Zk ロールアップとは何ですか?レイヤ 2 スケーラビリティ技術分析

原題：Zkまとめとは？レイヤ 2 スケーラビリティ テクノロジ

概要

• ブロックチェーンのスケーラビリティが低いと、速度の低下、トランザクション手数料の増加、ユーザー エクスペリエンスの低下が生じます。この問題は、レイヤー 1 (シャーディングなど) やレイヤー 2 (ロールアップなど) などの対応するソリューションで解決できる可能性があります。
• レイヤー 1 ソリューションはブロックチェーン自体をアップグレードすることを目的としていますが、レイヤー 2 ソリューションは既存のチェーンに基づいてフレームワークを作成します。
• ロールアップは人気のあるレイヤー 2 ソリューションであり、トランザクションをオフチェーンでパッケージ化して計算を高速化します。
• Zk-rollups はゼロ知識証明を使用したロールアップ実装です。
• ゼロ知識証明により、基礎となるデータを明らかにすることなく検証が可能になり、トランザクションのプライバシーとセキュリティが確保されます。

ブロックチェーンのスケーラビリティをめぐる競争

暗号通貨の普及に伴い、ブロックチェーンネットワークのスケーラビリティの問題を解決することが重要になっています。ブロックチェーンが混雑すると、速度が低下し、取引手数料が高くなる可能性があります。この問題を解決するために、レイヤー 1 ソリューションとレイヤー 2 ソリューションという 2 つの主要なフレームワークがあります。

• レイヤー 1 ソリューション: これらのソリューションはブロックチェーンのインフラストラクチャを直接改善し、システム全体がより高いスループットを達成できるようにします。シャーディングはその典型的な例です。ブロックチェーンを異なるブロックに分割することで、システムの容量が増加し、トランザクションを同時に処理できるようになります。
• レイヤー 2 ソリューション: これらのソリューションは、基礎となるブロックチェーンの上で実行されます。レイヤ 2 では、トランザクションはオフチェーンで処理され、基礎となるチェーンに一緒に送信されます。主要なテクノロジーには、ステート チャネル、サイドチェーン、ロールアップなどがあります。 Zk ロールアップは、ゼロ知識証明を利用したロールアップの形式です。

Zk ロールアップとは何ですか?

Zk ロールアップを理解するには、ロールアップとゼロ知識証明を理解することが重要です。

ロールアップとは何ですか?

ロールアップにより、ブロックチェーンはトランザクションデータをまとめてパッケージ化し、オフチェーンで処理できるようになります。処理後、最終結果が基礎となるチェーンに送信されます。非常に多くのトランザクションを同時に処理することで、ブロックチェーンが肥大化する可能性が排除され、より高速で安価な計算が可能になります。ロールアップは、オプティミスティック ロールアップと Zk ロールアップの 2 つのカテゴリに分類されます。

• オプティミスティックロールアップ: オプティミスティックロールアップは、パッケージ化されるすべてのトランザクションが正当であるという前提の下で動作します。これらのトランザクションはブロックチェーンにコミットされる前に待機期間を経ます。この待機期間中に、ネットワークは疑わしい取引を疑うために異議を申し立てます。 Optimism、Arbitrum、opBNB は Optimistic ロールアップの例です。
• Zk-ロールアップ: 楽観的ロールアップとは異なり、zk-ロールアップはゼロ知識証明を通じて各トランザクションを検証します。実装はより複雑ですが、zk-rollup は光学式ロールアップに見られる紛争解決期間を回避するように設計されており、理論的にはトランザクションをより高速に処理します。

それでは、ゼロ知識証明について理解しましょう。

ゼロ知識証明とは何ですか?

ゼロ知識証明 (ZKP) は、一方の当事者 (証明者) が、特定のステートメントが真実であることを、ステートメントに関する詳細を明らかにすることなく、別の当事者 (検証者) に証明できるようにする暗号ツールです。

ZKP には 3 つの特性が必要です:

• 完全性: ステートメントが真実であり、当事者の両方が真実である場合、証明は常にその信頼性を確認します。
• 信頼性: まれな状況では、虚偽の証明者が正直な検証者に虚偽の陳述が有効であると説得できないはずです。
• 知識ゼロ: 最も特徴的な機能。プロセスの最後に、検証者はステートメントの有効性についてのみ学習し、その内容については学習しません。

では、ZKP はどのように機能するのでしょうか?この方法は 3 つのステップに分けることができます:

• 証人: 最初の段階では、証明者は秘密のメッセージ、つまり「証人」を検証者に提供します。ここでの考え方は、証明者が特定のデータに明示的に言及することなく、そのデータにアクセスできることを検証者に証明することです。証言では、正当な証明者のみが回答できる情報に関する一連の質問が設定されます。
• チャレンジ: このフェーズでは、検証者はセットからランダムな質問を選択することで証明者にチャレンジを発行します。
• 応答: 証明者は検証者の質問にうまく答え、信頼性を証明しました。

これで、ロールアップと ZKP が何であるかがわかりました。すべてをまとめて、zk-rollups がどのように機能するかを理解しましょう。

Zk ロールアップはどのように機能しますか?

Zk-rollup には 2 つのコアコンポーネントがあります:

• チェーン上のスマートコントラクト: スマートコントラクトは、zk-rollup プロトコルの運用ルールを定義します。主契約と検証契約が含まれます。メインコントラクトはロールアップブロックを保存し、デポジットを追跡し、重要な更新を行います。検証コントラクトは、生成された ZKP を検証します。
• オフチェーン仮想マシン: これらのマシンは、L2 でのトランザクション実行の処理を担当します。オフチェーン仮想マシンは、イーサリアム メイン チェーンから独立して動作します。

Zk ロールアップは、独自のレベルではありますが、イーサリアム ブロックチェーンと密接に絡み合っています。彼らは、あらゆるトランザクションの詳細をイーサリアムに大量に送り込むことはありません。代わりに、パッケージ化ダイジェストを巧みに提供し、基礎となるチェーンがクリーンかつ効率的に保たれるようにします。

Zk-Rollups を使用することの長所と短所

それでは、zk-Rollups を使用する利点は何でしょうか?見てみましょう。

zk-rollups の利点

• スループットの向上: zk-rollups は、トランザクションの実行を基礎となるチェーンからより効率的なコンピューティング環境に移動します。トランザクションはチェーン上で 1 つずつ処理されないため、全体のスループットが向上します。
• 輻輳の軽減: ブロックチェーンの肥大化を軽減することで、zk-rollup は効率的なレイヤー 1 操作を可能にします。さらに、完全なノードでは、データ全体ではなく、ゼロ知識証明のみを保存する必要があります。
• 料金の削減: zk-rollup は、混雑が軽減されるため、全体的な料金の削減に役立ちます。
• セキュリティ対策: zk-rollupには、ロールアップネットワークに問題が発生した場合にユーザーが資金を引き出すことができるセキュリティ対策が含まれており、これはネットワーク障害時に資金が危険にさらされる可能性があるサイドチェーンと比較して明らかな利点です。
• トランザクション チャレンジ期間の短縮: zk-rollup を使用すると、ロールアップ内の有効性証明を検証するだけで、トランザクション チャレンジ期間が短縮されます。

zkロールアップの欠点

• 複雑さ: zk-rollup の最大の欠点は、その固有の複雑さです。楽観的なロールアップよりも実行が複雑です。
• 基礎となるチェーンによる制限: 効率性にもかかわらず、zk ロールアップは依然として基礎となるベースレイヤーによって制限されます。
• 流動性の断片化: レイヤー 2 は、エコシステム内の流動性の分散につながります。基礎となるチェーンプロトコルの流動性が浅い場合、潜在的な問題が発生する可能性があります。

OptimisticRollups vs Zk-Rollups

概要

スケーラビリティは、ブロックチェーン技術の「聖杯」としてよく宣伝されます。システムが最適に動作しない場合は、使用する意味がありません。オプティミスティックや zk を含むロールアップは、この長年の問題に対する洗練された解決策を提供します。 Zk-Rollups は、独自のアプローチにより、高速化、トラフィックの削減、強力なセキュリティを約束します。はい、複雑ではありますが、その可能性は非常に大きいです。デジタル通貨の将来を懸念している人にとって、zk-rollup を理解することは不可欠です。私たちはブロックチェーンのパフォーマンスの向上を目指して努力を続けていますが、今こそ zk-rollup とその将来の約束についてよく知る時期です。

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