イーサリアム全面ZK化:重塑Layer 1のアーキテクチャ革命

イーサリアムの"ZK終局": Layer 1のアーキテクチャ革命を再構築する戦い

イーサリアムの技術進展を密接に追っている人々にとって、イーサリアムのエンジニアが最近発表したブログ記事《L1 zkEVM #1の提供:リアルタイム証明》は重要な意味を持っています。これはまだイーサリアムのコア開発チームの技術構想を示すものであり、正式にEIPプロセスに入っているわけではなく、メインネットのアップグレードの既定の方案になるまでにはまだ長い道のりがありますが、それが放つシグナルは軽視できません。

この記事は、イーサリアムの未来の核心的な開発ブループリントを明確に示しています:ゼロ知識証明技術をLayer 1プロトコルの各層に全面的かつ深く統合し、コンセンサス層から実行層まで全方位にカバーすることです。この技術ロードマップに従って、最初の重要なステップは、各ノードのEVMをzkEVMにアップグレードすることです。これにより、ノードは取引を実行し、スマートコントラクトを運用する過程で、対応するゼロ知識証明を同期して生成でき、検証ノードに対してこの実行の正確性を確認するための根拠を提供します。

これは単なる技術的な反復ではなく、"The Merge"に匹敵するアーキテクチャの革命です。これは、イーサリアムが拡張性、安全性、経済モデルにおいて直面している複数の課題を根本的に解決することを目的としています。それでは、イーサリアムはなぜこのタイミングで"全面的にZKに賭ける"ことを選んだのでしょうか?この戦略的な転換の背後にはどのような深層ロジックが含まれているのでしょうか?それは私たちが知っているL1や全体のL2エコシステムをどのように再構築するのでしょうか?

本稿では既存の研究に基づき、イーサリアム「ZKエンドゲーム」の壮大な物語を語り、その背後にある動機、行動、そして深遠な影響を分析します。

一、"再実行"から"証明検証"へのパラダイムシフト

イーサリアムのZK化構想、その核心はコンセンサス検証メカニズムの一つのパラダイム再構築にあります。最近発表されたL1 zkEVMロードマップは、この変化に対して明確な技術的な道筋を示しています。

現在のモデル: 再実行 現在、新しいブロックが提案されると、ネットワーク内のすべてのバリデータノードは独立して完全にそのブロック内の各取引を再実行し、最終的な状態ルートが提案者の声明と一致するかどうかを計算して検証しなければなりません。このプロセスはリソースを集中的に消費し、エーテルのL1スループットを制限する主なボトルネックです。

未来モデル:証明検証 新しいL1 zkEVMアーキテクチャの下で、ブロックの構築者はブロックを生成する際に、簡潔なZK有効性証明を生成します。他の検証者はブロックと証明を受け取った後、取引を再実行する必要はなく、この暗号学的証明を検証するだけで済みます。「ZK Proofを検証する」計算コストは「取引を再実行する」コストの数桁低く、さらに重要なことに、証明を検証するために必要な時間は、その証明がカバーする取引の数とはほぼ無関係です。これにより、イーサリアムは検証者のハードウェアのハードルを大幅に引き上げることなく、ブロックのGas上限を大幅に引き上げてより多くの取引を収容できるようになります。誰かが言及したように、L1のGas上限はこれにより10倍に増加する見込みがあり、さらに長期的には100倍に達する可能性があるため、分散化を維持しながらL1のスケーリングを実現します。

要するに、将来のイーサリアムL1はアーキテクチャ的に非常に巨大なネイティブZKロールアップに似ており、これによりイーサリアムL1自体が「世界最大のZKアプリケーション」となることが期待されています。

厳格な技術基準

イーサリアムチームはL1 zkEVMの実装に対して極めて厳しい技術基準を設定し、遅延を低減し、スループットを向上させると同時に、安全性と分散化の約束も確保する必要があります。

プルーフディレイ (99% 分位):10秒以内 暗号学の安全性:128ビット (起動初期最低100ビット) 証明のサイズ:300 KiB未満 証明者のハードウェアコスト:100,000ドルを超えない プルーフ消費電力:10kW未満

多証明セキュリティモデル

未知の脆弱性が存在する可能性のある単一のzkEVM実装を防ぐために、このロードマップでは「マルチプルーフ」(Multi-Proof)セキュリティメカニズムが導入されました。それは、同じブロックの有効性について、異なるチームからの複数のzkEVMによって複数の証明が生成されなければならないことを要求します。検証者のクライアントは、これらの異なる出所の証明をダウンロードして検証します。複数の独立した証明がすべて検証に合格したときにのみ、そのブロックはコンセンサス層に受け入れられます。これは、本質的にイーサリアムの「クライアントの多様性」理念が証明層における拡張と昇華であり、プロトコルによって冗長性と多様性を強制的に導入し、L1に深い防御を提供し、プロトコルの堅牢性を強化します。

二、イーサリアムはなぜ"全面ZK化"しなければならないのか?

イーサリアムはゼロ知識証明技術を全面的に受け入れ、その経済モデル、競争環境、将来の市場需要に関する深い考察に基づいて策定された重要な戦略転換です。

まず、これは「L2を中心にした」経済モデルに対する重要な修正です。EIP-4844がblobメカニズムを導入した後、Layer 2の取引コストを成功裏に低下させましたが、思わぬ副作用ももたらしました。それはLayer 1の価値捕捉能力を著しく弱めたことです。L1の取引手数料収入とETHの焼却量の急激な減少は、ETHのデフレ期待に直接影響を及ぼし、コイン価格の低迷を引き起こし、コミュニティの不満が高まりました。EVMをzkEVMにアップグレードすることで、検証ノードは時間のかかる「再実行」モードから効率的な「検証」モードに移行でき、これによりL1の遅延が大幅に低下し、スループットが向上します。こうして、イーサリアムは安全性と即時確定性に対して非常に高い要求を持つ高価値取引を再び引き寄せ、L1の手数料収入を増加させ、EIP-1559の焼却メカニズムを再活性化し、L1とL2の経済関係の再バランスを実現することができます。

次に、これは高性能パブリックチェーンの競争に対処する非対称戦略です。SolanaやSuiなどの新世代高性能L1がTPS面で強力なパフォーマンスを示す中、イーサリアムは独自の競争路線を選択しました。競合他社が去中心化の程度を犠牲にして(例えば、バリデーターのハードウェアの敷居を大幅に引き上げる、バリデーションノードの数を減少させるなど)パフォーマンス向上を追求するのではなく、ZK技術を利用して、100万レベルのバリデーターネットワークというコアな優位性を維持したまま、バリデーション作業を「高価なリプレイ」から「安価なバリデーション」に変えることでパフォーマンスの飛躍を実現しています。この戦略は、イーサリアムの去中心化と安全性の堀を強化しつつ、パフォーマンスを向上させ、安全性と高性能を両立させることを目指しています。

最後に、これはRWAと機関金融の波に備えるための先見的なレイアウトです。RWAのトークン化は、ブロックチェーンの次の1兆ドル規模の市場機会と広く見なされています。ブラックロックやフランクリン・テンプルトンなどの金融大手の参入に伴い、基盤となる公链に対して、パフォーマンス、安全性、プライバシー、およびコンプライアンスに関して前例のない厳しい要件が課されています。SolanaやSuiなどのL1は優れたパフォーマンスを持っていますが、バリデータノードが相対的に少なく、中央集権化が高く、過去にダウンタイムの履歴があるため、安全性と安定性の面で高価値な金融活動のニーズを満たすことが難しいです。一方、イーサリアムエコシステム内のさまざまなOP Rollup(Base、MegaETHなど)はパフォーマンスは良好で、L1への状態の書き戻しにより良好な安全性を持っていますが、その7日間のチャレンジ期間は高価値な金融決済にとって受け入れられないリスクエクスポージャーです。それに対して、ZK技術が提供する暗号学的な最終性、および敏感なデータを漏らすことなくコンプライアンスを証明する能力(たとえば、特定のアドレスがKYCを通過したことを証明する) は、機関金融の核心的なニーズに完璧にマッチしています。もしzkEVMのアップグレードが望み通りにスループットを向上させることができれば、ネイティブにZK技術を統合したイーサリアムエコシステム(L1+ZK Rollup)は、「パフォーマンス、安全性、安定性」を兼ね備え、RWAの波を受ける理想的なグローバル決済層となるでしょう。

三、ZKの終局が動き出す

イーサリアムのZK終局は早くも兆しを見せており、最近あるエンジニアが発表したブログを除いては、

2023年4月、ZKにより親しみやすいRISC-V命令セットアーキテクチャを既存のEVMに代替するという、非常に先見の明のある構想が提案されました。支持者は、EVMがZK回路を生成する際の非効率的なパフォーマンスに比べ、RISC-Vのよりシンプルなアーキテクチャが証明効率を桁違いに向上させると考えています。この提案は既存のエコシステムを覆すことで議論を引き起こしましたが、イーサリアムのZK化に向けた明確な「北極星」を設定しました——理想的なzkEVMの基準を明確にし、最適化の方向性を示しました。

2023年6月のベルリンワークショップで、イーサリアム財団の研究員は明確に、イーサリアムがL1拡張において"完全にZKに賭ける"と発表しました。この発言は、コア開発チームの揺るぎない決意を確認しました。

イーサリアムのZK終局も決して"紙上の議論"ではない。現在、Optimistic Rollupが各種の重要指標でZK Rollupを依然としてリードしているが、ZK技術の実践的応用を妨げているさまざまな困難が一つずつ克服されつつある。歴史的にZK Rollupが深刻な遅れを取った三つの根本的な原因:

まず、技術的な複雑性とパフォーマンスのボトルネックです:以前は、汎用EVM計算のためにZK証明を生成することは非常に困難で、遅く、高価であり、計算上も実行不可能と見なされていました。

次に、開発者体験のギャップがあります:ORUは最初から高いEVM互換性を実現していましたが、初期のZKR(例えばStarkNetの初期バージョン)はEVMと互換性がなく、開発者に全く新しいプログラミング言語を学ぶことを要求し、非常に高い参入障壁を形成していました。

最後は流動性の断片化とネットワーク効果:ORUは先発の優位性によって大量のユーザーと流動性を集め、強力なネットワーク効果を形成しています。

しかし、これらの歴史的障害は一つずつ克服されています。

証明速度に関しては、PLONK、STARKsなどの新世代証明アルゴリズムの進歩と、GPU、FPGA、さらにはASICなどのハードウェアアクセラレーション技術の発展により、ZK証明の生成時間が大幅に短縮されました。例えば、ある会社のSP1 zkVMは、平均10.3秒で93%のイーサリアムメインネットブロックを証明できるようになり、イーサリアム財団が設定した10秒の目標に非常に近づいています。

互換性の面では、zkEVMはType 4からType 1互換性への段階的な進化を遂げてきました。現在、Scroll、Taiko、Polygon zkEVMなどのプロジェクトは、EVMの等価性(Type 2またはType 1基準を達成)にほぼ完璧に到達しており、ORUとの開発者体験のギャップを根本的に解消しています。また、L1 ZK化のMulti-Proof安全モデルは、複数の独立した証明システムに依存しており、現在のzkEVM領域の活発な発展は、この安全モデルの実現に向けた基盤を築いています。

以上のように、歴史的にZK技術の遅れの核心的障害であったパフォーマンスと互換性は、急速に克服されつつあります。技術は大規模な実戦アプリケーションの準備が整っており、以前のZK技術が「遅く、高価で、難しい」という固定観念が人々の受け入れを一時的にためらわせていました。そして、イーサリアムのコアチームが「イーサリアムを世界最大のZKアプリケーションにする」というビジョンは、現代のZK技術を支持し、ZK技術の大規模な実戦投入の号砲を鳴らすものです。

四、ROLLUPエコシステムの転換

ネイティブロールアップは、ZKロールアップの高速道路を開きます

イーサリアムL1の全面ZK化はLayer 2の競争環境を根本的に再構築し、その中で最も革命的な変化は「ネイティブロールアップ」(Native Rollup)の提案です。現在のZK-RollupはL1上に数千行のコードを含む複雑なバリデーターのスマートコントラクトをデプロイしてL2が提出したZK証明を検証する必要があり、これにより開発の難易度が増し、開発者のスキルがまちまちなために安全リスクも生じます。しかし、L1でzkEVMを実現すると、EXECUTEプリコンパイル機能が導入され、ZK RollupはL1上のスマートコントラクトからL1プロトコルに内蔵された検証ロジックを直接呼び出すことができ、自らコントラクトを作成する必要がなくなります。

この変化はZK-Rollupに三つの利点をもたらしました:

まずは安全性の根本的な向上です。Rollupプロジェクトは、EVM検証者の構築と維持に関する巨大な工事の課題を完全にL1にアウトソーシングでき、複雑な技術的課題を1行のコードの呼び出しに簡素化できます。

次に、真のEVM互換性と前方互換性を実現し、ネイティブRollupとL1が同期してアップグレードされ、独立したガバナンスプロセスは不要です。

最後に、コスト効率の顕著な改善があり、L1プロトコルの組み込みプリコンパイル機能を使用することで、仮想マシンの解釈実行のオーバーヘッドを回避し、検証効率がスマートコントラクトの実装よりも数桁高くなるため、ZK Rollupの運用コストを大幅に削減できることが期待されます。

このNative Rollup機能は、イーサリアムL1がすべてのZK-Rollupに無料で標準化された高度なものを提供しているのと同等です。

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コメント
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gas_fee_therapistvip
· 07-31 05:33
zkこそがイーサリアムの唯一の解薬である
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BearMarketGardenervip
· 07-29 23:50
また速く走りすぎたのか、リズムについていけない。
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ChainWatchervip
· 07-29 23:47
何をしてもダメ、暗号資産取引第一名
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GateUser-c799715cvip
· 07-29 23:40
ビタリックブテリン今回のはちょっと大きいですね
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