イーサリアム拡張方案探討：レイヤー2 解決方案デプス解析

イーサリアムは現在のブロックチェーン分野で最も活発なプラットフォームの一つとして、多くの分散型アプリケーションを支えており、分散型金融から非同質化トークンまで、エコシステムは繁栄しています。しかし、オンチェーンの取引量が急増するにつれて、ネットワークの混雑による高額な手数料、延長された取引時間、増加する失敗率などの問題がますます顕著になり、ユーザーの参加意欲に深刻な影響を及ぼしています。

これらの課題に対処し、メインチェーンの分散特性を維持するために、コミュニティは主にレイヤー2（L2）拡張ソリューションを採用しました。L2の核心理念は、計算と取引をメインネット（L1）から第2層ネットワークに移し、最終結果のみをメインネットに提出することです。この方法は、取引効率を向上させ、コストを削減するだけでなく、メインネットのセキュリティを引き継ぐことができます。

現在、よりよく知られているL2ソリューションには、ロールアップとサイドチェーンが含まれます。 その中で、ロールアップはオプティミスティックロールアップ(OP-Rollups)とゼロ知識ロールアップ(ZK-Rollups)に細分化できます。

オプティミスティックロールアップ

OP-Rollupsは、すべての取引計算と状態更新をL2ネットワークで行い、その後圧縮された取引データをバッチでメインネットに公開します。この方法は、取引速度を大幅に向上させ、手数料を削減します。L2ノードは、提出時にすべての取引が有効であるとデフォルトで考え、"無罪推定"の原則に似ており、取引確認の効率を大幅に向上させます。

もしバリデーターが問題取引を発見した場合、7日以内に詐欺証明を提出できます。メインネットのスマートコントラクトがこの証明を検証し、問題があることが確認された場合、関連バッチおよびその後のバッチはロールバックされ、悪行を働いたノードは罰せられ、バリデーターは報酬を得ます。7日以内に詐欺証明が受け取られない場合、すべての取引は合法であると確認されます。

実際、"詐欺証明"メカニズムの抑止力は、その実際の使用頻度をはるかに上回っています。各プロジェクトが十分にテストされ、悪行のコストが高く、潜在的な経済的および信用の損失があるため、ノードが悪行を働くことは非常にまれです。

ノードの悪用に比べて、ネットワークの変動やソフトウェアのバグによる中断の方が一般的です。OP-Rollupsの主な欠点は、長いチャレンジ期間が資金の流動性に影響を与える可能性があることと、潜在的な中央集権リスクです。

ゼロ知識ロールアップ

OP-Rollupsとは異なり、ZK-Rollupsはデータを提出する際に有効性証明を添付する必要があります。この方法は同様にオフチェーンで取引を処理しますが、正式に提出する前に有効性証明を計算する必要があります。

ZK技術はブロックチェーンよりも早く登場しましたが、その適用範囲は常に制限されていました。ブロックチェーンの利点は、複雑さをスマートコントラクト内に制限できることにあり、検証プロセスは中央集権的な実体に依存せず、分散型のスマートコントラクトを信頼するだけで済みます。

ZK-Rollupsの複雑さは、取引実行プロセスを論理回路図にコンパイルする必要があることに現れ、その後、暗号計算を通じて迅速に検証可能な結果を生成します。このプロセスは通常、専用のコンパイラとバリデータを必要とし、強力な計算能力に依存します。

レイヤー2のコスト考量

OP-Rollupsの主なコストは二つの側面から来ています：L1に圧縮データを送信する取引手数料と、L2ノードの運営コストです。イーサリアムの最新アップグレードにより、L2とメインネットとの相互作用の費用が大幅に削減されました。さらに、ノードの維持には多額の資金ロックが必要で、これが機会コストを生む可能性があります。

ZK-Rollupsのコストは主に計算リソースの消費に起因し、ゼロ知識証明を生成するには大量の計算リソースと専門のハードウェアが必要です。同時に、メインチェーンにデータを送信するための費用も負担する必要があります。専門のハードウェアの需要はネットワークの中央集権化を引き起こす可能性があります。

まとめ

OPロールアップとZKロールアップのいずれも、イーサリアムエコシステムがスケーラビリティの課題に対処するための重要なソリューションです。イーサリアムが継続的にアップグレードされる中、特にEIP-4844の実施により、L2データの発行コストが大幅に削減され、これによりこれら二つのソリューションの潜在能力がさらに引き出され、イーサリアムエコシステムの持続的な発展と革新が促進されるでしょう。