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<h2 id="header-0">レイヤ2ロールアップの概要</h2><p>過去数年間、Ethereumネットワーク上の活動が拡大するにつれて、レイヤー2（L2）ロールアップソリューションが最前線に登場しました。非代替トークン（NFT）と分散型ファイナンス（DeFi）の活動と関与により、レイヤー1（L1）ブロックチェーンアクティビティが急増しています。そこから、ガス代をはじめとするブロックスペースの需要が高まっています。また、ネットワーク負荷の増加により、取引のファイナリティの時間が長くなっています。Ethereumマージは、将来ガス代を最適化する上での基盤を築いたものの、取引ガス代を直接削減することはありませんでした。</p><p>2020年の夏から2021年の夏のピーク需要までの年に、Ethereumネットワーク上のGweiのガス代は最大1300%増加しました。取引を迅速かつ手頃な価格で行う必要性により、2つの主要なロールアップ形式である楽観的ロールアップおよびゼロ知識（ZK）ロールアップの開発に拍車がかかりました。</p><p>ロールアップは、取引処理をオフチェーンに移行し、それらを単一のデータに変換してから関連するコストと時間を削減するためにひとまとまりとしてEthereumに送り返すことにより、Ethereumネットワークの計算要求を取り除くのに役立ちます。両者の大きな違いは、楽観的ロールアップは不正証明を利用するのに対し、ZKロールアップはメインチェーンの変更を検証するためにゼロ知識証明に依存していることです。</p><h3 id="zk">楽観的およびZKロールアップ：不正証明と妥当性証明</h3><p>不正防止の場合、取引をオフチェーンでまとめて、L1に送り返します。L1に送信された後はチャレンジ期間があり、その間誰でも<a href="https://ethereum.org/en/developers/docs/scaling/optimistic-rollups/" rel="noopener noreferrer nofollow">不正証明</a>を計算することでロールアップの結果に異議を唱えることができます。同様に、ゼロ知識証明でも、取引のまとまりをオフチェーンで実行し単一の取引として送信します。異なるのは、取引が最初に正しいと仮定するのではなく、<a href="https://ethereum.org/en/developers/docs/scaling/zk-rollups/#:~:text=Validity%20proofs%20ensure%20correctness%20of,increase%20fees%20for%20rollup%20users." rel="noopener noreferrer nofollow">有効性証明</a>を使用して、取引が有効かどうかを即座に証明することです。取引が有効であることが確認されると、L1に送信されます。それぞれの名前の由来はそこに起因します。不正証明の場合は、不正な取引があるかどうかを確認するために遡及的にチェックされ、有効性証明の場合は、取引がL1に送信される前に完了します。</p><p>どちらにも著名なプロジェクトがありますが、それぞれに長所と短所があります。楽観的なロールアップには、問題がある場合にのみ不正証明が必要になるという利点があります。つまり必要な計算リソースが少なく、適切に拡張できることを意味します。問題はチャレンジ期間にあります。チャレンジ期間が長くなると、不正な取引が特定される可能性が高くなりますが、ユーザーが資金を引き出すのにもっと長く待たなければならないことも意味します。ArbitrumやOptimismなどの主要な楽観的ロールアップソリューションの場合、この待機期間は最大1週間続く可能性があります。反対に、ZKロールアップには常に正しいL2状態を反映するという利点があります。欠点は、証明がなされているときだけでなくすべての状態遷移に必要であり、拡張性が制限されることです。このテクノロジーの複雑な性質とまだ初期段階であることから、さらに分かりにくくなっています。</p><p>それぞれの課題にもかかわらず、ZKロールアップはロールアップの先駆けとされています。これは主に、プロトコルの安全性を向上させる有効性証明の自動生成、チャレンジ期間がないため撤回までの時間が大幅に短縮される点とより優れたデータ圧縮をZKロールアップが誇るためです。これらの理由から、本記事ではZKロールアップ分野の現状、最新のイノベーション、および将来の展望に焦点を当てます。</p><p><img src="https://academy-public.coinmarketcap.com/srd-optimized-uploads/73f535d0ea2649d1804b9cac0eadb9de.png"></p><p><em>出典：Galaxy Digital</em></p><h2 id="header-1">ZKロールアップ業界</h2><p>すでに説明したように、ZKロールアップは注目を集めています。zkSync、Starknet、Polygon zkEVM、Scrollなどのプレーヤーが、StarkNetのみがメインネットでローンチしたにもかかわらず、ソリューション開発のために既に多額の資金を調達しています（合計7億8000万ドル)。これらの各プロジェクトはそれぞれ、主にロールアップデータの可用性戦略と証明アルゴリズムの点でユニークなアプローチをとっています。データ可用性戦略は、ロールアップの状態データが格納される場所を決定し、オンチェーンストレージは安全性を強化しますが、Ethereumネットワーク上のブロックスペースを使い果たし、取引スループットを低下させます。</p><p>証明アルゴリズムは、STARKまたはSNARKのいずれかである有効性証明の手段です。これらのアルゴリズムはどちらも、開発者が計算とストレージをオフチェーンに置くので拡張性の向上を助けます。また、情報自体にアクセスすることなく、ユーザーが十分な資金と正しい秘密鍵を持っているかどうかを確認できるため、安全性が向上します。技術的な違いの詳細については、<a href="https://consensys.net/blog/blockchain-explained/zero-knowledge-proofs-starks-vs-snarks/" rel="noopener noreferrer nofollow">こちら</a>をご覧ください。STARKには、SNARKと比較して拡張性、安全性、透明性が高いという利点があります。しかし、STARKの欠点は、プルーフサイズが大きく、検証に時間がかかる点と、SNARKの場合ガス代の24％しか使用しない点です。SNARKとSTARKの両方について、速度・コスト対拡張性、安全性、透明性のトレードオフがあります。多くの異なるメソッドが検討されていますが、ZKロールアップのセットアップにおいて最良の方法に関する決定的な答えはまだありません。各構成にはそれぞれの利点があり、多くの開発者はロールアップ設計に最適な選択または組み合わせを未だ模索しています。</p><h2 id="header-2">乗り越えなくてはならないハードル</h2><p>すでに説明したように、ZKロールアップはまだ開発中であり、ブロックチェーンユーザーが最大限のメリットを享受する前に克服する必要のあるさまざまな課題があります。言語の互換性はそのような課題の1つです。SolidityなどのEVM対応プログラミング言語をZKP用に最適化されたカスタムビルド言語に変換することは、効率性向上に役立ちますが、開発者には導入面でのの課題が残ります。たとえば、StarkNetは、SolidityをCairoに自動的に変換するSolidity to Cairo(StarkNetのZKPの言語)言語コンパイラであるWarpでこれを解決しようとしています。Warpを使用すると、開発者がCairoでコードを書き直す必要がなくなり、プロセスがはるかにスムーズになります。</p><p>その他の課題には、プロジェクトの機密性が含まれ、先発者の利点と継続的なユーザーベースの獲得に対する懸念から、多くの人が仮想通貨のオープンソース精神に反対しています。ほとんどのZKロールアップは今年最初にローンチされ、その分野で今後必要となる課題を顕著にしています。</p><p>最後に、ロールアップ（楽観的およびゼロ知識の両方）には、速度とコストが向上するという利点がありますが、分散化を犠牲にする傾向があります。これは、シーケンサー、つまり取引をバッチ処理し、証明をL1にコミットするアクターが本質的に必要であるためです。現在、すべてのロールアップには一元化されたシーケンサーが必要であり、単一の主体によって管理されるアップグレード可能なスマートコントラクトを使用しています。この分野がまだ未成熟のため通常、コード内のバグをすばやく修正するには、中央集権的な主体が必要です。それに加えて、プロジェクトはオープンソースではないため、コミュニティメンバーがシーケンサーとして機能するためには別のハードルが発生します。多くのプロジェクトでは、将来的にシーケンサー機能を分散化する予定であることが示されていますが、これには間違いなく追加のリソースと時間がかかります。</p><h2 id="header-3">分散化計画</h2><p>トークンとオープンソースコードの立ち上げは、分散化を求める多くのプロジェクトにとって次のステップになります。アクティビティを起こし、製品を分散化するためのこれらのサービスのトークン化は、無数の異なるソリューションが出現すると予想される別分野です。これは、プロジェクトが市場で最も拡張的で分散型でアクティブなL2を作成しようとしていることによります。StarkWareとzkSyncはどちらもトークン立ち上げを計画しており、PolygonはMATICを使用してPolygonのzkEVMイニシアチブに対応する可能性があります。ZKロールアップでのトークン開発は、楽観的ロールアップテクノロジーよりもさらに未開拓な分野であり、効果的で持続可能なモデルを見つけることで差別化を促し、導入を促進することができます。</p><h2 id="header-4">今後の展開</h2><p>zkEVMはまだ非常に初期の開発段階にあり、メインネットでのローンチに向けて競争が続いています。StarkNetには先発者としての利点がありますが、Cairoを使用しているためSolidity機能のサポートに関してまだ課題があり、競合他社には改善の余地があります。かなりのユーザーベースを集めることができるプロジェクトはdapp開発者を引き寄せた結果、より多くのdappをプラットフォームにもたらし機能のラインナップを増やします。<a href="https://consensys.net/blog/news/consensys-launches-private-beta-zkevm-testnet-to-scale-ethereum/" rel="noopener noreferrer nofollow">ConsenSysのzkEVM</a>は現在テストネットに移行しているため、特にdapp開発者に絞っています。Dapp開発者は、MetaMask、Infura、Truffleなどのツールを活用して、Ethereumを直接使用しているかのようにアプリケーションを展開および管理できます。</p><p>また、zkEVM市場の現在のプレーヤーについても説明しましたが、Polygon、OptimismそしてArbitrumなどの他の主要なロールアップソリューションは依然として大きな市場シェアを占めています。zkEVMソリューションが成熟するにつれて、これらのプロジェクトは既存のユーザーベースを活用してdapp開発を引き寄せ、市場での優位性を維持し、有効性の証明またはハイブリッドソリューションへの移行を検討する可能性があります。最終的に、多くのロールアップソリューション（およびソリューション間の競争の熾烈化）は、web3ユーザーエクスペリエンスを改善し続け、次世代のユーザーをオンボードするためのアプリ向けプラットフォームの導入へと繋がります。</p><p>これらの脅威を考えると、この分野のプロジェクトが機密的であることには驚きませんが、真の勝者はきっとZKロールアップの効率性を活用し、シームレスな開発者およびユーザーエクスペリエンスとを組み合わせることで、トップにのし上がるごとができると信じています。</p>

2023 CMC 仮想通貨プレイブック：ConsenSysが送るーレイヤー2ロールアップの現在と未来

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