頂上戦争: イーサリアムの主流 ZK シリーズレイヤー 2 の比較

レイヤ 2 の拡張は、業界で最も重要な問題の 1 つです。当初、L1 はイーサリアム自体によって実装され、イーサリアム ブロックチェーン上でスマート コントラクト プラットフォームを実行していましたが、イーサリアムの元のアーキテクチャのスループット制限と高いトランザクション手順により、手数料が発生しました。などの問題があるため、トランザクション速度を向上させ、コストを削減するために、L2 拡張ソリューションを構築する必要があります。
zkEVM ベースのプロジェクトは、ゼロ知識証明、シャーディング技術、その他の技術を使用して、イーサリアムのスケーラビリティとセキュリティを向上させ、より高速かつ効率的なトランザクションを実現することを目的としています。
zkEVM (ゼロ知識実行環境仮想マシン) は、ゼロ知識証明を使用してプライバシー保護を実現するイーサリアム仮想マシンです。これにより、完全にゼロ知識証明を通じて、スマート コントラクトの条件と契約に関連するデータのプライバシーを保護する方法でスマート コントラクトを実行できます。
zkEVM は、イーサリアム上でスマート コントラクトを実行する際に、元のデータを漏らすことなく一部のデータを処理および検証できる方法と考えることができます。プロジェクトに zkEVM が導入されれば、スマート コントラクトのプライバシーとパフォーマンスを効果的に向上させることができます。zkEVM を使用すると、ユーザーはプライバシーを保護しながら、秘密の計算を含むスマート コントラクトをより高速に実行できます。
Vitalik の解釈によれば、zkEVM は次のように分類できます。
(1) タイプ 1 PSE: (完全なイーサリアム - 同等) - zkEVM はイーサリアム システムのいかなる部分も変更せず、完全な同等性を目指します。
(2) タイプ 2 スクロール (フル EVM - 同等) - zkEVM はイーサリアムと完全に同一に見えますが、データ構造や状態ツリーなどの点で異なります。
(3) タイプ 2.5 (EVM - コストを除いてガスと同等) - zkEVM は、証明するのが非常に難しい EVM での特定の操作を満たすために GAS コストを大幅に増加させます。開発者はここで dApps をデプロイするときに注意する必要があります。一部の開発者ツールが壊れる可能性があります。
(4) タイプ 3 (EVM とほぼ同等) - zkEVM は EVM とほぼ同等ですが、いくつかの犠牲を払い、zkEVM システムで実装するのが難しい機能を削除する必要があります。
(5) タイプ 4 (高級言語と同等) - これらの zkEVM は言語レベル (Solidity、Vyper) で互換性があります。
これらの言語で書かれたスマート コントラクトを取得し、zkEVM システムの構築に使用される別の言語でコンパイルできるようにします。現在、zkSync はそのような zkEVM 実装の 1 つです。
 zkEVM の分類とルーティング
現在、イーサリアムの拡張ソリューション Rollup には、Optimistic Rollup と zk Rollup という 2 つの異なるトラックがあり、それらの実行原理は似ていますが、主な違いはトランザクション検証プロセスにあります。
zk Rollup の「ゼロ知識証明 (ZKP)」テクノロジーは、SNARK などの暗号化手法を使用してトランザクション バッチを検証し、イーサリアム上で公開していることは注目に値します。
したがって、ZK ロールアップは、ZK の主流のソリューションになりつつあるゼロ知識証明 (ZKP) を介して、オフチェーン実行とオンチェーン データを組み合わせるものとして理解できます。
しかし、ZK ロールアップのほかに、実際には、Validium と Volitions という 2 つのソリューションがあります。
まず、ZK ロールアップの操作は、複数のトランザクションをまとめてパッケージ化し、L1 に公開し、同時に、これらのトランザクションが検証された後に有効であると主張する証明を (ゼロ知識証明テクノロジを使用して) 公開することです。 L1、zk - ロールアップのステータスが更新されます。
この証明メカニズムは「妥当性証明」とも呼ばれます。現在、ZK ロールアップで使用される主な証明メカニズムは zkSNARK と zkSTARK です。
次に、ValidiumとVolitionsがあります。
ZK ロールアップは、実行のためにトランザクションをバッチで L1 に送信します。これは、信頼を必要としない一種の「カスタム セキュリティ」です。 Validium はオフチェーンで直接実行され、ゼロ知識証明を通じてデータを維持します。出金リクエストの有効性は、必要な場合にのみメイン ネットワークで検証されます。
したがって、Validium は ZK ロールアップよりも拡張性が高くなります (現在の最高 TPS は 20,000 以上に達する可能性があります)。欠点は、拡張のためにチェーンの外側の「弱い信頼」の第三者に信頼権を渡し、攻撃されることです。その結果、データが利用できなくなったり、ユーザーが資金を引き出すことができなくなる可能性が高くなります。
その中で、セキュリティを解決する方法は、経済的インセンティブを利用してデータを各ノードに確実に保存し、いつでも利用できるようにする「PoSメカニズムの採用」です。
現在Validiumsソリューションを採用している代表的なプロジェクトは、NFTを中心とした拡張ソリューションであるImmutable Xです。 Vitalik 氏はまた、Validium は非常に過小評価されていると述べ、実際、ほとんどの dApp はすでに Validium で運用ニーズを満たすことができると述べています。
Volitions については、StarkWare チームが ZK-rollup と validium を組み合わせて作成した Volitions ソリューションで、その名前が示すように、「意思決定能力」に関するものです。 Volitions は、同じステート ルートを共有し、ユーザーはトランザクションごとに DA モードを選択できるため、基本的に ZK ロールアップ サービスと検証サービスの両方を提供します。
上で述べたように、Validium が攻撃されてデータが利用できなくなったり、ユーザーが資金を引き出すことができなくなった場合でも、ZK ロールアップ上の資金は安全であることが保証されます。ユーザーは重要な金融取引の場合は ZK ロールアップ モードを選択し、イーサリアムのセキュリティを共有できるため、日常のエンターテイメント、ソーシャル ネットワーキング、または小規模な取引の場合は、Validium モードに切り替えて速度を向上させ、コストを節約できます。
 zkEVM プロジェクトの最新の進捗状況と分析
1.スタークネット
Dune によると、StarkNet ブリッジのユーザー数は 318,253 人に達し、Optimism の 317,758 人を上回りました。しかし、ブリッジストレージの総額に関しては、StarkNet は依然として Optimism に遅れをとっており、前者のブリッジストレージ価値は 39,900 ETH であるのに対し、後者のブリッジストレージ価値は 527,480 ETH であり、これは 10 億米ドル以上の価値があります。 4 つの主要な L2 (Optimism、Arbitrum、zkSync、StarkNet) の中で最も評価の高いプロジェクトとして、StarkNet エコロジカル プロジェクトの最近のトランザクション アクティビティを見ることができます。
StarkNet は、2022 年 11 月 16 日に投票、ステーキング、料金の支払いのためにネイティブ トークン $STRK をイーサリアム メインネットに導入すると発表しましたが、トークンの配布はまだ決定されていません。 StarkNet の親会社である StarkWare は 2018 年に設立され、イスラエルに本社を置いています。その 2 つの主な製品は、イーサリアムのメイン ネットワーク上に構築された拡張エンジン StarkEx と汎用の ZK-Rollup StarkNet です。まず、StarkNet は StarkWare によって開始された汎用 L2 であり、STARK+Cairo を通じてメイン ネットワークのセキュリティを取得するための有効性証明スキームを採用し、StarkNet のネイティブ エコシステムを構築します。
簡単に言うと、ユーザーがトランザクションを開始すると、トランザクションは検証、並べ替え、実行のために Squencer に送信され、Squencer は Cairo OS を通じてトランザクションを実行します (Cairo 言語には zk フレンドリーな機能があります)。それがEVMの役割です。その後、Squencer は実行されたトランザクションのトレースを Prover に送信し、Prover は計算上の整合性の有効性証明書を生成します。また、Prover は StarkEx の有効性証明書も生成し、さまざまな StarkEx アプリケーションと StarkNet からのトランザクションを集約して共有を実現します。
両方で使用される基盤テクノロジーは同じであり、StarkEx は単一アプリの集中操作を通じて ZK Rollup テクノロジーを事前に使用するのと同等ですが、StarkNet はノード ネットワークを確立する分散タスクを引き受けます。この分野に対する StarkWare の主な貢献の 1 つは、Cairo 言語を使用してすべてのスマート コントラクトの計算結果を証明可能な多項方程式に変換し、それによってスマート コントラクトを Validity Proof と互換性のあるものにしたことです。
StarWare は 7 回の資金調達ラウンドで合計 2 億 7,300 万米ドルの資金調達を受けており、そのうち親会社 StarWare の評価額は 80 億米ドルであり、そのため評価額が最も高い 4 つのうちの 1 つとなっています。 zk-rollup のセグメント化されたトラックでは、StarkNet は zkEVM のユーザーの一定の割合を占めていません。現時点では、StarkNet のエコロジーはまだ初期段階にあり、トランザクション量があまりにも少ないため、StarkNet が十分なトランザクション量を蓄積するのは困難です。有効性証明を均等に分散するにはトランザクションの数が必要であり、そのコストにより StarkNet のトランザクション確認時間が長くなり、究極のスケーラビリティを実現できません。
しかし、今年 1 月 5 日、StarkWare はプログラミング言語 Cairo 1.0 のパブリック バージョンの正式リリースを発表しました。これは、2 年間のテストおよびプレビュー バージョンを正式に置き換え、この言語を使用してスマートな記述が可能であることも示しました。効率性も考慮しながら、StarkNet での契約を実現することは、ZK シリーズ レイヤー 2 ロールアップ テクノロジー スクールにとってマイルストーンとなるイベントとなっています。
Electric Capital の統計によると、開発エコシステムがプロジェクト関係者のエコシステムの基盤であることがわかります。StarkWare には、パートタイム開発者を含めると約 2 倍のフルタイム開発者がいます。 3回目、その数はまだ増え続けています。過去 1 年間で 214%、過去 2 年間で 2220% 増加しました。たとえStarkNetがEVM互換性ルートを一時的に放棄したとしても、それによってStarkNetはより柔軟な開発経験を獲得し、多様な開発者を惹きつけることにさらに集中できるようになるだろう。
2. zkSync時代
昨年 10 月に、イーサリアム L2 拡張ソリューション zkSync の zkSync 2.0 メインネットの Baby Alpha の第 1 フェーズが開始され、イーサリアム上の zkEVM プロジェクトでリリースされた最初のメインネットとなりました。 Fair Onboard Alpha の第 2 段階に入り、登録されているすべてのプロジェクトをメインネットにデプロイできるようになり、zkSync 2.0 を zkSync Era に、zkSync 1.0 を zkSync Lite に名前変更することも決定されました。 zkSync Era メインネットが正式に一般公開された後、単一アドレスの数は 3 日以内に 100,000 を超え、18,000 ETH が zkSync Era クロスチェーンに入りました。今年 4 月 14 日の時点で、zkSync Era TVL は 2 億 4,000 万ドルに達しています。
以前の ZkSync Lite のトランザクション コストは実際には高くありませんでしたが、全体的な速度が遅かったのですが、ZkSync Era ではトランザクション速度がさらに向上し、トランザクション コストが大幅に削減されました。それだけでなく、ZkSync Era は既存の開発ツールとの統合を強化し、外部開発者の参入障壁を低くします。簡単に言えば、このアップデート後、ZkSync Era は Google Cloud サービス ストア データなどのクラウド開発環境と互換性を持つようになります。
また、GPU 環境と非 GPU 環境の両方をキーの生成とセットアップに使用でき、GPU アクセラレーションは今後のハードウェア アクセラレーション デバイスの開発を促進するために最適化されます。
zkSync Era のハイライトは次のとおりです。
(1) サードパーティからは完全に独立していますが、メインネットのセキュリティに似ています: イーサリアムのメインネット開発環境と一致する、Solidity 0.8.x バージョンをサポートします。
(2) パーミッションレス EVM 互換スマート コントラクト: zkSync の EVM 互換性により、Solidity および Vyper で書かれたスマート コントラクトをリファクタリングせずに zkSync 上で使用できます。今回、zkSync は、EVM 言語 (Solidity、Vyper、Yul) 用の初の LLVM (LowLevelVirtualMachine) ベースのコンパイラーも構築しました。LLVM のオープンソースと汎用性のおかげで、開発者は最終的に C++ や Rust などの言語を使用できるようになります。 . スマートコントラクトを作成します。
(3) 標準 Web3 API: Web3 API はイーサリアムとほぼ完全な互換性があり、開発者はほとんどの API を使用できます。
(4) スマート コントラクトの構成可能性などの主要な EVM 機能を保持します。
(5) 抽象アカウントなどの新機能の導入: zkSync Era は、ローカルの抽象アカウントを直接使用して、Era 上の任意のアカウントが任意のトークンで手数料を支払うのを支援し、一部のプロトコルが希望する条件下でユーザーが手数料ゼロで取引できるようにすることもできます。補助金を支給します。
(6) 実行遅延メカニズム: 3 月 24 日の公式ニュースによると、zkSync は、zkSync Era の多層セキュリティメカニズムのメカニズムの 1 つである「実行遅延」、つまり、L1 に送信された各 L2 ブロックが実行されることを発表しました。ファイナライゼーション前のタイムロックの場合、最初の遅延は 24 時間ですが、システムが成熟するにつれて遅延は徐々に減少し、アルファ フェーズが削除され、遅延が完全に削除されます。この動きは主に、ブロックが最終的なものになる前に、ブロックに含まれるトランザクションの影響を検証する十分な時間をチームが確保できるようにすることと、ガバナンスを通じて脆弱性を検出し、調査し、プロトコルを凍結するのに十分な時間を確保することを目的としています。
上記は、zkSync テクノロジーの最新の進歩です。 zkSync 開発会社 Matter Labs の資金調達の背景と技術的背景を過小評価することはできません。Matter Labs は 2022 年 11 月に 2 億米ドルの資金調達を完了し、チームは 2020 年 12 月 20 日には ZK の道に乗り出し、zkSync Lite (zkSync 1.0) を開始しました。 ）、しかし当時は EVM 機能がなかったため、開発者にとっては比較的不便でした。
したがって、zkSync Era は現在、オープンソースの zkEVM (ゼロ知識イーサリアム仮想マシン) など、開発者やプロジェクト向けのテクノロジーが以前よりも完成されており、開発者が独自のエコシステムを構築しやすくなっていると言えます。
第二に、zkSync Era には、Web2 およびハードウェア アプリケーションにアクセスして高速化とチェーン間のスケーラビリティを実現するための技術的余裕もさらにあります。
現在、このエコシステムは、開発者やプロジェクトが独自のエコシステムを構築するのに適しているだけでなく、DeFi、ウォレット、クロスチェーン、NFT、インフラストラクチャ、その他の分野を含む複数のアプリケーションを惹きつけています。ただし、zkSync時代はまだアルファ段階にあります。エコシステム内の多くのプロジェクトは他のネットワークからのアプリケーションの移行であり、ネイティブ アプリケーションはほとんどなく、そのリスクはまだ不明です。
3. ポリゴンzkEVM
Polygon zkEVM メインネット テスト バージョンは 3 月 27 日に正式にリリースされ、Vitalik は今回、EVM と完全に互換性があり、イーサリアムと同じプログラム コードをサポートしていることを意味します。過去 1 年間で、Polygon は 2,600 万ドルを超える収益を上げ、最も収益の高いチェーンでした。これに対し、Arbitrum と Optimism はそれぞれ 1,900 万ドルと 1,800 万ドルでした。
昨年 10 月のテストネットの立ち上げ以来、75,000 を超える ZK プルーフの生成、5,000 のスマート コントラクトの展開、0.06 ドルという低コストでの多数のトランザクションのプルーフの生成など、多くの重要なマイルストーンを達成してきました。
今回、メインネットは画期的な開発を行いました。Polygon zkEVM は、zkEVM に適した Ethereum テスト ベクトルを 100% パスしました。開発者はコードを変更したり書き直す必要がなく、すべての Ethereum ツールが Polygon zkEVM とシームレスに連携できます。 ZK Rollup の EVM 互換性はさらに大きな一歩を踏み出し、タイプ 2 レベルに達し、EVM と完全に同等になったと推測されます。
Polygon zkEVM はイーサリアムのセキュリティを継承していると言えます。シーケンサはイーサリアム プロポーザと同様に機能し、トランザクションのバッチを有効なトランザクションとして提案し、このトランザクションのバッチの実行後に新しいステータスを与えるためです。検証ロジックは、すべての L1 バリデーターが独自の Ethereum クライアントで実行されることと同等です。実際、すべての Ethereum バリデーターはロールアップ バリデーターとして機能するため、Polygon zkEVM が L1 と完全に同等であることを検証できます。
DuneAnalytics のデータによると、Polygon zkEVM は 24 時間近くオンラインであり、2,500 人以上のユーザーが 88 万米ドル相当の 2,700 件以上のクロスチェーン トランザクションを完了しました。今日 (4/14) の Polygon TVL は約 360 万米ドルです。
過去 1 年間で、Polygon は全チェーンの中で最も高い収益をあげ、2,600 万ドルを超えました。これに対し、Arbitrum と Optimism はそれぞれ 1,900 万ドルと 1,800 万ドルでした。
しかし、トークン ターミナルのデータによると、プロジェクトはトークン インセンティブによって年間平均約 3 億ドルを失っており、これは Polygon の 24 億ドルの財務額の 15% 未満にすぎません。
Ethereum の第 2 層拡張製品である ZK シリーズは、現時点では EVM 互換性の点で一時的には Polygon zkEVM が勝っていると思われます。そのため、次の競争点はメインネットワークの時代になると推測されます。正式に開始され、誰が最初に強固なエコシステムを確立するか、今年第2四半期から第3四半期にかけてL2が市場全体でホットスポットになると予測しています。
4. スクロール
Scroll EVM と Polygon EVM は、それぞれ市場でオープン ソース テクノロジの中で最高のプロジェクトであると考えられています。また、EVM の互換性レベルも非常に似ており、Buterin によって提案された 4 つの異なるタイプの ZK-EVM タイプは互換性のあるものとして分類されます。程度の順に、Zk-sync はタイプ 4 ですが、Scroll と Polygon は両方ともタイプ 3 からタイプ 2 への移行段階にあります。
Scroll の共同創設者である Sandy Peng 氏は、4 月 10 日のフォーサイト香港サミットで、主要ネットワークを今後 3 ～ 4 か月以内に開始する予定であると発表しました。評価額18億ドルの第3ラウンドの資金調達。
Scrollは昨年8月に最初のプレアルファテストネットの試験運用を発表し、ユーザーがネットワーク上でトランザクションを実行できるようにし、今年1月16日に最初のテストネットのリセットを完了した。最新のニュースによると、Scroll のアルファ テスト ネットワークは現在、Goerli テスト ネットワーク上で正式に実行されており、プレアルファ段階からアルファ テスト段階に移行しました。先週の時点で、アルファ上で 100 万以上のブロックが生成されました。テストネットワーク。技術的な観点から見ると、Scroll は世界最速の GPU 証明者を開発しました。これにより、誰でも GPU マシンを使用して証明ノードを構築し、分散化を実現できるようになります。
ノードが追加されるほど、コンピューティング能力が向上し、コストが削減されるため、コミュニティは、より優れた高速ハードウェアを更新し、ZK 固有の ASIC を反復し、L1 の最終確認時間と認証コストをさらに削減するよう動機付けられます。 ZK ロールアップ トラックでは、Scroll は技術レベルに加えて、最も高いハードウェア コンピューティング効率を備えており、社会的および文化的レベルでの分散化を追求しています。
2022 年には、Scroll チームのメンバーは 39 名に増加し、20 以上の都市と 10 以上のタイムゾーンに拠点を置いています。そのうち 30 名以上が ZK またはブロックチェーンの研究者および開発者です。
EVM 互換性における優れたパフォーマンスに加えて、Scroll は、ノードの分散化とオープンソース コミュニティ管理がイーサリアムの正当性を反映し、最高のハードウェア速度によって Scroll に大きな可能性をもたらしていることを証明しています。
そして、Scroll の 3 つの設計原則または核となる価値観 (コミュニティ主導、セキュリティ第一、あらゆるレベルでの分散化) が、プロジェクトの競争上の優位性となります。今年の新たな資金調達により、Scroll は製品の構築を継続し、メインネットを立ち上げ、エコシステムを拡大する予定です。この目的を達成するために、スクロールはチームの規模を現在の約60人から将来的には100人近くに増やすことを検討すると述べた。
5.ライン
Polygon zkEVM メインネット ベータ版がオンラインになり、zkEVM に新たな人気がもたらされました。ConsenSys は、ConsenSys zkEVM の名前が Linea に変更され、テスト ネットワークがすべての開発者、ユーザー、プロトコル、および MetaMask や Truffle などのネイティブ統合ツールに公開されたことを正式に発表しました。以前の Consensys は、Microsoft、SoftBank、Temasek、Coinbase Ventures などの参加により、総額 7 億米ドルを超える資金調達 (Arbitrum や zkSync を超える) を受けています。
Linea のテクノロジーのハイライトは、Solidity スマート コントラクトの zk 証明を生成するためにトランスレーターやカスタム コンパイラーを使用せず、コンパイルされた Solidity バイトコードを使用することです。脆弱性やハッカーによる明らかなリスクを軽減するだけでなく、革新的な証明者設計により、トランザクションの高速化とガスコストの削減が保証されます。
Linea は次のように書いています。「当社の革新的な証明者 (Prover) 設計により、セキュリティを犠牲にすることなく、トランザクション速度の高速化とガスコストの削減が保証されます。Linea テストネットを一般に公開した直後、最初の 1 週間だけで、270 万件のトランザクション、354,000 の固有のウォレット アドレスが発生しました。」 75,000の展開された契約と26,000人のフォロワーがいたため、ConsenSysは、Lineaのパブリックテストネットのリリースを記念して、記念NFTのオープンバージョンの作成を正式に発表しました。
 結論
将来的にイーサリアムがオンチェーンのさらなる拡張のためにタイプ 1 zkEVM にアップグレードする機会があるかどうかについては話しません。現在のタイプ 2 からタイプ 4 までの外部 zkEVM トラックから判断すると、開発者とユーザーに独自のカスタマイズと UX を提供することで、繁栄したエコシステムが形成されていますが、これは多くの場合、イーサリアム L1 では現在達成できないことです。
ZK ロールアップ テクノロジーから始まるプロジェクトが最終的に zkEVM をターゲットにすることは容易にわかります。そして昨年は、日常の暗号通貨ユーザーが初めて zkEVM を試すことができる年になるでしょう。昨年末、市場は2023年に向けて「zkEVMが成熟する前に、市場構造は依然としてOPベースとZKベースであるべきである」という提案を出しましたが、今年の初めに、ほとんどのZKプロジェクトがそれを確認しました。メインネットはオンラインになる予定で、昨年のパターンよりもタイミングが良く、技術的にも安定しているようです。