分散構造のおかげで、ブロックチェーンは遅くなる傾向があります。 2 つのトランザクションを何千もの Ethereum ノードで検証する必要がある場合、ネットワークの使用コストも高くなります。 レイヤー XNUMX システムは、この問題に対する潜在的な解決策であり、ロールアップが最も一般的なスケーリング方法です。
ゼロ知識 (ZK) ロールアップは、過剰なネットワーク ワークロードからイーサリアムの負担を軽減することにより、トランザクションを検証するために必要な最小限のデータを使用します。 これにより、イーサリアムは高速かつ安価になります。
ロールアップ: イーサリアムを高速かつ安価にするためのレイヤー 2 スケーリング
イーサリアムのパフォーマンスを向上させる方法はたくさんあります。 これらのスケーリング手法は、ロールアップからサイドチェーン、ステート チャネルにまで及びます。 これらのレイヤ 2 ネットワークの合計値ロック (TVL) から判断すると、ロールアップは最も一般的なスケーリング テクノロジです。
ご覧のとおり、ロールアップは楽観的とゼロ知識 (ZK) の 1 つのタイプに分けられます。 どちらのタイプも XNUMX つのジョブを実行します。ロールアップは、何百もの受信トランザクションを XNUMX つのトランザクションとしてスクープまたはローリングすることにより、レイヤー XNUMX ネットワーク (イーサリアム) のワークロードを削減します。
このバンドルされた単一のトランザクションは検証され、パブリック台帳の別のデータ ブロックとして Ethereum に追加されます。 この Ethereum からのトランザクションの継続的なオフロードにより、レイヤー 1 ネットワークは混雑していません。 また、イーサリアムが混雑していないときは、イーサリアムのガス料金が大幅に下がるため、はるかに安く使用できます。
これは、パブリックな分散型ブロックチェーンでは、トランザクションを格納するためのブロック スペースが限られているためです。 したがって、ネットワーク トラフィックが高くなると、ブロック スペースの需要が増加し、バリデーターは検証される各トランザクションに対してより多くの料金を請求することになります。
結局のところ、すべてのコンピュータ ネットワークでは、ある程度の帯域幅/計算リソースを消費する必要があります。 分散型ブロックチェーン ネットワークの場合、そのコストはユーザー自身が負担します。
これが、レイヤ 2 ネットワークが非常に重要な理由です。 特に、ロールアップには、イーサリアム エコシステムに高速で手頃な価格のユーザー エクスペリエンスを提供するという XNUMX つの効果があります。
ZKロールアップとは?
ロールアップは、トランザクション ブロックを検証するための Ethereum のコンピューティングとストレージの要件を軽減するスマート コントラクトです。 前述のように、彼らは何百ものトランザクションを XNUMX つのトランザクションにまとめることによってこれを行います。
新しいブロックとして Ethereum に送信される前に、単一のトランザクションで保持されているすべての転送を分解して検証するのは、ロールアップ スマート コントラクトの仕事です。 ゼロ知識証明は、それを実現する方法の XNUMX つです。
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ゼロ知識証明は、有効性の証明を提出することにより、ZK-Sync などのレイヤー 2 ネットワークでそのロールアップを実行します。 この証明は、ロールアップされたトランザクションが実際に本物であり、イーサリアムに追加されたというレシートとして機能します。 ゼロ知識暗号化は、最小限のデータのみを使用して真正性の証明を提供するため、ここで役立ちます。
言い換えれば、ZK ロールアップは、詳細を明らかにすることなく、ブロックの公開有効性を提示します。 トランザクション データの負荷を軽減することで、ZK ロールアップはプライバシーを改善し、安価で高速なトランザクションを可能にします。
ZK ロールアップはどのように機能しますか?
ZK ロールアップは、メイン コントラクトと検証コントラクトの 1 つのスマート コントラクトに依存しています。 どちらも Ethereum 上で動作し、連携してレイヤー 2 とレイヤー XNUMX ネットワークをリンクします。
- 主なスマート コントラクト ストアは、ロールアップされたトランザクションまたはブロックを格納します。 また、ブロックチェーンの状態を比較して、ユーザーの引き出しと新しい預金の状態を判断します。
- 検証者のスマート コントラクトは、ゼロ知識証明を使用してブロック内のこれらのトランザクションを認証します。
オフチェーン (イーサリアムではなく) で動作する仮想マシンは、ZK ロールアップを実行します。 これはオフロード部分で、ZK ロールアップがトランザクションを実行し、イーサリアムが混雑しないようにします。 イーサリアム仮想マシン (EVM) と同様に、ZK 仮想マシンはスマート コントラクトを実行するソフトウェアであり、ビデオ ゲーム エンジンがゲームのすべてのアセットを実行してプレイ可能にするのと同じように機能します。
この仮想マシンを使用すると、ZK ロールアップにより、チェーン外の Ethereum トランザクションが単一のバッチ トランザクションにバッチ処理されます。 それにもかかわらず、トランザクションを有効性の証明としてレイヤー 1 ネットワークに送信するため、依然として Ethereum 自体に依存しています。
このプロセスの意味するところは、ZK から派生したデータのすべての更新は、イーサリアム (その EVM) によって正確性が確認されるため、ZK ロールアップはイーサリアム自体と同じくらい安全であるということです。
最後に、ZK バッチ トランザクションは有効性の証明として送信されるため、簡潔で非対話的な知識の議論 (SNARK)、または簡潔で透過的な知識の議論 (STARK) としても知られています。
ZK-Rollups の長所と短所
完全に EVM 互換の仮想マシンを使用する Optimistic ロールアップとは異なり、ZK ロールアップは独自の仮想マシンを使用します。 これにより、ゼロ知識証明を生成するために高い計算能力が必要になるという欠点が生じます。
このため、最大のスループットを達成するには、トランザクション データをさらに最適化する必要があります。 同様に、ZK ロールアップの計算能力が高いほど、楽観的ロールアップよりもトランザクション コストがわずかに高くなります。
それにもかかわらず、楽観的なロールアップとは対照的に、ZK ロールアップには資金を引き出すためのチャレンジ期間がありません。 これは、ZK の仮想マシンが有効性の証明としてトランザクションを既に送信しているためです。これにより、トランザクションの紛争が事前に解決されます。 その結果、ZK ロールアップは楽観的ロールアップと Plasma の両方よりも高速です。
ZK ロールアップのもう 2 つの利点は、トランザクションが並行して計算されるため、分散化が促進されることです。 さらに、ゼロ知識証明により余分なデータが不要になるため、各トランザクションは必要最小限のみを保持します。 言うまでもなく、これによりレイヤー XNUMX ネットワークのスループットが大幅に向上し、イーサリアムの輻輳の軽減にも反映されます。
そうは言っても、ZK ロールアップの問題点の XNUMX つは、検閲の可能性です。 この危険は、単一ノードをトランザクション データ シーケンサーとして使用する一部の ZK ロールアップに起因します。
ライブ ZK ロールアップ ネットワーク
ZK ロールアップ技術は、急速に注目を集めています。 このスケーリング テクノロジーを採用している最も一般的なネットワークの一部を次に示します。
- ImmutableX – NFT および Web3 ゲーム用の汎用スケーラビリティ プロバイダー
- zkSync – zkSync 2.0 で EMV と互換性のある最初のネットワークとして、最も高度な ZK ネットワークの XNUMX つです。
- StarkNet – イーサリアムの dApps の別のレイヤー 2 スケーラビリティ
- Aztec Connect – ZK ロールアップ プライバシーを活用して、ブロックチェーン用の VPN のようなサービスを作成します
- Polygon Hermez – Polygon 内の Ethereum スケーリング ソリューションの一部として
ZK ロールアップを利用する使用可能な dApps に関する限り、最も人気のあるものの XNUMX つは、分散型取引所およびレバレッジデリバティブ取引プラットフォームである dApp Yearn Finance および dYdX の貸付です。 その他の注目すべき DeFi dApps は主に zkSyncに存在: カーブ、テイカー、ジグザグ。
ZK-Rollups は Ethereum スケーリングの未来ですか?
2022 年以前は、オプティミスティック ロールアップは、完全に EVM 互換の仮想マシンで実行されるため、スマート コントラクトをオフチェーンで実行できる唯一のロールアップでした。 したがって、ZK ロールアップは基本的なトークンの転送またはスワップしか処理できませんでした。
これは 2022 年に zkSync 2.0 ですべて変更され、EVM 互換性と最大 100,000 トランザクション/秒 (tps) の速度の両方が提供されます。 最大の DeFi ネットワークである Ethereum のセキュリティを活用することで、ZK ロールアップは他のスケーリング ソリューションよりも優れたセキュリティを提供します。
このスケーリング テクノロジは、シーケンサー ノードの集中化など、まだいくつかの課題に直面していますが、イーサリアムのトップ スケーリング ソリューションになる可能性があります。
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- 情報源： https://thedefiant.io/what-are-zk-rollups/
