zkEVMは「Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine」の略です。 #Ethereum、BNB Chain、Polygon、Avalanche C Chainなどのパブリックブロックチェーン上でスマートコントラクトを実行できるようにするプロトコルです。

zkEVM は、Zero-Knowledge Proofs (ZKP) に基づいて部分的に開発されたテクノロジーです。イーサリアムの創設者ヴィタリックは、EVMとの互換性に基づいてそれらを4つの異なるタイプに分類しました。 zkEVM は開発者と zk エコシステムにとって多くの利点がありますが、対処する必要のある制限もまだ多くあります。

zkEVMの概要

zkEVM を理解する前に、まずゼロ知識証明 (ZKP) の概念を理解します。これは zkEVM の基礎の一部です。

ゼロ知識証明 (ZKP) とは何ですか?

ZK (ゼロ知識) 証明技術は、インターネットおよびブロックチェーン プラットフォーム上でプライバシーと認証を保護するために使用される暗号化技術です。 ZKP テクノロジーを使用すると、完全な情報を共有するのではなく、当事者が互いの詳細を明かすことなく情報を交換できます。

簡単な例: A さんはサービスに申し込むために代理店に 18 歳であることを証明したいが、生年月日は明かしたくないとします。

A さんは、ZKP アクティビティを使用して、同様の意味を持つより多くの情報を提供することで、自分が十分な年齢であることを証明できます。例えば：

  • Aは大学を卒業しました（Aが約22歳であることを証明します）。

  • A は所轄官庁が発行した B1 運転免許証を保有しています (A が 18 歳以上であることを証明する)。

  • A はすでに自分の名前で登録されたビジネスを所有しています (A が 18 歳であることを証明してください)。

この例では、ZKP を使用すると、アリスは生年月日を明らかにせずに年齢を確認できます。これにより、アリスのプライバシーが保護されますが、組織は人 A がサービスにサインアップするのに十分な年齢であることを確認できます。

ZKP の技術分類によると、市場には主に 2 つのよく知られたタイプ、zk-SNARK と zk-STARK があります。

  • zk-SNARK (ゼロ知識の簡潔な非対話型知識引数)。

  • zk-STARK (ゼロ知識のスケーラブルで透明な知識引数)。

zkEVMとは何ですか?

zkEVMは「Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine」の略です。これは、イーサリアム、BNB チェーン、ポリゴン、アバランチ C チェーンなどのパブリック ブロックチェーン上でスマート コントラクトを実行できるようにするプロトコルです。

zkEVMはなぜ誕生したのでしょうか?

市場には Cairo (StarkWare) や Zinc (zkSync) などの ZK プログラミング言語がいくつかありますが、ZK プログラミング言語には依然として制限があります。最大の障害の 1 つは、これらのプログラミング言語間の異質性であり、そのため開発者が異なる言語でプログラミングすることが困難になります。

市場に初めて参入する開発者またはプロジェクトの場合、Cairo または Zinc の 1 つの言語に焦点を当てると、その言語の EVM で実行されるさまざまなエコシステムと比較して、1 つのエコシステムに制限されます。

したがって、この問題を解決するために zkEVM が誕生しました。 zkEVM が誕生した理由のいくつかを次に示します。

  • zkEVM はイーサリアムと互換性があるように設計されています。したがって、ZK Proof テクノロジーを使用してイーサリアム上にスマート コントラクトを展開することが容易になります。

  • zkEVM は、ZK アプリケーションのデプロイを容易にする抽象化レイヤーを開発者に提供します。開発者は、最低レベルの ZK アルゴリズムの詳細を気にする必要はありません。

  • zkEVM は、zk-SNARK や zk-STARK などのさまざまな ZK プルーフ タイプをサポートしており、開発者がアプリケーションに最適な方法を選択できるようにします。

つまり、zkEVM は、開発者に新しい方法を提供しながら、イーサリアムおよび EVM チェーン上で ZK Proof テクノロジーを使用してスマート コントラクトを簡単に展開できるようにするために生まれました。

zkEVM の仕組み

ZK ロールアップと比較すると、zkEVM は例外ではなく、一般的な動作パターンに従います。ただし、zkEVM の理想的な構造とその動作に関しては多くのアイデアがあることに注意してください。 zkEVM の最も純粋なバージョンはイーサリアムと完全に同等になり、たとえ概念実証が容易になるとしても変更は許可されません。

ゼロナレッジ ロールアップはオフチェーン バッチ トランザクションを取得して完了し、これらのやり取りの正確さを証明する暗号レポートを#Ethereumに送信します。ゼロ知識証明は、バッチ内のすべてのトランザクションの詳細を明らかにするものではなく、イーサリアム状態への移行をトリガーするのに十分な正確性を確認するだけです。

次に、L1 チェーン上に構築されたスマート コントラクトの有効性の証明を提供します。受信して確認すると、入力が検証されます。

EVM との互換性による zkEVM の分類

zkEVM の分類方法に関する Vitalik の記事の中で、彼は zkEVM の互換性に基づいて 4 つの主要なタイプについて言及しました。最低レベル (EVM 互換性) では、一定の割合の互換性のみが提供され、一部の複雑なスマート コントラクトでは、開発者がソース コードをカスタマイズする必要があります (コピー、貼り付け、書き換えなど)。

より高いレベル (EVM 同等) では、より優れた互換性が提供され、開発者は最小限の変更で Ethereum 上のスマート コントラクトをプロトコル ロールアップに簡単かつ迅速に移行できます。 (コピー、貼り付け、編集)。

タイプ 1: zkEVM はイーサリアムと完全に互換性があります (イーサリアムと完全に同等)

タイプ 1 zkEVM は、コンセンサス レベルでイーサリアムと完全な互換性があることが期待されています。ステータス、ハッシュ コード、またはコンセンサス ロジックに変更はありません。

また、基盤となるすべてのイーサリアム アプリケーションと完全な互換性がありますが、プルーフの生成を高速化するための改善が行われていないため、より長いプルーフ時間が必要になります。

タイプ 2: zkEVM は EVM と完全に互換性があります (EVM と完全に同等)

タイプ 2 の zkEVM は、わずかに低い標準であり、EVM との互換性ではなく、同等であることを目的としています。外見は EVM のように見えますが、開発を容易にし、校正を高速化するために内部にいくつかの小さな変更が加えられています。このカテゴリでは、一部のアプリケーションは互換性がない可能性があります。

ただし、タイプ 2 zkEVM の準備時間は依然として遅いです。したがって、zkEVM クラス 2.5 では、ガスコストを増やすことで準備時間を短縮できます。

注目のプロジェクト: Polygon zkEVM、Scroll。

タイプ 3: EVM と互換性のある zkEVM

タイプ 3 の zkEVM は、EVM と完全に同等ではありません。このタイプは、EVM のようなシステムを ZK コンパイルに配置する利便性を優先しているためです。これには、構築を容易にし、概念実証を改善するための特定の変更が含まれます。 zkEVM タイプ 3 はほとんどのアプリケーションと互換性がありますが、一部のアプリケーションは実行するために書き換えが必要になる場合があります。

注目のプロジェクト: Polygon zkEVM。

タイプ 4: zkEVM は EVM とほぼ互換性があります

タイプ 4 の zkEVM は、EVM 自体ではなく、高級言語とのみ同等になります。したがって、EVM 実行の各段階でゼロ知識証明を提供するプロセスをバイパスすることで、コストを削減して分散化を促進し、概念実証の時間を短縮することができます。

ただし、これにより、zkEVM タイプ 4 と一部のアプリケーションとの互換性が低下します。アプリケーションが EVM に移動されると、コントラクト アドレスが変更され、一部のデバッグ インフラストラクチャを通じて使用できなくなる可能性が高くなります。

注目のプロジェクト: zkSync 2.0。

zkEVM の長所と短所

zkEVMの利点

拡張機能

zkEVM は、スマート コントラクトの実行に必要なコンピューティング リソースの量を削減することで、イーサリアムなどのパブリック ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させることができます。これは、計算をプライベート ネットワークとパブリック ブロックチェーンにオフロードできるようにすることで実現されます。

多様性

zkEVM は、プライベート スマート コントラクトの実行を必要とするさまざまな業界に適用できます。たとえば、医療提供者は zkEVM を使用して、研究者がデータにアクセスして分析できるようにしながら、患者データの機密性を確保できます。

EVMの互換性

EVM の互換性は zkEVM の最大の利点であり、ブロックチェーン EVM で開発する開発者が DeFi プロトコルを zk プラットフォームに簡単に実装できるようになります。逆に、これは zk プラットフォームがより多くの開発者を引きつけ、より多様なエコシステムを生み出すのにも役立ちます。

zkEVMの欠点

複雑な

zkEVM の展開は、多大な専門知識とリソースを必要とする複雑なプロセスになる場合があります。これは、zkEVM にはさまざまなテクノロジーの統合が含まれているためです。

機能が制限されている

zkEVM はプライバシー中心であるため、スマート コントラクトの複雑な機能を実行する能力が制限される可能性があります。たとえば、zkEVM は投票や入金などの通常のアカウント関連機能を実行できず、プライベート計算の有効性の検証のみに重点を置く場合があります。

効率

zkEVM を使用すると、ネットワークのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。プルーフ・オブ・ステークの計算には大量のコンピューティング リソースとネットワーク帯域幅が必要となる場合があり、トランザクションの処理が遅くなる可能性があります。これは、より効率的なソフトウェア開発と最適化手法を使用することで改善できますが、依然として注目に値する懸念事項です。

エネルギー消費

パフォーマンスと同様に、zkEVM を使用すると、計算実行時にエネルギー消費と関連コストが発生します。これは、計算操作の料金が暗号通貨で支払われるパブリック ブロックチェーンにとって特に問題となる可能性があります。

注目の zkEVM プロジェクト

現在、市場には 6 つの優れた zkEVM プロジェクトがあります。

  • PolygonzkEVM は、Polygon の zkEVM 分野における最新プロジェクトの 1 つであり、Polygon Hermez が買収に 2 億 5,000 万ドルを費やした後にプロジェクト名が変更されました。

  • zkSync Era は、zkEVM アレイ内の zkSync (Matter Labs) の製品です。これは最初の製品ではなく、その後の開発のために推進された製品です。

  • StarkWare は、StarkEx、SatrkNet などの多くの zk 関連製品の親会社です。zkSTARK テクノロジーのパイオニアでもあり、独自の言語カイロを持っています。ただし、言語を使いやすくするために zkEVM も開発しました。

  • Scroll は、zkEVM プラットフォーム上に構築されたオープンソースの分散プロジェクトであり、ブロックチェーン アプリケーションにより良いセキュリティを提供することを目的としています。

  • Taiko は#Ethereumと完全に互換性のあるソリューションに進化することを目的とした、オープンソースの完全分散型プロジェクトです。

  • ConsenSys zkEVM は ConsenSys (Metamask の親会社) の製品です。彼らの目標は、EVM に完全に準拠したソリューションになることです)。

エネルギー消費

パフォーマンスと同様に、zkEVM を使用すると、計算実行時にエネルギー消費と関連コストが発生します。これは、計算操作の料金が暗号通貨で支払われるパブリック ブロックチェーンにとって特に問題となる可能性があります。

zkEVM に関するよくある質問

zkEVM と zk-SNARK、zk-STARK、zk-SHARK、および PLONK との関係は何ですか?

zkEVM は、zk-SNARK、zk-STARK、zk-SHARK、PLONK などのゼロ知識証明テクノロジーを使用して、イーサリアム プラットフォーム上でのアプリケーションの展開をサポートするように設計されています。

具体的には、zkEVM はこれらの技術アーキテクチャを使用して、イーサリアム プラットフォーム上に構築されたトランザクションとアプリケーションにセキュリティと匿名性を提供します。たとえば、zk-SNARK は、イーサリアム トランザクション内の機密情報を、その情報の詳細を明らかにすることなく匿名化するために使用され、それによってユーザーのプライバシーとセキュリティが向上します。

EVM 互換性と EVM 同等性: どちらが優れていますか?

互換性という点では EVM 同等の方が完全に優れていますが、実装も非常に困難です。現在、メインネットでアクティブな zkEVM (EVM 同等物) は市場にありません。

第二に、zkEVM プロトコルはすべて、将来的に EVM の同等性を達成することを目的としています。違いは方法にあります。

zkEVM (EVM と同等) を最初から構築します (より多くの時間と労力が必要です):

  • ポリゴンzkEVM、コンセンサスzkEVM、スクロール...

  • EVM の互換性から始めて、ゆっくりと EVM と同等の状態に構築していきます (時間がかかりません): zkSync 2.0。

結論は

zkEVM は、ゼロ知識証明をブロックチェーン システムに統合する新しいテクノロジーです。ユーザーのプライバシーとセキュリティを向上させながら、イーサリアムでの取引コストの高速化と削減に役立つ可能性があります。ただし、zkEVM の実装はまだ開発の初期段階にあり、より広く利用できるようにするには開発者とコミュニティの対話が必要です。

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