zkEVM：イーサリアムのスケーラビリティの過程における次の進化

イーサリアムの柔軟性と汎用性は、Web3開発者にとって最も人気のあるブロックチェーンの1つとなっています。 しかし、このような人気が高まっており、ネットワークの輻輳やガス代の高騰といった問題につながっています。新しいクラスのスケーリングソリューションは、利便性、セキュリティ、スケーラビリティの完璧な組み合わせを提供することで、この問題を解決したいと考えています。zkEVMと呼ばれるこの新しいメカニズムは、イーサリアム取引の大量処理をはるかに容易にする可能性があります。zkEVMのしくみについては、こちらの役立つガイドをご覧ください。

主なポイント：

• zkEVMは、ゼロ知識技術とEVM互換性を組み合わせたスケーリングソリューションです。

• これにより、EVM（イーサリアム仮想マシン）でプロジェクトを実行するすべての機能と利便性を体験しながら、ZKロールアップの高速トランザクションと低いデータ使用量を得ることができます。

• 市場で最も人気のあるzkEVMの一部は、レイヤー2スケーリングソリューションPolygon、 Scroll、zkSyncに属しています。

ZKロールアップとは？

ゼロ知識（ZK）ロールアップは、ブロックチェーンスケーリングソリューションの一種です。暗号資産ゼロ知識証明を使用してデータを検証し、複数の認証をまとめ、メインチェーンに投稿します。これにより、追加データを大量に処理することなく、取引を簡単に確認できます。

EVMとは？

イーサリアム仮想マシン（EVM）は、イーサリアムブロックチェーンを使用してスマートコントラクトを処理するコンピューティング環境です。 このソフトウェアにより、開発者は分散型アプリケーション（DApp）やその他のプロジェクトをイーサリアム上で構築できます。

EVMの互換性とは？

EVMの互換性とは、基本的に、イーサリアム上のすべての標準プロトコルでシステムが動作することを意味します。プロジェクトがEVMと互換性がある場合、プロジェクトが書き込みおよびデプロイするイーサリアムスマートコントラクトはすべて、問題なくイーサリアム上で実行できます。

EVMの同等性とは？

EVMの等価性は、互換性をさらに一歩高めます。EVM相当のシステムは、単にイーサリアムと連携できるのではなく、イーサリアムエコシステムの一部であるかのように機能します。EVMの等価性は、レイヤー2モジュール、ツール、スマートコントラクトライブラリなどの必須機能もスムーズに動作することを保証します。

zkEVMとは？

zkEVMは、ゼロ知識技術とEVM互換性を組み合わせたスケーリングソリューションです。これにより、ユーザーはEVMでプロジェクトを実行するすべての機能と利便性を体験しながら、ZKロールアップの高速トランザクションと低いデータ使用量を得ることができます。

イーサリアム承認のzkEVMオプションは、ZKロールアップが最初に作成されてからほぼ議論されています。しかし、開発者がイーサリアム仮想マシンのすべてのユースケースを完全に処理できるものを設計するのには時間がかかりました。2023年3月、初めてメインネットで発売されたzkEVMが一般公開され、zkSyncの時代にポリゴンのzkEVMが続きました。

zkEVMのしくみ

EVMと互換性があり、完全にスケーラブルなzkEVMの作成には、いくつかのステップがあります。EVM互換のZKロールアップを作成するには、以下のプロセスを完了する必要があります。

1. スマートコントラクトの計算はオフチェーン環境で行われます。

2. 証明回路は、取引データの詳細を評価し、取引が適切に検証されたことを確認できる場合は、ゼロ知識証明を生成します。

3. 複数のゼロ知識証明が収集され、1つのバッチにまとめられ、メインチェーンに一度に提出されます。

4. イーサリアムベースの検証契約は、ゼロ知識証明を受け取り、各取引の有効性を確認します。

5. 自己執行契約は、関連するすべての取引が検証されていることを知った上で、イーサリアムネットワークを更新します。

zkEVMプロジェクトの種類

zkEVMソリューションには、さまざまな形状とサイズがあります。通常、zkEVMプロジェクトは、以下の4つのカテゴリーのいずれかに分類できます。

タイプ1（イーサリアム相当）

この種のzkEVMは、イーサリアムのあらゆる側面とすべてのイーサリアム層との完全な互換性を持つように設計されています。Type 1 zkEVMは、既存のインフラと同じように便利に機能しますが、知識ゼロの証明計算を処理するには少し時間がかかる場合があります。

タイプ2（EVM相当）

このzkEVMタイプは外部からイーサリアムのように見えますが、内部設計の詳細（ブロック構造など）は多少異なる場合があります。Type 2 zkEVMの軽微な変更により、証明の生成がスピードアップしますが、より詳細なユースケースに対処する際には、若干の非互換性が生じる可能性があります。

タイプ3（ほぼEVM相当）

Type 3 zkEVMは、ほとんどのアプリケーションに対応しています。ただし、プリコンパイルなどの特定の構造は、既存のEVMインフラストラクチャでは機能しない場合があります。 

このzkEVMは、たまに書き換える必要はありますが、簡単に作成でき、有効性証明を迅速に生成できるという利点があります。

タイプ4（高レベル言語相当）

このようなzkEVMは、高度な言語でスマートコントラクトコードを書き込み、EVM互換の言語にコンパイルできます。間違いなく取引の有効性を検証する最速の方法ですが、互換性のレベルは高くなります。

なぜzkEVMが必要なのか？

多くの人々がzkEVMプロジェクトに興奮している主な理由は、ブロックチェーンのトリレンマを解決できる可能性があるためです。ブロックチェーンの標準的な課題であり、分散型、拡張可能、安全を同時に実現することはほぼ不可能です。

イーサリアムネットワークは当然分散型で安全であるため、Web3開発者に非常に人気があります。しかし、信頼性を維持するためには、多くの固有のスケーラビリティを犠牲にする必要がありました。これにより、インターネットのトレンドによっては、ネットワークが一度に多くのスマートコントラクトを処理する必要がある場合、ガス代が急上昇するなど、いくつかの問題が生じています。

そこで、ゼロ知識ロールアップが登場します。これらのスケーリングソリューションは、イーサリアムで取引を処理する簡単かつ迅速な方法です。メインネット上での取引認証のみが必要なため、取引メタデータやその他の詳細をすべて送信する必要はありません。さらに、ロールアップ設計により、ユーザーはすべての認証を一度に処理できるため、膨大なデータでも迅速かつ低コストで処理できます。

zkEVMは、スケーリングの追加に加え、イーサリアム環境とシームレスに連携するため、理想的なソリューションです。zkEVMを利用する開発者は、システムとEVMの誤解によるバグを心配する必要はありません。イーサリアムで利用できる幅広い開発ツールを利用できるため、スケーラブルなDAppやその他のプロジェクトを簡単に作成できます。

zkEVMのベストプロジェクト

いくつかの異なるグループが、zkEVMの独自のバージョンを展開しています。以下は、zkEVMの優れたデザインを簡単に比較したものです。

PolygonのzkEVM

このオープンソースzkEVMシステムはタイプ3ネットワークであり、最初に発売されるzkEVMの1つです。また、イーサリアムのクリエイターであるVitalik Buterinの承認を得ています。Polygonの非常に大きなバリデーターセットに依存するため、Polygon zkEVMは非常に安全です。Polygonは他のzkEVM設計と比較して、高速パフォーマンスに優れていますが、必ずしもEVMと完全に互換性があるとは限りません。

zkSyncのzkEVM

zkSyncのzkEVMであるEraは、カスタム仮想マシンを使用して、多くのイーサリアムプロトコルをサポートしながら、有効性証明の生成を加速します。Era zkEVMは、Solidity、Vyper、YulコードをEVM互換コードに変換するタイプ4システムです。zkSyncは他のzkEVMプロジェクトよりも互換性の問題を抱える傾向がありますが、他のzkEVMプロジェクトよりも高速で手頃な取引を提供する点で優れています。

スクロールのzkEVM

Scrollの開発者向けzkEVMは現在、アルファテストネットを一般に提供しています。現時点では、タイプ3 zkEVMの速度と互換性のレベルは、ポリゴンのzkEVMとやや似ています。ただし、スクロールには短期的にはタイプ2 zkEVMに移行し、長期的にはタイプ1 zkEVMになる予定です。これらの目標を管理できれば、市場で最も互換性のある選択肢の1つになる可能性があります。

zkEVMのメリットとデメリット

zkEVMは、次のようなさまざまなメリットをユーザーに提供します。

• 開発者はイーサリアムの新規プロジェクトを簡単に作成できるため、使い慣れたシステムで作業を続けることができます。

• ZKロールアップは、イーサリアムDAppやその他のWeb3プロジェクトで一般的に使用されるすべての小さなマイクロトランザクションを処理する最速の方法の1つであることが証明されています。

• zkEVMは相互運用可能であるため、zkEVMを使用する人は、将来のイーサリアムインフラと既存のイーサリアムインフラの両方とシームレスに連携できると確信できます。

• 他のスケーリングソリューションと比較して、zkEVMはセキュリティとプライバシーを強化します。

• zkEVMは、サイドチェーンなどの他のイーサリアムスケーリングオプションよりもガスコストが低くなっています。

ただし、zkEVMには以下のようなマイナス面が生じる可能性があることにご留意ください。

• zkEVMの設計は、ゼロ知識のプルーフ計算の概念と必ずしもうまく機能するわけではないため、イーサリアムで使用する最も直感的なスケーリング方法ではありません。

• zkEVMが真のイーサリアム互換性に近づくほど、効率は低くなります。タイプ1のzkEVMは、非常に高価に動作する可能性があります。

• zkEVMは、EVMの特別なオペコードとの互換性を達成するという点で特に苦戦する可能性があります。zkEVMは、プログラムの実行やエラー処理などの管理が難しいことがよくあります。

• zkEVMはEVMシステムへの依存度をさらに高めることを奨励しており、Web3の支持者の中には、ほとんどのプロジェクトが単一のブロックチェーン上で実行されると、エコシステムが真に分散化できないことを懸念する人もいます。

zkEVMの未来

zkEVMの最初の数種類のデザインがリリースされて以来、このコンセプトには多くの関心が寄せられています。多くの人々は、zkEVMがイーサリアムDAppをもっと手頃な価格で構築できると考えているため、興奮しています。スピード、利便性、手頃な価格を組み合わせることで、イーサリアムのメインネットがさらに普及する可能性があります。zkEVMが機能し、そのクリエイターが主張するならば、既存のイーサリアムインフラ上に構築された新しいWeb3やDeFiプロジェクトが爆発的に増える可能性があります。

しかし、イーサリアムの基本設計がZKロールアップのアイデアとうまく機能しないため、EVMにZKロールアップを追加するのに長い時間がかかったことは注目に値します。イーサリアムのスマートコントラクトで作業すると、バグに遭遇する可能性があり、zkEVMプロジェクトから脱却させる可能性があります。最終的には、このスケーリングソリューションが発動するかどうかは、最初の数台のシステムの有効性によって異なります。

終わりに

zkEVMは、ゼロ知識技術の力を活用することで、イーサリアムのより効率的な拡張を可能にします。イーサリアムのメインネットに保存された取引データの量を削減するため、プロジェクトはより速く、より手頃な価格になります。さらに、EVMとの互換性により、開発者はイーサリアム環境とシームレスに相互作用する設計を構築できます。このような互換性とスケーラビリティの組み合わせは、さまざまなエキサイティングなプロジェクトにつながる可能性があります。

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