ゼロ知識ロールアップ
ゼロ知識ロールアップとは？
簡単に言えば、ゼロ知識ロールアップ（またはZKロールアップ）はスケーラビリティソリューションの一種です。複数の振替証明を1つの取引にまとめ、複数のブロックチェーンレベルで即座に検証できます。知識ゼロロールアップは、まだまだかなり新しい概念ですが、StarkNetやzkSyncなどのプラットフォームですでに見つかっています。
ゼロ知識ロールアップは、複数のレベルのブロックチェーンと相互作用します。ZKロールアップの大半はイーサリアム上で実行されます。例を挙げてみましょう。イーサリアムのメインチェーンにはメリットがありますが、高い取引手数料と低いスピードで取引できます。イーサリアムレイヤー2ブロックチェーンは、メインチェーンのセキュリティを使用しながら、さらなるスピードと手頃な価格を提供します。
ZKロールアップでは、両方のレイヤーで機能するトランザクションを作成できます。任意のZKロールアップは、1つのバンドルに複数のゼロ知識証明を含むトランザクションです。この取引は、ブロックチェーンのレイヤー2とレイヤー1の両方でその状態を維持できるスマートコントラクトです。つまり、ZKロールアップは、細部にまでこだわらず、複数の場所で複数の取引の情報を検証するため、時間とコストを節約できます。
ゼロ知識ロールアップのしくみ
ゼロ知識ロールアップのしくみを理解するには、まずゼロ知識証明という概念を考察する必要があります。ゼロ知識証明は、お客様が特定の情報を持っていることを証明できる暗号メカニズムであり、実際にその情報を開示することはありません。
たとえば、実際のパスワードを掲載するのではなく、アカウントにログインしていることを示すことで、アカウントのパスワードを持っていることを証明できます。暗号資産に関して、ゼロ知識証明は取引に必要な書類を提供します。利用者は、他の視聴者に実際に情報を提供せずに、必要なデータや認証をすべて持っていることを示すことができます。
ゼロ知識ロールアッププロセスのもう1つの重要な点は、ブロックチェーンが誤ったデータの保存を阻止する数学的構造の一種であるMerkleツリーです。ZKロールアップには、スマートコントラクトに2本のメルクルツリーがあります。一方のツリーはアカウントデータを保存し、もう一方は残高を保存します。これにより、ロールアップは基本的にレイヤー1に必要な情報をすべて保存し、レイヤー2に追加のバックアップ情報を保存できます。これにより、メインレイヤーがいくつかの必須ビットの情報を管理するだけで済むため、ブロックチェーンが処理する処理能力が軽減されます。
基本的に、ゼロ知識ロールアップを送信すると、複数のレイヤー2証明を1つの取引にまとめてメインブロックチェーンに公開します。複数の個別取引をマイニングするのではなく、メインチェーンは1つの有効性証明のみを扱う必要があります。レイヤー1で単一のロールアップを検証すると、レイヤー2で異なる取引をすべて同時に検証できます。ロールアップは、メインチェーン上の少量の情報のみを管理し、第2レイヤー上の検証情報へのアクセスを提供します。
知識ゼロロールアップと楽観ロールアップの比較
ZKロールアップは、楽観的なロールアップとは少し異なります。楽観的なロールアップは、スケーラブルで便利なトランザクションの1つであるため、知識ゼロのロールアップと混同されることがよくあります。ただし、計算の観点からは、処理が少し異なります。Optimisticロールアップは、レイヤー2で処理され、メインチェーン上で公開される取引のセットでもあります。
しかし、実際には公開前には証明されていません。名前が示すように、楽観的なロールアップは、虚偽であることが証明されない限り、楽観的に有効であると推定されます。ロールアップには、ユーザーが無効な取引に異議を申し立てることができる異議申し立て期間があります。取引は、紛争期間が終了するまでメインチェーン上に記録されません。
Optimisticロールアップにはいくつかの用途がありますが、明確な証拠がないことは、ゼロ知識ロールアップほど安全ではないことを意味します。ZKロールアップは、楽観的なロールアップよりも速い傾向があります。楽観的なロールアップを使用する場合、異議申し立て期間が経過するまで待つ必要があります。
知識ゼロロールアップのメリット
知識ゼロのセットは、いくつかの有益なメリットがあるため、人気が高まっています。
検証時間の短縮
ZKロールアップの大きなメリットの1つは、より高速であることです。すべての取引はレイヤー2で最初に完了します。これはメインチェーンよりも高速です。これらの取引は証明機能で対応しているため、即座に検証されます（メインチェーンに到達後）。このような高速な時間は利用者にとってより便利であり、レイヤー2のスケーリングははるかに実現可能になります。特に、多数の取引を処理する場合、ZKロールアップは最も迅速な選択肢の1つです。
攻撃に対する脆弱性が低い
他のバンドルシステムとは異なり、ゼロ知識はかなり安全です。取引はゼロ知識証明で確認されるため、情報は複数の段階で検証されます。これにより、取引が経済的攻撃を受けにくくなります。
分散型セキュリティ
転送状態を回復するために必要なデータは、すべてメインブロックチェーンに保管されるため、分散化を最大化できます。特にイーサリアムのようなブロックチェーンを利用する場合、取引はかなり分散化されています。これにより、取引完了時のセキュリティが強化されます。
より低コストで処理可能
ブロックチェーンのレイヤー2で処理するスピードとシンプルさは、利用者に大きな節約をもたらします。これは特にイーサリアムや他のブロックチェーンで作業する場合に当てはまります。イーサリアムや他のブロックチェーンでは、ピーク時に取引手数料が増加します。ゼロ知識ロールアップでは、1回の手数料で複数の取引を処理できます。したがって、大量のデータを扱う場合、多額の資金を節約できます。
知識ゼロロールアップの欠点
ZKロールアップは、すべての状況でうまく機能するわけではありません。また、特定の状況ではロールアップの使用に関連する潜在的な問題があります。
EVMサポートの欠如
一部のロールアップでは、イーサリアム仮想マシン（EVM）に対応していません。これは、特定のタイプのブロックチェーンにとって必ずしも問題ではありませんが、他のブロックチェーンにとっては問題を引き起こす可能性があります。ZKロールアップの利用を決定する前に、時間をかけてブロックチェーンを詳しく調査する必要があります。
高い計算要件
一部の人々が（実証されていない）楽観的なロールアップを行う主な理由は、そのメカニズムの計算要件が低いためです。ZKロールアップはより安全ですが、あまりにも多くのゼロ知識証明の作成には計算コストがかかります。オンチェーン活動があまりないアプリケーションには、余分な労力だけでは価値がないかもしれません。
オペレーターの影響に対する脆弱性
ゼロ知識ロールアップを作成するプロセスにより、オペレータはスマートコントラクトに対してある程度の影響力を持つことができます。取引の順序を変更し、一部のお客様に潜在的な問題を引き起こす可能性があります。そのため、ゼロ知識ロールアップで作業する場合は、信頼できるプロバイダーのみを使用することが非常に重要です。
イーサリアムの知識ゼロロールアップ
ロールアップには多くのブロックチェーンのアプリケーションがありますが、イーサリアムで作業する場合、知識ゼロロールアップの大半が使用されます。ZKロールアップには、イーサリアムの特定のアプリケーションがあります。イーサリアムはその柔軟性で人気がありますが、そのネットワークは混雑し、遅く、高価になる可能性があります。ZKロールアップは、プロジェクトの拡大を容易にします。スケーラビリティを高めながら、イーサリアムネットワークのメリットにアクセスできるようにします。
イーサリアムにZKロールアップを適用するプロジェクトはさまざまです。Polygon Hermez（Polygon's zkEVM）は最大級の企業です。このオープンソースプロジェクトは、ロールアッププロバイダー技術に10億ドルを投資しています。その他にも、dYdX、Loopring、zkSyncなどの一般的な実装があります。これらのプロジェクトはすべて分散型アプリケーション（DApps）に統合できるため、イーサリアムベースのプロジェクトにより多くの機能とスピードを追加できます。
最終的に、ゼロ知識ロールアップは、イーサリアムやその先でも多くのエキサイティングな用途があります。取引を高速化する能力は、ブロックチェーンのスケーラビリティの問題を解決するのに役立ちます。彼らはまだあまり知られていませんが、将来的にはもっと多くを見るでしょう。