イーサリアムのスケーリングの道：L2ソリューションの探求

イーサリアムはブロックチェーン分野の主要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います。DeFiからNFTまで、エコシステムは急成長しています。しかし、チェーン上の取引の繁栄に伴い、ネットワークの混雑による取引手数料の急騰、処理時間の延長、失敗率の増加といった固有の課題ももたらされています。これらの問題は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L2スケーリングソリューションを提案しました。L2の核心理念は、計算と取引をメインネット（L1）からセカンドレイヤー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継承することも可能です。

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。 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 ナレッジ 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、トランザクションの計算と状態更新をL2ネットワーク上で行い、その後、圧縮された原始データをバッチ処理してメインネットに公開します。この方法は、誰かが異議を唱えない限り、すべてのトランザクションが有効であると仮定しています。この「楽観的」なアプローチは、トランザクションの確認速度と効率を大幅に向上させます。

取引を提出した後、バリデーターは詐欺証明を提出するために7日間の時間があります。問題が発見された場合、スマートコントラクトは指定された取引を検証します。問題が確認されると、関連するバッチおよび以降のバッチはロールバックされ、悪意のあるノードは罰せられ、バリデーターは報酬を得ます。7日以内に詐欺証明が受信されない場合、取引は合法と確認されます。

"詐欺証明"メカニズムの存在自体が強力な抑止力となっており、実際に詐欺証明を提出するノードは非常に少ないです。これは、プロジェクトの十分なテスト、厳しい罰則メカニズム、そして悪行による経済的および信用の損失が潜在的な利益を大きく上回ることに起因しています。

OP-Rollupsの主な欠点は、7日間の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、一定の中央集権的リスクが存在することです。

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。この方法もオフチェーンで取引を処理しますが、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が登場する前から存在していましたが、その応用は現実世界の複雑性に制限されていました。ブロックチェーンの利点は、複雑性をスマートコントラクト内に制限できることであり、オンチェーンデータと計算を検証するだけで、中央集権的な組織や個人に依存する必要がないことです。

ZK-Rollupsの複雑さは、取引データと実行ロジックに基づいて複雑なロジック回路図をコンパイルする必要があることに現れ、次に暗号学的計算を通じて迅速に検証可能な結果を生成します。これを実現するには、通常、専用のコンパイラとバリデータが必要です。

Layer 2のコスト考慮

OP-Rollupsのコストは主に2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。良いニュースは、イーサリアムのEIP-4844プランがL2とメインネットとの相互作用の費用を大幅に削減したことです。しかし、ノードを維持するには大量の資金をロックする必要があり、投資家は他の機会を逃す可能性があります。

ZK-Rollupsの主なコストは計算資源から来ており、ゼロ知識証明を生成するには大量の計算力と専用ハードウェアが必要です。同時に、チェーン上にデータを提出するための取引手数料も負担しなければなりません。専用ハードウェアの需要はネットワークをさらに中央集権化させる可能性があります。

まとめ

OP-RollupsとZK-Rollupsのどちらも、イーサリアムエコシステムが拡張性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EIP-4844などのアップグレードの実施に伴い、L2のデータ公開コストは著しく低下しており、これにより両方のソリューションの潜在能力がさらに解放され、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ます。