ZK-Rollups 対 Optimistic Rollups: 詳細な比較

ZK-RollupsとOptimistic Rollupsは、Ethereumのようなブロックチェーンのパフォーマンスを向上させるために設計された2つの重要なレイヤー2スケーリングソリューションです。これらはトランザクションをオフチェーンで処理し、手数料を削減し速度を向上させながら、メインブロックチェーンのセキュリティを維持します。この記事では、これら2つの方法の主な違いを、そのセキュリティ、速度、および最適な用途に焦点を当てて説明します。

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ZK-Rollups vs. Optimistic Rollups: レイヤー2ソリューションの比較

ZK-RollupsとOptimistic Rollupsは、イーサリアムのようなレイヤー1ブロックチェーンの制限に対処するために設計された2つの主要なレイヤー2スケーリングソリューションです。これらは、トランザクションをオフチェーンで処理する方法を提供し、手数料を大幅に削減し、スループットを増加させながら、基盤となるブロックチェーンのセキュリティを維持します。

この記事では、これら2つのアプローチの主な違いを探り、そのセキュリティモデル、トランザクション速度、将来の可能性を比較します。

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なぜレイヤー2ソリューションが必要なのか

レイヤー1ブロックチェーンは、セキュアで分散化されていますが、スケーラビリティの問題を抱えることがよくあります。トランザクション量が増加すると、ネットワークが混雑し、高額な手数料や遅い確認時間を引き起こすことがあります。これにより、日常的なアプリケーションでのブロックチェーン技術の広範な利用が妨げられます。レイヤー2ソリューションは、トランザクションをオフチェーンで処理し、それを定期的にメインブロックチェーンに決済することで、これらの問題を解決することを目指しています。このアプローチは、レイヤー1の負荷を減らし、トランザクションのスループットを改善し、コストを削減します。

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ロールアップの仕組み

ZK-RollupsとOptimistic Rollupsは、基本的なプロセスを共有しています。

オフチェーントランザクション: トランザクションはグループ化され、オフチェーンで処理され、レイヤー1の作業を軽減します。
定期的な決済: これらのグループ化されたトランザクションは、メインブロックチェーンに定期的に単一のトランザクションとして送信されます。
データの可用性: トランザクションデータは透明性と検証のためにレイヤー1に保持されます。
セキュリティの継承: 両方のタイプは、基盤となるレイヤー1ブロックチェーンのセキュリティを継承しており、必要に応じてメインチェーンで紛争を解決できます。ビットコイントランザクションとUTXOがセキュリティにどのように寄与するかについて詳しく学びましょう。

ZK-Rollups: 暗号学的証明の利用

ZK-Rollups（ゼロ知識ロールアップ）は、セキュリティのためにゼロ知識証明を使用します。これらの証明は、ある当事者が他の当事者に対して、詳細を共有することなくステートメントが真であることを証明します。つまり、すべてのバンドルされたトランザクションの暗号学的証明が作成され、レイヤー1に送信されます。この証明は迅速にチェック可能であり、個々のトランザクションの詳細を明らかにすることなく、オフチェーン計算が正しいことを保証します。

ZK-Rollupsの利点:

高いセキュリティ: ゼロ知識証明は強力な暗号学的保証を提供します。
迅速な確定性: トランザクションはオフチェーンで処理された後、ほぼ即座に確定します。
優れたプライバシー: ゼロ知識証明はトランザクションの詳細を隠すことができます。ビットコインのプライバシーについて学びましょう。

ZK-Rollupsの課題:

計算負荷が高い: 証明の作成はリソースを多く消費します。
複雑な開発: ZK-Rollupsの実装には専門的な知識が必要です。
EVM互換性: Ethereum Virtual Machine (EVM)と連携するための修正が必要です。スマートコントラクトについて詳しく学びましょう。

Optimistic Rollups: 誠実性の仮定

Optimistic Rollupsは、他に証明されない限りトランザクションが有効であると仮定します。彼らは「不正証明」システムを使用します。誰でも一定の期間内にトランザクションの有効性に異議を申し立てることができます（通常は1週間）。不正なトランザクションが発見された場合、不正証明がレイヤー1に提出され、悪いトランザクションが取り消され、不正行為者に罰が与えられます。

Optimistic Rollupsの利点:

低い計算コスト: ZK-Rollupsよりもリソースが少ないです。
EVM互換性: EVMとネイティブに動作し、より多くの分散型アプリケーション (dApps)を可能にします。
簡単な開発: ZK-Rollupsよりも実装が容易です。

Optimistic Rollupsの課題:

遅い確定性: トランザクションはチャレンジ期間が終了するまで確定しません。
セキュリティリスク: 誠実性の仮定と機能する不正証明システムに依存しています。
潜在的な紛争: 不正証明システムは意見の相違や遅延を引き起こす可能性があります。

ZK-RollupsとOptimistic Rollupsの比較

特徴	ZK-Rollups	Optimistic Rollups
セキュリティ	ゼロ知識証明	不正証明
確定性	速い	チャレンジ期間による遅さ
プライバシー	強化された	低い
計算コスト	高い	低い
開発	より複雑	簡単
EVM互換性	修正が必要	ネイティブに動作

適切なロールアップの選択

最適な選択は、特定のユースケースに依存します。

ZK-Rollupsは、高価値のトランザクションや瞬時の確定性を必要とするアプリケーション、例えばdYdXのような分散型取引所（DEX）やzkSyncのようなプライバシー重視のアプリケーションに最適です。ZK-Rollupsを利用する他の注目すべきプロジェクトには、StarkNet、Linea（Consensysによる）、Abstract、Polygon zkEVM、Loopringがあり、スケーラビリティとセキュリティのためにゼロ知識証明を活用しています。
Optimistic Rollupsは、コスト効率とEVM互換性を優先するアプリケーション、例えばArbitrumやOptimismのような分散型金融（DeFi）プラットフォームに適しています。さらに、Optimism Stackは、開発者がOptimistic Rollupベースのレイヤー2ソリューションを効率的に構築できるモジュラーフレームワークであり、採用が拡大しています。Optimism Stackを活用するプロジェクトには、Base（Coinbaseによる）、Soneium（Sonyによる）、Mode、opBNB（BNBスマートチェーンによる）、Fuel Ignition、Taiko、Lisk、Unichain、Superseed、Celoがあります。

DEXとDeFiについて学び、これらのソリューションから利益を得ることができます。

ロールアップの未来

両方のロールアップタイプは急速に進化しています。ZKとOptimistic Rollupsの利点を組み合わせるハイブリッドソリューションが登場しています。さらに、ValidiumやOptimiumのような新しい革新は、データをオフチェーンに保存しつつ、暗号学的証明を通じてセキュリティを維持しながら、さらなるスケーラビリティを向上させることを目指しています。BybitによるMantle、Mantra Pacific、Frax FinanceによるFraxtal、Sophon、Immutable Xなどのプロジェクトは、これらの技術を活用してレイヤー2のスケーラビリティの限界を押し広げています。

結論

ZK-RollupsとOptimistic Rollupsは、ブロックチェーンのスケーラビリティにおいて重要であり、高速で安価なトランザクションを可能にしつつ、セキュリティを維持します。彼らの違いを理解することは、進化するDeFiの風景の中で開発者とユーザーにとって重要です。ロールアップ技術が進歩するにつれて、新しいハイブリッドモデルとスケーラビリティの改善がブロックチェーントランザクションの未来を形作るでしょう。

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