イーサリアムの ZK ロールアップが相互運用可能になる方法

ここ数週間、メインネット上の Polygons zkEVM や Matter Labs zkSync Era、テストネット上の ConsenSys の Linea zkEVM など、ゼロ知識証明プロジェクトの立ち上げが相次いでいます。
これらは、StarkWares の長年にわたる StarkEx ソリューションとその分散型の兄弟である StarkNet に加わり、Polygon (Miden、Zero など) や Scroll が開発中のさまざまな他のプロジェクトにも加わります。
これらはすべて、ゼロ知識証明を使用してイーサリアムを拡張し、より高速で安価なトランザクションを約束します。
しかし、ZK ロールアップ間の熾烈な競争は、勝者が 1 人しかいないゼロサム ゲームなのでしょうか? それとも、さまざまなロールアップが調和して相互運用可能な未来が待っているのでしょうか?
アンソニー・ローズ、zkSyncのエンジニアリング責任者は、後者の未来がはるかに可能性が高いと考えており、いつか誰も自分がどのZKロールアップにいるかを考えなくなると予測しています。すべてはインフラになるからです。
その世界に到達できなければ、私たちはおそらく失敗したと言います。スナップチャットやフェイスブックを使う誰かがTCP/IPやHTTPについて知る必要がないのと同じです。それはインターネットの仕組みの配管に過ぎません。
しかし、競合する主権ロールアップの集まりから、相互運用可能で構成可能なZKソリューションのエコシステムに移行するにはどうすればよいのでしょうか。
人々はすでにこの質問について考え始めており、雑誌が話したすべてのZKプロジェクトには、少なくとも他のロールアップのいくつかと相互運用可能にする計画がありますが、それが実現できるかどうかは、標準やプロトコルの開発に依存する可能性があります。
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ZKロールアップについてのゼロ知識？
ゼロ知識証明という用語に不慣れであれば、スタークウェアが有効性証明と呼ぶべきだと主張しているように、暗号を使用してイーサリアムをスケールする方法です。ロールアップは、数万のトランザクションの計算をメインブロックチェーンから外部に取り出し、計算が正しく行われたことを証明する小さな暗号証明をイーサリアムに書き戻します。
私たちが生成するすべての証明は、約20,000のトランザクションをカバーし、イーサリアムの単一のブロック内に収まります、とスタークウェアの共同創設者エリ・ベン・サッソンは説明します。
このブロックごとのトランザクションの増加にもかかわらず、zkSyncのローズは、イーサリアムがすべての基盤層としてスケーリングできるとは思っていません。
ZKロールアップは単独では、私たちが話している世界にはスケールしません、とローズは言います。ブロックチェーン上のいくつかの相互作用を持つアプリケーションが数億人に価値を提供していると考えれば、スケーラビリティの問題は依然として解決されるべきです。
スケーリングはインターネットの帯域幅に似ていて、増えれば増えるほど、さらに多くが必要であることに気づきます。2017年に、イーサリアムはEth2シャーディングを使用してスケールする予定でした。このロードマップは、2018年にZKロールアップが登場し、イーサリアムが異なる形のシャーディング（プロトダンクシャーディングとダンクシャーディング）でブロックチェーンをアップグレードすることによって、ZKロールアップがより高いスループットを達成できると約束した後、破棄されました。
それでも、ローズはロールアップが協力して機能する必要がある可能性が高いと言います。これは私たちにとって大きなアクティブな研究分野です。ローズは相互運用性について語ります。システムが成熟するにつれて、これは自然に、これらのシステムが示唆するパターンだと思います。
イーサリアムのスケーリングはまだ道のりが遠い
しかし、スケーリングの初期段階です。様々なソリューションが理論的には毎秒何万ものトランザクションを処理できると主張しています（あるいは無限のスケーリングについて話しています）が、実際にはイーサリアムのデータの可用性によって足かせをはめられています。
現在、様々なイーサリアムのスケーリングソリューションとイーサリアムは、約25トランザクション毎秒（TPS）で実行されています。イーサリアム自体は過去1か月間で平均約12 TPSを記録し、アービトラムワンは7.2 TPS、オプティミズムは2.65 TPS、zkSyncは1.6 TPSでした。ETHTPS.infoによると。
これらの数字は少し動き、需要が主に不足しているため、低いです。スタークエックスはカバーされていませんが、スタークウェアは雑誌に、過去1か月間で平均5 TPSを記録したと語っています。
需要が供給を上回っているにもかかわらず、ロールアップ間の相互運用性は、ユーザーが壁のある庭に閉じ込められないようにするためにすでに役立つでしょう。例えば、オプティミスティックロールアップのユーザーは、資金を引き出すために1週間待たなければならず、これが相互運用性を制限しています。
ZKロールアップにはその制限がなく、即時引き出しを許可できますが（実際にはそうしません）。
ZKロールアップはブロックチェーンをスケーリングするための最終目標です: ポリゴン・ミデンの創設者
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相互運用可能なZKロールアップは可能ですが、実現する可能性は？
ポリゴン・ミデンの創設者ボビン・スレッドベアーは、ZKロールアップ間の相互運用性は確かに技術的に可能ですが、実際にそれが実現するかどうかは別の問題だと言います。
彼は、引き出しが即時ではないのは、イーサリアムに証明を頻繁に載せることが経済的に実行可能ではないためだと説明します。そのため、トランザクションは約10分から20分ごとに発信されています。需要とスループットが増すにつれて、この遅延はますます短くなります。
その場合、異なる場所間での即時の動きにますます近づくことになります、と彼は言います。
二つ目のことは、異なるロールアップが「さあ、どうやってスムーズにこの場所からあの場所に移動できるかを考えよう」と言うための何らかのインセンティブを持つ必要があるということです。
スレッドベアーは、ZKロールアップ間の非常に迅速な相互運用性は技術的に可能ですが、a）人々が基準に合意する必要があり、b）それを実際にシステムに実装する必要があると付け加えます。
そして、それは実行するのが非常に、非常に複雑なことだと思います。
読んでみてください 機能 シルクロードがあなたの郵便配達人をディーラーにした方法 機能 エアドロップ: コミュニティを構築するのか、それとも問題を構築するのか？ 相互運用性は構成可能性ではありません
相互運用性と構成可能性には違いがありますが、人々はしばしばそれらを同じ意味で使用します。
相互運用性は簡単で、基本的には資金をあるレイヤー2（L2）ソリューションから別のものに移動できることを含みます。この定義によれば、今日L1を共有するすべてのロールアップはすでに相互運用可能です！と、オプティミズムの共同創設者ベン・ジョーンズは述べています。
アービトラムのパトリック・マッコリーも、基本的な相互運用性のために、すでにイーサリアムを介して一つのロールアップから別のロールアップに資産を送ることができると言いますが、遅いです。
また、オフチェーンソリューションを持つこともできます。例えば、Hopプロトコルのようなもので、あなたがスタークウェアから資産を渡して、そこからスクロールに資産を持っていく中間者がいるかもしれません。彼は、同期する方法を提供します。だから、そうする方法があると言います。
Hopプロトコルは現在、ユーザーがイーサリアム、ポリゴン、グノーシス、オプティミズム、アービトラムの間で資金を送ることを可能にしていますが、ZKロールアップは現在サポートされていません。Connextは、BNBを含む類似のサービスを提供しています。RangoというクロスチェーンDEXとブリッジアグリゲーターは、すでにスタークネットを他のL2に接続しています。 また読む: イーサリアムが世界を食べています あなたはただ一つのインターネットが必要です
ConsenSys Linea zkEVMのプロダクトリードであるデクラン・フォックスは、サポートがすぐに追加されると期待しています。多くのサードパーティーブリッジプロバイダーは、ZKロールアップのための相互運用性ソリューションを提供し続けるでしょう。彼は、ブリッジには信頼と手数料に関する欠点があると付け加えています。
Lineaでは、オープンシステムと相互運用性を高く評価しています。この理由から、Lineaテストネットはすでに多くの主要なブリッジソリューションを統合しています。将来的には、Lineaはレイヤー2の上に展開されたレイヤー3のオフチェーンサポートシステムと信頼性を持って相互運用できるようになります。
6/16）L1内で二人のユーザーが価値を交換するケースは簡単です。相手のQRコードをスキャンして送信を押すだけで、彼らもETHを使用している限り、L2の場合はそう簡単ではありません。ユーザーは今、友人がどのL2にいるかを知り、どのようにブリッジを使うかを知る必要があります。
—ジャスティン・ボンズ（@Justin_Bons）2023年4月10日
MetaMask Snapsが助けになるかもしれません
相互運用性の別の可能性は、ブラウザウォレットMetaMaskを介してです。ConsenSysは、プロジェクトがMetaMaskの機能を拡張できる新しいクラウドソースのウォレット拡張機能Snapsを開発中です。
MetaMaskのシニアプロダクトマネージャー、アレックス・ジュピターは、Snapsはまだテスト段階にあると言いますが、Snapsが安定している未来を想像すると、開発者はさまざまな方法でそれを拡張できるようになります。もちろん、次のステップは、これらの異なるSnapsが互いに通信することです。したがって、一つのZKロールアップが別のZKロールアップと通信できるようになりますよね？それがSnapsのビジョンの一部であり、はい、その世界を可能にしたいと思います。
すでにデモされた一つのSnapは、MetaMaskユーザーがイーサリアムウォレットを介してビットコインを制御できるようにします。したがって、ZKロールアップ同士が通信することは確実に達成可能に思えます。
未来においてブリッジがどこに行くかは誰にもわかりません。私はZKロールアップの専門家ではありませんが、将来的に問題になる核心的な技術的制限はないと思います。
メサリースライドは、共有インフラストラクチャを持つ構成可能なロールアップエコシステムを強調しています。ZKロールアップと構成可能性
構成可能性とは、複数の異なるロールアップでの操作を含むトランザクションを開始する能力です。ジョーンズは、チェーンが互いに非同期的に通信するだけでなく、実際に取引を行う、つまり各チェーンの状態をある程度リアルタイムで認識することができる、より強力な形の相互運用性と呼んでいます（クロスチェーンフラッシュローンを考えてみてください）。
これは新しい基準とプロトコルの開発を必要とする可能性が高く、ローズは、これが早く実現すればするほど良いと言います。
チームがインターフェースを介して構築できるなら、ユーザー体験は厳密に向上します。また、より標準化を試みることができます。この標準化に対する欲求もあると思いますし、これらのシステムが成熟するにつれて、さらに多くの標準化が見られると思います。
フォックスは、同期的な構成可能性を持つ地点に到達するには、異なるオフチェーンシステム全体でトランザクションのグローバルに順序付けられたセットが必要になるだろうと言います。これは理論的にはZKロールアップで可能であり、SNARK（ZK証明の一種）のおかげで、例えば共通のシーケンサーが統一された実行とプールされた流動性のUXを提供できると言います。
異なるチェーンで最適な流動性のために取引の一部が実行されるDeFi取引を想像してみてください。すべて同じトランザクション内で。
Coinbaseからのベースレイヤー広告。（Coinbase）スーパーチェーンに楽観的
一つの潜在的な調整方法は、Optimismのスーパーチェーン概念かもしれません。これは、CoinbaseがOptimismのベースレイヤー2のフォークを発表したのと同時に発表されました。
Optimismはオプティミスティックロールアップであり、これはイーサリアムをスケールする別の方法ですが、潜在的なスループットはより制限されています。発表によると、
スーパーチェーンは、そうでなければ孤立したL2を単一の相互運用可能で構成可能なシステムに統合しようとしています。
ジョーンズは雑誌に、銀の弾丸はないが、相互運用性と構成可能性のためのいくつかの要件があり、スーパーチェーンはそれに取り組むことを目指していると述べています。
共有シーケンシング: クロスチェーンフラッシュローンを行うシステムを持つには、少なくともそのトランザクションが処理されている時点で、両方のチェーンに信頼できる形で含まれる必要があります。これは、シーケンサーが通信、統合、またはそれ以外の方法でネットワークを形成できるという考えを必要とします。
証明と実行の分離: 異なるアプリケーションは異なるセキュリティ要件を持っており、それらのセキュリティ要件は相互運用性の特性に異なる制約を課します。チェーンの状態の計算をクロスチェーンメッセージの証明から切り離すことで、アプリケーションの相互運用性を最大化でき、他のチェーンに断片化することなく実現できます。
彼は、スーパーチェーンがオプティミスティックロールアップやZKロールアップ、さらには他のチェーンを接続できると述べ、これらの革新が行われるための共有のモジュラー標準を提供すると言います。
同じコードベースで構築されたこれらのチェーンが相互運用するのははるかに簡単です。彼は、ゼロから別々に書かれたチェーンと比べて、相互運用するのははるかに難しいと述べています。
しかし、スレッドベアーの政治的問題が技術的問題よりも複雑であるという指摘を強調し、アービトラムのCEOスティーブン・ゴールドフェダーはその概念を一蹴しました。
特定の技術スタックに集約されるという考えは、今日も構築されていない技術スタックに基づいています。それはレイヤー2にするための核心的な機能を持っていません。そのようなことをするという考えは、少し思い上がっていると思います。と彼はThe Defiantに語りました。
なぜZKロールアップをオプティミズムと接続するのか？
アービトラムはオプティミスティックロールアップを使用して構築されています。潜在的なスループットが高いZKロールアップを、オプティミズムを介して調整するのはさらに難しいかもしれません。ある人にとっては、ファイバーオプティックケーブルを銅線でつなぐように思えるかもしれません。
すべてのL2はこの主張をしています（Coinbase）
しかし、Optimismは、BedrockアップグレードでZK証明（有効性証明）をシステムに組み込むための基盤を築いており、スーパーチェーンはこのアイデアをさらに進展させるでしょう。そこでの互換性が目標だと、ジョーンズは述べています。
他の潜在的な調整方法は、Cosmosのインターブロックチェーン通信プロトコルや、モジュラーブロックチェーンCelestia（ただし、後者はイーサリアムをデータの可用性層として置き換えようとしているようです）です。
しかし、ZKロールアップ同士が直接接続することも可能です。
読んでみてください 機能 エルサルバドルでビットコインを使用することは実際にどのようなものか 機能 あなたは独立していますか？ 財務的自立と分散型交換 ポリゴンZKロールアップは相互運用可能になります
ポリゴンは、開発中のさまざまなフレーバーのZKロールアップを持っています。これには、ポリゴン・ミデン（スタークネットに類似）、ポリゴン・zkEVM（既存のEVMプロジェクトと互換性あり）、ゼロ（再帰的スケーリング）、ナイトフォール（オプティミスティックロールアップとゼロ知識暗号が出会う）があります。
スレッドベアーは、ポリゴンのZKソリューションを接続するために内部で調整する方が、外部プロジェクトと調整するよりも簡単であると言い、技術的な課題は実行可能だと考えています。チームはすでにこの相互運用性を可能にするためにLX-LYブリッジに取り組んでいます。
私たちが同じ会社の一部であるため、技術的統合がはるかに簡単に解決できます。彼は、これらのロールアップ間を移動するのは非常に簡単だと言います。
摩擦は、二つの別々のチェーンや三つの別々のチェーンではありません。それはそのように見えません。ただ一つのポリゴンがイーサリアムに決済されるだけです。そして、これらの異なる環境間で資産や資金やトークンを移動するのは非常に簡単で、簡単です。これが最終目標です。
イーサリアムが世界を食べています。比喩的に言えば、スタークエックスとスタークネット
スタークウェアのベン・サッソンは、スタークエックスとスタークネットの間で類似の相互運用性を構築していると言います。
はい、確かに。私たちは、スタークネットでレイヤー3に移行するためにスタークエックスシステムを移植するつもりであり、いずれはそれらがスタークネットの上にソリューションとして存在することになります。それが確かに計画です、彼は言います。
2020年に、スタークウェアは相互運用性の計画を示したブログを公開しましたが、ベン・サッソンはそれが上書きされたと言います。スタークウェアのカイロはチューリング完全な言語と仮想マシンであり、一般的なコンピュータと同様の機能を持っています。
良い類推は、レイヤー2やレイヤー1を、あなたのラップトップよりも少し遅いコンピュータとして考えることです。しかし、それには多くの整合性と安全性があります、彼は言います。したがって、これらのコンピュータプログラムをさまざまな方法で接続し始めることができます。今日、コンピュータが互いに通信し、相互運用または構成するのと同じように。
インターネットを介してコンピュータ同士が通信するためには、TCP/IPやHTTPのような基準が開発されました。ベン・サッソンは、これは有効性証明ロールアップを接続するための可能性のある道だと同意します。
CointelegraphのSTARKs対SNARKs解説 おそらくZKロールアップは直接接続できるかもしれません
スタークネットは現在そのような基準に取り組んでいませんが、ベン・サッソンは相互運用性への他の道があるかもしれないと示唆しています。彼は、異なるロールアップによって使用される異なるタイプの互換性のない証明を解釈するためにスマートコントラクトを書くことができると言います。スタークネットはSTARKsを使用していますが、zkSyncはSNARKsを使用し、ポリゴンゼロはPLONKと呼ばれる再帰的SNARKsを使用しています。
すでにスタークネットに、Groth 16 SNARKを検証するスマートコントラクトが書かれています、彼は言います。
ZKPはブロックチェーン実行層の設計を混乱させるかもしれません。なぜ特別な言語でこだわるのか、どんな言語の計算の証明を提出すればよいのか？
—ジェイク・ブルクマン（@jbrukh）2023年4月15日
これは、二つのロールアップが直接通信できることを意味します。
チェーン1でチェーン2の証明を検証できる限り、相互運用性を持つことができます。スタークネットはすでにSTARKsを検証でき、今ではGroth 16 SNARKsも検証できるようになっています。そして、私は非常に確信していますが、すぐにPLONKsやPlonky、他の種類のシステムのようなものが出てくるでしょう。
したがって、少なくともスタークネットでは、他のチェーンで正しく発生したことを証明するのは比較的簡単であり、相互運用性を持つことができるようになります。
フォックスは、別の場所で、LineasシステムがすでにEVMを使用して証明を検証していると言います（Groth16、PlonKなど）スマートコントラクトで、これによりL3との相互運用が可能になります。
ベン・サッソンは、スタークネットが異なるロールアップと直接接続できる可能性が高いように思えると言います。
直接行うことができます。一般的なコンピュータであり、有効性ロールアップの性質であるため、これらのシステムが互いに通信できるのです。
したがって、未来は相互運用可能で構成可能であるようです。
はい、確かに相互運用可能で構成可能です。はい。確かに。
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