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: Layer-2ソリューションの比較

ZK-RollupsとOptimistic Rollupsは、EthereumのようなLayer-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Layer-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、手数料を大幅に削減しスループットを向上させつつ、基盤となるブロックチェーンのセキュリティを維持する方法を提供します。

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、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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Layer-2ソリューションが必要な理由

Layer-1ブロックチェーンは安全で分散型ですが、スケーラビリティの問題に直面することがよくあります。トランザクション量が増えると、ネットワークが混雑し、高い手数料と遅い確認時間を引き起こす可能性があります。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。Layer-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、Layer-1の負荷を軽減し、トランザクションのスループットを向上させ、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の両方は、似た基本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、Layer-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、単一のトランザクションとしてメインのブロックチェーンに定期的に提出されます。
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Layer-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Layer-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。Bitcoinトランザクションの仕組みとUTXOがセキュリティにどのように貢献するかについて学びましょう。

ZK-Rollups: 暗号学的証明の使用

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、ある声明が真実であることを証明することを可能にします。これにより、バンドルされたすべてのトランザクションの暗号学的証明が作成され、Layer-1に送信されます。この証明は迅速にチェックでき、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直後に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。Bitcoin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: 証明の作成には多くのリソースが必要です。
開発の複雑さ: 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)に対応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もっと学びましょう。

Optimistic Rollups: 正直さを前提に

Optimistic Rollupsは、トランザクションが証明されるまで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。全員がトランザクションの有効性に一定の期間（通常は1週間）内に異議を申し立てることができます。不正なトランザクションが見つかった場合、不正証明がLayer-1に提出され、不正なトランザクションが逆転され、悪い行為者が罰せられます。

Optimistic Rollupsの利点:

計算コストが低い: ZK-Rollupsよりもリソースを必要としません。
EVM互換性: EVMとネイティブに連携し、より多くの分散型アプリケーション（dApps）を可能にします。
開発の簡便さ: 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異議期間が終了するまで確定しません。
セキュリティリスク: 正直さと機能する不正証明システムに依存します。
潜在的な紛争: 不正証明システムが意見の相違と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	迅速な確定	異議期間のために遅い
プライバシー	向上した	低い
計算コスト	高い	低い
開発	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、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など、即時確定性を必要とする高価値トランザクションや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、ConsensysによるLinea、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に適しており、ArbitrumやOptimismのような分散型金融（DeFi）プラットフォームが該当します。さらに、Optimism Stackは、Optimistic RollupベースのLayer-2ソリューションを効率的に構築するためのモジュラーなフレームワークであり、その採用をさらに拡大しています。Optimism Stackを活用するプロジェクトには、CoinbaseによるBase、SonyによるSoneium、Mode、BNB Smart ChainによるopBNB、Fuel Ignition、Taiko、Lisk、Unichain、Superseed、Celoが含まれます。
DEXs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ことを目指す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することで、スケーラビリティをさらに向上させようとしています。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Layer-2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を実現し、セキュリティを維持しながら高速で安価なトランザクションを可能にするために不可欠です。それらの違いを理解することは、進化するDeFi環境において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向上が、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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