェーン拡張ソリューションを発表しました。

二、 ZKsync3.0： Elastic Chain

画像出典： zksync . mirror

2023年、ZK syncの背後にある主要な開発会社Matter Labsは、ZK sync技術に基づいて独自のブロックチェーンを構築するためのツールキットであるZK Stackを発表しました。これらのカスタムチェーンは、Elastic Chainを介して相互接続され、ZK sync 3.0は単一のEthereum L2からElastic Chainに変わります。

ZK sync 3.0プロトコルのコアアップグレードは2024年6月7日にリリースされ、ZK syncの現段階で最も複雑なアップグレードであり、ZK sync L1ブリッジを再構成して、拡大する相互運用可能なZKチェーンネットワークをサポートする共有ルーターコントラクトに変わります。ZK RollupフレームワークZK Stackがサポートするチェーン間のローカルで信頼のない低コストの相互運用性を実現します。

Matter Labsの説明によれば、「Elastic Chainは、ZK Chain（rollups、validiums、volitions）で構成される無限にスケーラブルなネットワークであり、数学的検証手法によってその安全性を確保し、統一された直感的なユーザー体験の下でシームレスな相互運用を実現することを目的としています。これにより、ユーザーは異なるZK syncエコシステム内での相互運用性をよりスムーズに体験できます。

2.1 Elastic Chainのアーキテクチャ

Elastic Chainは単にZK技術に依存しているわけではなく、他の非ZKのマルチチェーンシステムにZK証明の「パッチ」を加えることで実現できるものではありません。まず高次元から見ると、そのネットワークはZK Router、ZK Gateway、ZK Chainの3つの部分で構成されています。

1. ZK Router（ZKルーター）：

• コアルーティングメカニズム：ZK RouterはZK Sync 3.0アーキテクチャの主要なルーティングコンポーネントであり、ネットワーク内の異なるチェーンとノード間の通信とデータ転送を管理および調整します。
• クロスチェーン通信：効率的なクロスチェーン通信プロトコルを通じて、ZK Routerは異なるチェーン間でデータが迅速かつ安全に転送されることを保証し、全体のネットワークの相互運用性とパフォーマンスを向上させます。

1. ZK Gateway（ZKゲートウェイ/出入口）：

• 入口と出口ノード：ZK GatewayはZK Sync 3.0ネットワークの入口と出口ノードとして機能し、外部ブロックチェーン（例えばEthereumメインチェーン）とZK Syncネットワーク間の相互作用を処理します。
• 資産ブリッジ：外部ブロックチェーンとZKSyncネットワーク間の資産のブリッジと移転を担当し、資産が異なるチェーン間で安全かつ効率的に流動できるようにします。
• 取引集約：ユーザーの取引を集約してバッチ化し、ゼロ知識証明を生成して外部ブロックチェーンに提出し、オンチェーンデータ負荷と取引コストを削減します。
• ミドルウェア：全体として、EthereumとZK Chainsの間に展開されたミドルウェアとして理解できます。ZK Chains間の完全な相互運用性を促進します。

1. ZK Chains（ZKチェーン自体）：ゼロ知識証明を生成および検証することで取引の有効性と安全性を確保し、その結果をZK Routerに提出して集約および調整します。そして、ZK GatewayとL1スマートコントラクトを介して相互接続され、ZK Stackを使用して完全に独立して動作し、カスタマイズ可能な自主的なRollup、Validium、またはVolitionsを構築します。

ZK syncの説明によれば、GatewayはElastic Chainの重要なコンポーネントであり、ZK Chainのシームレスな決済をEthereumに実現します。Gatewayを通じて証明とデータをEthereumに提出することには以下の利点があります：

• バッチ間およびクロスチェーンの証明合成により、L1検証コストを削減します。
• 状態差圧縮はGatewayに送信される小バッチデータを圧縮し、大バッチの方法で効率的にL1に転送します。
• 検証チェーンの証明を通じて迅速な最終確認を行い、矛盾を防ぎ、低遅延のクロスチェーンブリッジを実現します。これは大量の検証者のステーキングによって強化されます。ZK Chainは他のチェーンを信頼する必要はありません。
• 活性化：各ZK Chainの活性化はその検証者によって独立して管理され、Gatewayはその活性化に影響を与えず、チェーンはGatewayから自由に離れることができます。
• 検閲耐性：クロスチェーン強制取引は通常のL1検閲取引よりも安価であり、すべてのユーザーにとってよりアクセスしやすくなります。

ZK ChainsはZK Gatewayを使用する必要はなく、直接Ethereumに決済することができ、いつでもZK Gatewayネットワークから離れることができ、そのチェーンの安全性に影響を与えません。ZK ChainsはZK Gatewayを使用するか、直接Ethereumに決済するかを自由に切り替えることができます。ZK Gatewayは分散型で信頼のない検証者のクラスターによって運営され、ネットワークの弾力性と信頼性を確保します。この分散型検証プロセスに参加するにはERC20トークンが必要です。ZK Syncネットワークのガバナンスはこの目的のために1つのトークンを指定します（ZKトークンである可能性があります）。

検証者はブリッジ手数料と、ZK Gatewayに状態差データを発行するためのバイトごとの手数料を受け取ります。これにより、検証者はZK Gatewayに参加するインセンティブを得ることができ、価値取引が増えるにつれて収入が倍増する可能性があります。同時に、検証者が提供する再圧縮サービスにより、ZK Gatewayで決済されたデータはEthereumネットワーク上で直接決済するよりも安価になるため、これが大多数のZK Chainsが参加する理由かもしれません。

三、 Polygon 2.0： Agglayer

画像出典： Polygon Agglayer

3.1 Agglayerの設計の起源

OP StackやZK Stackと同様に、Polygon CDKを使用して作成されたブロックチェーンはAgglayerに直接接続でき、その統一されたブリッジとセキュリティサービスを利用して他のブロックチェーンとの相互運用性を実現し、Polygon 2.0のコアアーキテクチャを構成しています。

Agglayerの核心的なアイデアは、Umbra Researchが提案した共有有効性順序（Shared Validity Sequencing）設計に由来し、この設計は複数のOptimistic Rollup間の原子的なクロスチェーン相互運用性を実現することを目的としています。共有順序器を通じて、システムは複数のRollupの取引順序と状態根の発表を統一的に処理し、原子性と条件付き実行を保証します。

実現ロジック：以下の3つのコンポーネントを通じて実現されます：

1. 共有順序器：クロスチェーン取引リクエストを受信および処理します。
2. ブロック構築アルゴリズム：共有順序器はクロスチェーン操作を含むブロックを構築し、これらの操作の原子性を保証します。
3. 共有詐欺証明：関連するRollup間で詐欺証明メカニズムを共有し、クロスチェーン操作を強制します。

既存のRollupはLayer 1とLayer 2間の双方向メッセージ伝達機能を備えているため、Umbraは3つのコンポーネントを補完するためにMint Burn SystemContract契約（BurnとMint）を追加しました。

ワークフロー：

1. チェーンAでのBurn操作：任意の契約または外部アカウントが呼び出すことができ、成功後にburnTreeに記録されます。
2. チェーンBでのMint操作：順序器が成功した後、mintTreeに記録されます。

不変性と一貫性：

Merkle根の一貫性：チェーンAのburnTreeとチェーンBのmintTreeのMerkle根は等しい必要があり、クロスチェーン操作の一貫性と原子性を保証します。

システムの運用：

共有順序器は2つのRollupの取引バッチと声明状態根をEthereumに発表します。これは中央集権的でも分散型でも可能です（例えばMetis）。順序器は取引を受信し、Rollup AとBのブロックを構築します。Aでの取引がMint B urnSystemContractと成功裏に相互作用した場合、Bで対応するMint取引を実行しようとします。Mint取引が成功すれば、AでのBurn取引とBでのMint取引が含まれます。失敗した場合は、これらの2つの取引を除外します。

3.2 Agglayerのコアコンポーネント：

Polygon 2.0のAgglayerにおいて、統一ブリッジ（Unified Bridge）と悲観的証明（Pessimistic Proofs）はそのコアコンポーネントです。

1. 統一ブリッジ（Unified Bridge）

技術フレームワーク：

• クロスチェーン通信：統一ブリッジの核心は、異なるチェーン間のシームレスな通信を実現することです。これはクロスチェーン通信プロトコルを通じて、異なるLayer2ソリューションとEthereumメインチェーン間のデータと資産の移転を実現します。
• 流動性集約：このブリッジは異なるLayer2ソリューションの流動性を集約し、ユーザーが異なるチェーン間で自由に資産を移動できるようにし、流動性の分散問題を心配する必要がありません。

実現ロジック：

• メッセージ伝達：統一ブリッジはメッセージ伝達メカニズムを通じてクロスチェーン通信を実現します。メッセージには取引に関連する情報が含まれ、ブリッジプロトコルを介してチェーン間で伝達されます。
• 資産のロックと解放：ユーザーがあるチェーンで資産をロックすると、統一ブリッジはターゲットチェーンで同等の資産を解放します。このプロセスには、セキュリティと透明性を確保するためにスマートコントラクトを使用する必要があります。
• 相互運用性プロトコル：異なるチェーン間の相互運用性を確保するために、統一ブリッジは標準化された相互運用性プロトコルを採用します。これらのプロトコルは、クロスチェーン取引を処理する方法、取引の有効性を検証する方法、および潜在的な対立を処理する方法を定義します。

画像出典： Aggregated Blockchains : A New Thesis

2. 悲観的証明（Pessimistic Proofs）

技術フレームワーク：

• セキュリティ：悲観的証明は、詐欺的取引を防ぐためのセキュリティ手段です。これは取引検証プロセスに追加の検証ステップを導入することで、すべての取引が有効であることを保証します。
• 遅延検証：楽観的証明（Optimistic Proofs）とは異なり、悲観的証明は取引が悪意のある可能性があると仮定し、確認前に徹底的な検証を行います。

実現ロジック：

• 初期検証：取引が提出された後、システムは直ちに初期検証を行います。これには、取引の基本情報と署名の有効性を確認することが含まれます。
• 深層検証：初期検証が通過した後、取引は深層検証段階に入ります。システムは一連のスマートコントラクトを呼び出し、取引の複雑さと潜在的なリスクを確認します。
• 争議解決：検証プロセス中に問題が発見された場合、システムは争議解決メカニズムをトリガーします。このメカニズムは、ユーザーと検証者が追加の証明を提出し、争議を解決し、取引の最終的な有効性を確保することを許可します。

統一ブリッジと悲観的証明を通じて、Agglayerは高度に安全でスケーラブルかつ相互運用可能なブロックチェーン環境を提供します。これらのコンポーネントは、システムのセキュリティを強化するだけでなく、クロスチェーン取引の操作を簡素化し、ユーザーが異なるチェーン間でより簡単に相互作用できるようにします。詳細はYBB Capitalの過去の記事「モジュール化から集約へ、Polygon 2.0のAgglayerコアを探る」（1）を参照してください。

四、 Optimism ： Superchain Explainer

Optimismは2023年に一鍵発チェーンの道を最初に開き、最初の仕事はOP Stackを使用して統一ネットワークの基準を確立することでした。OP StackはEthereumの拡張ソリューションであるThe Optimism Superchainの起動プラットフォームであり、OP stackを使用して構築されたすべてのL2が相互作用および取引を行うハブでもあります。

皆さんはOP Stackにすでに慣れていると思いますが、簡単に説明すると、Optimism Superchainは共通のOP Stack開発スタック、ブリッジ、通信層、安全性を共有し、各チェーンが調和して通信できるようにし、単独のユニットとして機能します。この構造は5つの異なる層に分かれており、各層には特定の目的と機能があります：

• データ可用性層は、OPスタックに基づくチェーンの原始入力が主にEthereum DAを介して取得されることを決定します。
• ソート層は、ユーザー取引の収集と転送方法を制御し、通常は単一のシーケンサーによって管理されます。
• 派生層は、原始データを実行層の入力に加工し、主にRollupを使用します。
• 実行層は、システムの状態構造と変換機能を定義し、Ethereum仮想マシン（EVM）が中心モジュールです。
• 決済層は、外部ブロックチェーンが証明に基づく故障証明を通じてOPスタックチェーンの有効状態を確認できるようにします。

Elastic ChainやAgglayerと比較して、Optimism Superchainは最も早期に市場を先取りし、Baseを生み出し、毎日のGas支出の大部分を占めており、Baseのチェーン上の活発さを直感的に反映しています。

画像出典： Dune Optimism - Superchain Onchain Data

五、 一鍵発チェーンの主観的思考

5.1 AggLayer、Superchain、Elastic Chainの競争に関する見解

（この章は著者の個人的な見解を表しています）

上記の3つの拡張ソリューションは、それぞれのRollup拡張の物語に基づく展開であり、市場の成熟度に基づいてOP StackとSuperchainが市場を先取りし、Baseが最も成功した代表となっています。

AggLayerのネイティブな互換性は優位性があり、既存のEthereumネットワーク上で直接運用でき、基盤プロトコルを大幅に変更する必要がなく、既存のEthereumユーザーや開発者に受け入れられやすいです。このソリューションの利点は、既存のEthereumネットワークを効果的に活用できることですが、集約プロセスの安全性と信頼性を確保する方法が課題です。

Elastic Chainの現段階の初期判断は、ZK syncエコシステムの発展とコミュニティの構築を評価する必要があります。もしZK sync自身が発展しなければ、Elastic Chainは後期に開発者を引き付け、コミュニティの情熱を維持するのが難しくなる可能性があります。市場や技術の観点からは、短期的にはOP、長期的にはZKを見ています。

また、上記の3つのソリューションはRollupのネイティブな問題を引き起こします：中央集権の程度が比較的集中しています。最近登場したBased Rollupの拡張ソリューションは、将来的に潜在的な競争相手となる可能性があります。これは、シーケンサーをL1、すなわちEthereum自体に直接委ねる方法で、L2が追加のシーケンサーや複雑な検証ステップを必要としなくなります。このようなよりネイティブな拡張は、いくつかの潜在的なMEV問題が存在するかもしれませんが、今後の発展には注目に値します。

画像出典： ZKsync - Introducing the Elastic Chain

5.2 Rollupの未来の発展トレンドとアプリケーションの革新

全体的に見て、「一鍵発チェーン」の推進に伴い、Ethereumの主流拡張手段であるRollupの数は増加し続けるでしょう。2023年のビットコインエコシステムの大爆発でさえ、その非ネイティブ拡張は多くのEthereumの拡張ロジックを参考にしています。市場の革新が不足している背景の中で、Rollupのアプリケーション革新と影響は限られている可能性があります。

各VMチェーンにとって、市場の変化に関係なく、TVLは依然として主要な指標であり、最初に登場するアプリケーションはさまざまなDeFiプロトコルであることが多いです。さらに、SocialFiプロトコルやNFT取引市場が登場する可能性があります。

他のトラックでは、DePINはRollupやL1での発展が難しく、リーダーはSolanaに現れる可能性があります。RWAの概念はL1での発展の可能性が高いですが、Rollupでは信頼が不足しています。GameFiも登場しますが、大規模なゲームはGameFiに特化したRollupでのみ機会があります。したがって、現段階で最も確実なアプリケーションは依然としてDeFi系です。

しかし、ブロックチェーンのマタイ効果は明らかであり、多チェーン時代の到来により、リソースはトッププロジェクトに集中し、強者はますます強くなり、末尾は淘汰されます。

拡張リンク：
（1）モジュール化から集約へ：Polygon 2.0のAgglayerコアを探る

https://medium.com/ybbcapital/from-modularity-to-aggregation-exploring-the-core-of-polygon-2-0s-agglayer-e492dd05ceb9

参考記事：

【1】 Introducing the Elastic Chain

https://zksync.mirror.xyz/BqdsMuLluf6AlWBgWOKoa587eQcFZq20zTf7dYblxsU

【2】 zkSync Protocol Upgrade v24 : New precompiles , more blobs , Validiums , and more . #519

https://github.com/zkSync-Community-Hub/zksync-developers/discussions/519