Zkrollupに構築されたプロジェクトとメインのZkrollupユースケースに関する詳細情報

出典：4つの柱：Baishui、Bitchain Vision

まとめ

• 2023年、Zkrollupsは研究段階から生産段階に移行し、Starknet、Zksync、Scroll、Polygon Zkevm、Lineaなどのプロジェクトがそれぞれのソリューションを開始しました。

• コプロセッサ、プローバーマーケット、共有プローバー、ZK集約層などの新しい概念の開発により、ZKRollupエコシステムはより効率的で分散化されています。

• Zkrollupの操作には、実行、証明生成、および証明の検証という3つの主要な段階と、Zkrollupサプライチェーンのすべてのコンポーネントの最適化に焦点を当てたさまざまなプロジェクトが含まれます。

• Zksync、Starknet、Merlin、SnarknadoなどのZkrollupsは、インフラストラクチャを開発していますが、サプライチェーンを最適化する初期段階にあります。

2022年、Zkrollupsは主に研究段階にあります。2023年は彼らの将来の始まりを示しています。Starknet、Zksync、Scroll、Polygon Zkevm、Lineaなどの多くのプロジェクトが製品にロールアップしました。最終的な時間が短いため、楽観的なロールアップと比較してより安全な相互運用性、運用コストが低いため、利点は明らかです。これらの進歩にもかかわらず、Zkrollupsは楽観的なロールアップと比較してまだ実験段階にあり、そのテクノロジーロードマップはしばしば変更されます。

それで、Zkrollupsの未来はどうなりますか？コプロセッサ、プローバーマーケット、共有プローバー、ZK集約レイヤーなどの新しい用語は、多くのプロジェクトに登場することがよくあります。Zkrollupはさまざまな方法で開発されており、Zkrollupエコシステムでは、Zkrollupsをより効率的かつ分散化するために多くのコンポーネントが構築されています。Zkrollupsがどのように機能するかを検討すると、プロセスには、実行、実行の証明生成、および証明検証の3つのフェーズが含まれます。各段階には対応するプロジェクトがあります。簡単に要約するには：

• 実行：ZKVM、コプロセッサ

• 証明生成：証明市場、証明アグリゲーター

• 証明検証：決済層

これらの各カテゴリは初期段階にありますが、このサプライチェーンがより開発されるにつれて、Zkrollupエコシステムがより効率的になります。この記事では、まずZKの基本を探り、次にZKRollupサプライチェーンに組み込まれているプロジェクトと、イーサリアムとビットコインの主要なZKRollupsの一部に飛び込みます。

1。ZKPとZKROLLUPの基本

この記事のタイトルに記載されているZkrollupは、Zero-Knowledge Proof（ZKP）を使用したロールアップ方法です。ブロックチェーンエコシステムでゼロ交差する知識証明という用語に遭遇した場合、それをある程度理解することができます（そうでない場合、心配しないでください。後で説明します）。ただし、このテクノロジーをロールアップに適用する理由と方法を尋ねると、すぐに答えるのに苦労するかもしれません。

この質問に対する答えを見つけるために、この章では、ゼロ知識の証明とZkrollupが何であるか、それらがどのように機能するか、そしてZKPテクノロジーがロールアップに最適な理由を探ります。

1.1 ZKPとは何ですか？

1.1.1 ZKPの概要

ZKPの詳細を掘り下げる前に、このプロセスに関連するコンポーネントを見てみましょう。2つの主要なコンポーネントがあります。

• 証拠：Proverは、ZKPプロセス中にバリデーターに証明したい声明を保持しています。

• 検証：VALIDATORは、ZKPプロセスに参加して、提供された証拠に基づいてProverの声明が真であるかどうかを判断します。

それでは、ZKPを詳細に見てみましょう。ZKPは、プレーバーが事実自体や関連情報を明らかにすることなく、特定の事実を証明できる暗号化技術です。ZKPには3つの主な特徴があります。整合性、信頼性、ゼロ知識：

• 誠実さ：証明書の声明が真である場合、Verifierは声明が真であると確信します。

• 信頼性：プルーフの声明が間違っている場合、プルーフは証明を欺くことができません。

• ゼロ知識：校正プロセス中、検証者は、声明の信ity性または偽り性を除いて、他の情報を取得しません。

1.1.2 ZKPの例

定義を見るだけで理解するのは簡単ではないかもしれないので、よく知られている例「Ali Baba’s Cave」を使用して、ゼロ知識の証拠を説明しましょう。

次のシナリオを考えてみましょう。アリババの洞窟には、洞窟の奥深くに収束しますが、秘密のドアによってブロックされている2つのパスAとBがあります。プルーフ（P）は、この秘密のドアを通るキーを持っていると主張していますが、検証者（v）は、Pにキーがあることを確認したいと考えています。

検証プロセスは次の手順に従います。p洞窟に入り、パスAまたはBを選択します。Vはどのパスが取ったかを知りませんが、特定のパスを介して出てくるようにPを尋ねることができます。Pにキーがある場合、Pは任意のパスから出てくる可能性があります。このプロセスを数回繰り返した後、Vにキーがあることを確認できます。ただし、Vはキーの形や性質について何も知りません。

ゼロ知識証明に適用する機能：

• 誠実さ：Pが複数の繰り返し中にVの指示に常に従う場合、Vにキーがあることを確認できます。

• 信頼性：Pには実際にキーがないが、それについて嘘をつく場合、PがVの指示に従うことができないことは避けられないため、Pのステートメントが間違っていることを証明します。

• ゼロ知識：vは、Pがキーを持っているが、キーの外観や特性については何も知らないことを複数の反復に確信しています。

1.2では、ロールアップとZkrollupとは何ですか？

これまでのところ、ゼロ知識の証明のZからZを調査しました。ただし、この記事の焦点はzkrollupsであることを覚えておく必要があります。それでは、ロールアップとzkrollupsとは何かに飛び込みましょう。

1.2.1ロールアップクイック概要

ロールアップは、レイヤー2ブロックチェーン上のトランザクションを処理し、記録と管理のためにレイヤー1ブロックチェーンにロールアップステータスを公開するレイヤー2拡張ソリューションです。

Ethereumのスケーラビリティ問題を解決するための多くの提案がありました。最古のものはシャードでした。これは、イーサリアムネットワークをいくつかの小さな「シャード」に分割して、トランザクションスループットを大幅に改善することでした。複数のコンピューターがタスクを同時に処理する方法と同様に、シャードを使用すると、Ethereumネットワークがより多くのトランザクションを迅速かつ効率的に処理できます。

多くの利点にもかかわらず、イーサリアムの開発者は、潜在的な集中化と技術的課題に関する懸念のために直接的なシャードを放棄し、その結果、潜在性が発生しました。代わりに、レイヤー2ソリューションを介して間接的なシャードを採用するアプローチを採用しました。この方法では、トランザクションデータをレイヤー1にバッチ転送するプロセスは、ロールアップと呼ばれます。現在、楽観的なロールアップとZkrolupsは、エコシステムをリードする2つの主要なタイプです。

1.2.2 ZKプルーフとロールアップが完全なマッチである理由

Zkrollupsと楽観的なロールアップの違いは、詐欺の証明ではなく有効性の証明を使用することです。ZkrollupsはZK-SNARKまたはZK-STARKを使用して、大量のトランザクションを単一の小さな証明と文書に圧縮し、レイヤー1ブロックチェーンで検証します。楽観的なロールアップとは異なり、このアプローチは処理速度と効率を大幅に改善し、エラー結果のために紛争期間を必要としません。

Zkrollupsの効率と利便性にとって、ゼロ知識証明の非互換性の性質は重要です。ロールアップがロールアッププロセスを独立して管理できるようになり、独自のスケジュールに基づいてトランザクションデータをレイヤー1にバンドルすることで効率を最大化できます。この非対話アプローチは、レイヤー1とロールアップの間のよりインタラクティブなプロセスで発生する可能性のある潜在的なレイテンシと非効率性を防ぎます。

シンプルさは、Zkrollupsの有効性におけるもう1つの重要な要素です。ZK-SNARKSとZK-STARKSは、大量のデータを小さな証拠に圧縮することができます。これにより、トランザクションデータをより高価であるが安全なレイヤーに送信する際の経済的効率が保証されます1。この圧縮機能により、Zkrollupsは複数のトランザクションを単一のバッチとして処理でき、レイヤー1のスケーラビリティを大幅に向上させ、ロールアップ環境でより費用対効果の高いブロックチェーンインフラストラクチャをユーザーに提供します。

1.2.3 Zkrollupのランニング

さらに、Zkrollupがどのように機能し、どのコンポーネントが関与しているかを調べてみましょう。Zkrollupは主に2つのコンポーネントで操作されます。

• シーケンサー：シーケンサーは、レイヤー2で発生するトランザクションを収集および処理し、処理結果をレイヤー1に提出します。一部のロールアッププロジェクトには、有効性の証明を整理して生成する独立したエンティティがありますが、ここでは簡単にするための組み合わせの役割として扱います。

• ロールアップ契約：ロールアップ契約は、ロールアップのステータスとトランザクションを決定するレイヤー1のスマートコントラクトです。シーケンサーが提出したデータを受信、保存、および検証し、データが検証された後に適切なストレージと管理を保証します。

Zkrollupの操作プロセスは次のとおりです。

• [Sequencer＆lt;＆gt; l2]トランザクション処理と状態の変更計算：レイヤー2で実行された複数のトランザクションをバッチに集約し、バッチ内の各トランザクションを実行し、新しい状態の変更を記録する状態ルートを生成します。

• [Sequencer＆lt;＆gt;新しい状態ルートを使用して有効性の証明を生成して、状態ルートの正確性を証明します。この証明により、各トランザクションの詳細を明らかにすることなく、バッチ内のすべてのトランザクションが正しく実行されることが保証されます。

• [Sequencer＆lt;＆gt; l2]ステータスルートと有効性の提出生成された有効性証明、状態ルート、および非表示のトランザクションデータは、レイヤー1ロールアップ契約に送信されます。ロールアップ契約は、送信されたデータを検証します。

• [Sequencer＆lt;＆gt;レイヤー1ロールアップ契約は、シーケンサーから有効性の証明、ステータスルート、および検証トランザクションデータを受信します。データを検証し、ステータスルートを更新し、問題がない場合は確認トランザクションデータを保存します。問題が見つかった場合、検証とストアドプロシージャは実行されません。

2。Zkrollupサプライチェーンの概要

鳥瞰図から、Zkrollupsのサプライチェーン全体がどのように機能するかを見てみましょう。Zkrollupsには、実行、証明の生成、および検証の3つの主要なプロセスが含まれます。

• 埋め込む：これは、オフチェーンで発生し、トランザクションが別のロールアップネットワーク上のバッチで実行されるため、ロールアップステータスが更新されます。

• 証明生成：トランザクションバッチとステータスルート入力をコンパイルします。プルーフルート処理トランザクション、簡潔なZKプルーフ、データを公開せずに状態遷移の妥当性を暗号化することを生成します。

• 証明検証：ZKの証明および関連データは、検証のために決済層（主にイーサリアム）のバリデーター契約に提出されます。有効な場合、ロールアップ契約はそのステータスを更新して新しいポストステートを反映し、短い時間バッファーの後に変更を完了します。

各プロセスがZkrollupsをより効率的に実行できるようにするためのプロジェクトが特にあります。次のセクションでは、各プロセスが何であるか、どのプロジェクトが機能しているかについて説明しましょう。

2.1実行 – ZKルートで実行します

実行は決済層とは別に実行され、計算は別のマシンで実行され、実行の証明はZKルートで生成されます。この実行環境は、ZKVMと共同プロセッサの2つの部分に分けることができます。

2.1.1 ZKVM

出典：Foresight Ventures：ZK、ZKEVMおよびその将来|

ZKVM（Zero Knowledge Virtual Machine）は、計算を実行し、ゼロの知識証明を生成して、基礎となるデータを明らかにすることなく、これらの計算の正しさを検証するように設計された特殊な仮想マシンです。ZKVMにはいくつかのタイプがあり、それぞれが特定の仮想マシンとプログラミング言語に合わせて調整されています。これらのアイテムのいくつかのカテゴリを次に示します。

• ZKEVM：ゼロ知識の証明機能を組み合わせながら、EVM環境を複製するように設計されています。これにより、既存のEthereumスマートコントラクトとDAPPSがZKEVMベースのロールアップにシームレスにポートできます。ただし、EVMのZKルートの開発とその頻繁なアップグレードの複雑さにより、Pure EVMには互換性の問題があります。

• RISC-VとMIPSに基づく汎用ZKVM：ZKRISCは、RISC Zeroによって開発されたZKVMの特定の実装です。これは、任意の計算を実行し、ゼロ知識証明を生成できる汎用ZKVMとして設計されています。これにより、C、Python、Rustなどのプログラミング言語の展開が可能になり、実行の証明が生成されます。

• CAIROVM：カイロVMは、プログラム実行の有効性の証明の生成を最適化するように設計されています。EVMのロールアップと互換性のあるものにすることに焦点を当てたZKEVMソリューションとは異なり、Cairo VMは、Stark証明の効率を最大化するために最初から設計されています。このアプローチにより、EVMによって制限されることなく、パフォーマンスとスケーラビリティが向上します。ただし、開発者は新しい言語を学ぶ必要があるため、Dappsを構築することには障害があります。

2.1.2コプロセッサ

出典：Phala’s Path 2024：ブロックチェーンのコプロセッサー-AI、フック、デピン

コプロセッサは、特定のコンピューティングを支援するために、オフチェーンプロセッサとして開発されています。たとえば、グラフィックプロセシングユニット（GPU）は、3Dレンダリングに必要な大量の並列コンピューティングを管理し、中央のCPUが汎用処理に集中できるようにします。この意味で、コプロセッサは複雑な実行のためのブロックチェーンをサポートします。これはブロックチェーンで高価です。各タイプのコプロセッサは、専用のワークロードを処理する効率を最大化するように設計されています。

ZKPを活用することにより、コポロセッサーは信頼性のない検証可能なオフチェーンコンピューティングを実装し、機密データを漏らすことなく結果の正確性と完全性を確保できます。既知のプロジェクトには次のものがあります。

• 公理：Axiomは、ZKPを通じてデータプライバシーと整合性を維持しながら、スマートコントラクトが履歴ブロックチェーンデータを照会し、複雑な計算をオフチェーンで実行できるようにする「ZKコプロセッサ」システムを開発しています。

• PHAT契約（Phalaネットワーク）：PHAT Contractsは、スケーラビリティを向上させ、ガスのないエクスペリエンスを可能にし、マルチチェーン機能をサポートし、DAPPのオフチェーンデータへの安全なアクセスを提供する共同プロセッサです。

2.2証明生成 – ゼロ知識証明を生成します

状態遷移の妥当性を証明するために、ロールアップ演算子（ことわざ）がZKPを生成します。この証明は、新しい状態ルートが前の状態から正しく計算されていることを確認します。ZKPを生成するには大量のコンピューティングリソースが必要なため、特に大規模なトランザクションバッチまたは複雑なスマートコントラクトには、証明生成プロセスに制限があります。これにより、Zkrollupsのスループットと、効果的にサポートできるアプリケーションの種類が制限される場合があります。

さらに、ZKプルーフを生成するエンティティは、この分野での専門知識を必要とし、ハードウェアを最新の状態に保つ必要があるため、集中化のリスクは言うまでもなく、管理コストが高くなる可能性があります。したがって、フィールドでは、より効率的になるためにある程度の進歩があります。この方法は、生成プロセスを外部委託するための証明生成市場の確立と、より費用対効果を高めるための集約層を作成するという2つの部分に分けられます。

2.2.1証明は市場を生成します

出典：Gevulotはじめに|

証明市場が提供する主な機能には、分散型の証明生成、オークションメカニズム、ハードウェアの利用とコスト効率が含まれます。アプリケーションはネットワークに証明要求を提出し、証明書は証明生成ハードウェアを使用して応答して、プルーフリクエストが効果的に処理されるようにします。オークションメカニズムは、これらの要求と校正者と一致しているため、競争力のある証明価格設定を可能にします。さらに、プロバーは専用のハードウェアを使用し、証明コストを削減し、分散型市場により、さまざまなアプリケーションからの証明要求の集約が可能になり、ハードウェアの利用と費用対効果が向上します。

また、市場がレビューの抵抗と迅速な終了を保証し、誓約メカニズムを実装します。市場は短期的なレビューに対する抵抗を保証するため、投票者の入札は不当にブロックされたり無視されたりしません。悪意のあるアクティビティを防ぎ、ネットワークの信頼性と整合性を確保するために、プルーパーをネットワークで賭ける必要があります。

最後に、市場は規模の経済を活用しています。ZKP生成を規模で調整すると、エンドユーザーのコストが削減されます。集計されたプルーフオーダーフローにより、プルーパーはより効率的なインフラストラクチャに投資し、運用できます。プルーフを最適化するために集約できるため、アプリケーションはチェーン上の検証コストの削減からも恩恵を受けることができます。一部のプロジェクトには次のものがあります。

• 簡潔なネットワーク：簡潔なラボは、ZKPの統一されたプロトコルを作成するための簡潔なネットワークの一部として、分散型プロバー市場を開発しています。この市場により、アプリケーションはプルーフ生成を専用のプルーパーネットワークに外注し、ZKPベースのシステム向けのより効率的で費用対効果の高いソリューションを提供することができます。Prover Marketは、アプリケーションの証明要求を別のPro言に一致させるオークションメカニズムを通じて動作します。

• = nil;= nil;財団は、ZKPのスポット市場として機能するように設計された分散型分散システムを開発しました。この市場により、証明要求者（アプリケーションなど）は、ZKProofの生成を専用のプルーフプロデューサーに外部委託することができます。市場が= nilのデータベース管理システムで実行されていることを証明し、その機能は集中サービスというよりも「証明Dex」に似ています。

• Gevulot：Gevulotは従来のプロバー市場ではなく、モジュラースタックの分散型の証明層です。これは、プルーフシステムをオンチェーンプログラムとして展開するために特別に設計された、許可されていないプログラム可能なレイヤー1ブロックチェーンです。典型的なProver市場とは異なり、GevulotはユーザーがEthereumでスマートコントラクトを展開するのと同様に、ブロックチェーンにProverおよびValidatorプログラムを直接展開できます。このアプローチにより、アプリケーションは、プローバーネットワークを導くことなく、または集中化されたソリューションに依存することなく、分散型の証明から利益を得ることができます。

2.2.2証明集約

出典：証明IT：共有された証明、証明集約、証明市場-DelphiDigital

ZKP集約は、複数のZKPを1つの証明に組み合わせた手法であり、これらの証明をチェーンで検証する全体的なコストを削減します。これは、ZKPに大きく依存しているロールアップにとって特に有益です。いくつかの注目すべきアイテムには次のものがあります。

• ポリゴン農業者：集約されたZKPと統一ブリッジ契約（LXLYブリッジ）を活用することにより、ポリゴン生態系におけるL2溶液間のスムーズな相互運用性を実現することを目的としています。集約証明により、依存関係チェーン状態がバンドルと一致していることが保証され、無効なロールアップ状態がイーサリアムに落ち着くのを防ぎます（別のチェーンの無効な状態に依存する場合）。

• ネブラ：その製品ユニバーサルプルーフ集約（UPA）は、ZKPの集約に使用されるプロトコルです。NebraのUPAは、さまざまなルート、プルーフシステム、および当事者からの証明を集約することができ、オンチェーン検証ガスコストを10倍以上削減できます。Nebraは、Altlayerなどのプロジェクトと協力してUPAをロールアップソリューションに統合し、AltlayerユーザーとDappsがコストを大幅に削減できるようにしました。

• 電子ラボ：Electron Labsは、ZK-Recursionを使用して、さまざまなプロトコルとさまざまな証明スキームから「スーパープルーフ」に集計するためにZK-Recursionを使用する集約層であるQuantumを開発しました。このスーパープルーフは、イーサリアムで検証され、複数のプロトコルの検証コストを共有し、単一のプロトコルのより安価な検証を提供します。

2.3証明検証

Zkrollupsの証明生成プロセスは非常に計算的に集中的です。ただし、これらの証明は、比較的軽量のイーサリアムメインネットで検証されており、基礎となるブロックチェーンのセキュリティを維持しながらスケーラビリティを実現します。

ZK検証Ethereumのスマートコントラクトは、有効性の証明を検証するために効率的な暗号化アルゴリズムを使用します。有効であることが証明されている場合、提案された状態移行は正しく、新しい状態ルートが受け入れられ、メインネットのロールアップ状態が更新されます。一部のプロジェクト（アラインドレイヤーなど）は、イーサリアムのバリデーターを活用することにより、より速く、より安価な検証を提供します。

2.3.1アライメントレイヤー

出典：whitepaper.alignedlayer.com

整列した層は、イーサリアム向けに設計された分散型ZKP検証と集約層です。Eigenlayer Active Verification Service（AVS）として、ZKPがイーサリアムブロックチェーンで正確に検証および解決されるようにするために、「再開発」と呼ばれるプロセスを通じてイーサリアムの経済的安全を活用します。

Aligned Layerは、異なるニーズを満たすために2つの異なる動作モードを提供します。高速モードは、最小検証コストと低遅延のために最適化されているため、高速で費用対効果の高い証拠検証を必要とするアプリケーションに最適です。一方、スローモードでは、証明集約を使用してEthereumのセキュリティ保証を最大限に活用しているため、包括的なセキュリティが提供されます。このデュアルモードアプローチにより、Alignedレイヤーは、異なるユースケースの特定の要件に基づいて、速度とセキュリティのバランスをとる柔軟なソリューションを提供できます。

3。Zkrollups分析

セクション2で述べたように、さまざまなプロジェクトがZkrollupサプライチェーンを最適化しています。生産における最も注目すべきZkrollupプロジェクト、特にEVM互換プロジェクトのZksyncとStarknet、およびビットコイン互換プロジェクトのMerlin ChainとSnarknadoを詳しく見てみましょう。

3.1 zksync

Zksyncは、Matter Labsが開発したZkrollupソリューションであり、Ethereum Networkが直面するスケーラビリティの課題を解決します。Zksyncは当初、イーサリアムのスケーリングに焦点を合わせていましたが、その野心はL2ソリューションであることをはるかに超えています。Matter Labsは、Zksyncが包括的なクロスチェーンエコシステムの基礎として想定しており、さまざまなZksyncベースの集計をシームレスに接続することを目指しています。これを達成するために、ZKSYNCは、ZKRollupテクノロジー、ZKチェーン、ハイパーブリッジを含む複雑でユーザーフレンドリーなクロスチェーン環境を開発しています。各コンセプトを見てみましょう。

3.1.1 Zkrollup—経済効率の最適化

ZKSYNCは、ZK-SNARKに基づいたZKRollupテクノロジーと、小さな証明サイズと高速検証速度を持つZK-SNARKの証明生成および検証方法を採用しています。ただし、量子抵抗や大規模処理などのZK-Starkの利点が強調されているため、ZKSYNCはZK-Starkメソッドを使用する「Boojum」と呼ばれるプルーフ生成システムなど、ZK-Starkを部分的に使用しようとしています。証明生成を実行します。

3.1.2構造コンポーネント

• シーケンサー：Zksyncのシーケンサーは、特定のルールに従ってトランザクションを配置および処理します。シーケンサーには、詳細に表示できないプルーフおよびトランザクションデータを生成し、レイヤー1に送信するProverが含まれます。

• Prover：ZksyncのProverは、ZK-SNARKを使用して、証明プロセスで使用されるデータには、L2チェーンの状態変化を表す状態の変更の前後に表示できないトランザクションデータが含まれます。生成された証明は、レイヤー1のロールアップ契約によって検証されます。

• 決済：ZKSYNCは、レイヤー2で生成されたデータを使用して検証され、レイヤー1スマートコントラクトで更新されます。検証の問題がある場合、影響を受けるバッチのトランザクションは更新されません。このプロセスはモジュール式であり、以下は各ZKチェーンを導入して1つ以上のスマートコントラクトを接続します。

3.1.3 ZKチェーン

ZKチェーンは、ZKSYNCが提供するインフラストラクチャを含む、レイヤー2を超えるブロックチェーンです。ZksyncはL3などのフラクタル構造を含む無制限の階層構造を採用するため、超越層2と呼ばれます。

最もよく知られているZKチェーンは、Zksyncによって構築されたZksync時代です。EVM互換性があり、単純なDAPP展開を許可します。ただし、ZKSYNCの究極のクロスチェーンエコシステム目標の場合、異なるZKチェーン間の関係が重要です。Zksyncは、他の将来のZKチェーンとの接続方法に焦点を当てています。

ZKチェーン環境を使用する例はHyperBridgeです。Hyperbridgeを使用すると、ユーザーはリンクチェーンからすべての資産をチェーン固有のウォレットに便利に送信できます。ユーザーがチェーンで資産を使用する必要がある場合、リピーターは資産の橋渡し、破壊、発行を促進します。

たとえば、クロスチェーンUniSwapを使用し、ERA.ZKSYNCチェーンでユーザーを使用する場合、1 ETHを10,000 DAIに引き換えたい場合、プロセスは次のとおりです。

• ERA.ZKSYNCチェーンウォレットから「1 ETH→10,000 DAI」トランザクションを生成します。

• リピーターは1 ETHをuni.chainに転送し、10,000ダイで引き換えます。

• その後、リピーターは交換された10,000 DaiをEra.zksyncチェーンに戻します。

• これにより、ユーザーは、他のチェーンについてさらに学ぶことなく、ZKSYNCの環境を使用してクロスチェーントランザクションを簡単に実行できます。

3.1.4 EVM互換性

Zksyncは現在、SolidityとVyperとの99％の互換性を主張しています。当初、Zksyncは錆びた言語亜鉛をサポートして、より適切で効率的なZkevmを実現しました。しかし、彼らは焦点を堅牢性の互換性にシフトし、2021年9月から亜鉛開発が停止し、完全な最適化を確保しました。

3.2 starknet

StarknetはZksyncに似ており、どちらもZkrollupに基づいたレイヤー2ソリューションですが、そのテクノロジースタックと内部テクノロジーは異なります。Zk-Snarkの代わりにZk-Starkを使用し、独自のスマートコントラクト言語Cairoを使用していることは注目に値します。

3.2.1 ZKロールアップ – 大容量のロールアップ処理に焦点を当てます

StarkNetはZK-Starkを使用して、ロールアップに関連する証明を生成および検証します。ZKSYNCと同様に、Tier 1でロールアップデータをより効率的に管理するために、フロントステートとバックステートの変更のみを使用します。

さらに、StarkNetがZK-Starkを採用しているため、信頼できない環境と多数のトランザクションを同時に処理する能力の恩恵を受けます。これにより、Starknetは、高貿易のDefi DappsまたはGaming Dappsの最初の選択肢になります。

3.2.2構造的特徴

構造的に言えば、Starknetは他のZkrollupsに同様のアーキテクチャを採用しています。しかし、それを違うのは、ZK-Starkゼロ知識証明モデルを積極的に活用し、独自のプログラミング言語カイロを通じてEVMの互換性を維持することです。

出典：starknetアーキテクチャ：概要

• シーケンサー：StarkNetのシーケンサーは、トランザクションの検証と実行、およびブロックの提案を管理する上で重要な役割を果たします。その主な機能は、プロセストランザクションをバッチすることです。未検証のトランザクションはシーケンサーによって制限されており、検証済みのトランザクションのみがブロックに含まれています。シーケンサーには、記入済みのロールアップデータをレイヤー1に送信する責任者も含まれています。

• 証拠：starknetのプルーパーは、zk-starkを使用してプルーフを生成します。証明生成プロセス中に、証明は各トランザクション実行ステップを保持して実行トレースを作成し、L2チェーンの状態の変化を追跡し、状態を記録します。プルーフ生成プロセスには大量のコンピューティングリソースが必要であり、並列処理をサポートするように設計されており、複数のプロバーが作業を分割してタスクを同時に実行できるようにします。

• 決済：レイヤー2で生成されたデータは、レイヤー1（イーサリアムなど）に転送され、コンポーネントはトランザクションを受け入れ、証明とステータスの違いを管理します。これらのコンポーネントは、Validator ContractとStarkNet Core契約の2つのスマートコントラクトによって処理されます。Balidator Contractは、Tier 2から受け取った証拠を分析し、問題が見つかった場合にトランザクションで拒否権を行使します。証明の有効性が確認された場合、それはStarkNetコア契約に転送され、これにより、レイヤー1チェーンが提供された状態変更で更新されます。この更新ステータスは、レイヤー1チェーンブロックに追加され、レイヤー1プロセスを通過するとレイヤー1の影響を受けます。

3.2.3 EVM互換性

StarkNetは、カイロ言語を通して独自のEVM互換性パスを開発しています。StarkNetにスマートコントラクトを展開するには、カイロを使用する必要があります。カイロはまだ多くの堅実さの機能をサポートしていませんが、カイロ開発者の数は増加していますが、コミュニティの規模と採用の堅実さに遅れをとっています。

スタークネットのスマートコントラクト言語であるカイロは、錆の機能を継承しています。ZK-STARK証明生成用に最適化されており、スマートコントラクトの証明を効率的に実行および生成できます。カイロの使用に対する障壁を克服することで、より良い環境でスマートコントラクトを展開および実行し、データを集計して1レイヤー1を安全にレイヤーすることができます。

次の表には、カイロと堅牢性の主な違いが概説されています。

3.3マーリンチェーン

Merlin Chainは、主にイーサリアムに焦点を当てたBitMap Techが開発したビットコインベースのレイヤー2 Zkrollupソリューションです。Merlin ChainはPolygonのゼロ認識証明技術に基づいており、EVMの互換性の利点があり、ロールアップデータをビットコインL1に安全に保存します。このようにして、マーリンチェーンは、BTCを含むビットコインネットワーク内の流動性を高め、スローガン「ビットコインを再び楽しくする」と拡大することを目指しています。

3.3.1 Zkrollup-ビットコイン機能へのハイブリッドアプローチ

Merlin Chainは、Zk-SnarkとZK-Starkを組み合わせたZkrollupテクノロジーを使用しています。当初、ビットコインネットワークの構造的特性がチューリングが不完全であるため、ZKPはビットコインネットワークで直接検証することはできません。ただし、Taprootのアップグレード後、部分検証が実行可能になります。Merlin ChainはTaprootを使用して、ビットコインネットワークに生成されたオフチェーンロールアップデータとプルーフデータを記録します。

Merlin Chainでは、Zkproverは、トランザクションデータの有効性を確認し、検証されたデータに基づいて証明を生成する責任があります。このプロセスの段階は次のとおりです。

• Merlin Chainのシーケンスノードは、データベースに現在のステータス情報を保存します。

• シーケンスノードは、トランザクションをzkproverに送信します。

• zkproverデータベースにアクセスして、トランザクション検証に必要なデータを取得します。

• zkproverがトランザクションの確認を完了すると、証明を生成し、シーケンスノードに送信します。

このプロセスにはいくつかのステップが含まれます。まず、ポリゴンZKEVMチームによって開発されたZKアセンブリ言語（ZKASM）に基づいてZKEVMを使用して、トランザクションを検証および処理します。生成されたデータは、ZK-Starkの大容量処理能力を使用して集計および圧縮され、ロールアップの経済効率を最適化します。最後に、Zk-Snarkは、一貫した証明サイズを生成する証明を生成するために使用されます。生成されたデータと証明は、分散型のMerlinチェーンOracle Network環境で検証され、TapRootを介してビットコインネットワークにアップロードされます。

3.3.3将来のアップグレード：オンチェーン詐欺の証明

Zkrollupは、イーサリアムエコシステムのL2ソリューションに適用されているように見えますが（セクション3.2.1で説明されているように）、それ自体はロールアップトランザクションの有効性と精度を保証しません。ビットコインのネットワーク構造の違いによって引き起こされるギャップを埋めるために、Merlin Chainは、光学ロールアップと同様のチェーン詐欺防止メカニズムを導入することを独自に計画しています。

鎖詐欺防止メカニズムは、ロールアップデータ提案者と挑戦者との関係で機能します。チャレンジャーがロールアップデータが正しくないと考えている場合、トランザクションデータ、ZKステータス情報、およびZKプルーフがビットコインネットワークにアップロードされる可能性があります。ほとんどのL2トランザクションでは、ビットコインネットワーク（L1）での再検証は必要ありませんが、以前に提案されたロールアップデータに対して課題が発生した場合、データとトランザクションを再実行および検証する必要があります。キャラクターが過失になっていることが判明した場合、それらは罰せられます。

3.3.4 EVM互換性

Merlinチェーンは、ZKProverでZKASMベースのZKEVMを使用してEVMの互換性を実装しています。これにより、既存のEthereum開発ツールとインフラストラクチャを使用して開発されたスマートコントラクトがビットコインネットワークで実行され、Ethereumの機能をビットコインに拡張するという利点が得られます。

3.4 Snarknado

Snarknadoは、Zk-Snarkを使用してAlpen Labsによって実装されるビットコインベースのレイヤー2ソリューションです。Alpen Labsは、Snarknadoを活用して、Blockchainがコンピューティングではなく検証に焦点を合わせ、ビットコインエコシステムのスケーラビリティと効率を高めることを目指しています。

3.4.1 Zkrollup -BITVMの後継者

Snarknadoは、Zk-Snark向けにさらに最適化された修正モデルであり、BITVMの楽観主義法で使用されるProver-Challenger構造を利用しています。これにより、BITVMと比較して約8回パフォーマンスが発生します。ただし、Snarknadoは現在、役割を許可する課題機能を制限しているため、誰もが挑戦できるようにするBITVM2の利点をまだ満たしていません。

3.4.2構造特性

証明検証方法 – 二部多項式

ZK-SNARKを使用すると、Snarknadoはより小さな証明サイズでビットコインのロールアップデータと証明データを管理できますが、複雑な計算に関するビットコインの制限には、証明の検証の最適化が必要です。Snarknadoは、バイナリ多項式変換を使用してデータを証明することにより、この問題を解決します。検証プロセスは、Taprootアップグレードによって有効になったオンチェーン計算によって実行されます。

Proverがチャレンジを受けると、チャレンジに必要なデータの一部を開示し、チャレンジャーと検証プロセスを実施します。バイナリ多項式法は、どの役割（ことわざまたはチャレンジャー）が間違っているかを判断するために使用されます。

3.4.3 BITVMまたはBITVM2を備えたSnarknado

Snarknadoには、特にBITVMとBITVM2の中間点として、BITVMと多くの類似点があります。それで、それらの違いは何ですか？（BITVM2はBITVMよりも高度なモデルであるため、比較は主にBITVM2に焦点​​を当てます。）

まず、ビットコインの内部リソースの使用を検討してください。BITVM2は本質的にチェーン上のリソース使用量の線形増加を表示しますが、Snarknadoはこの増加を平方根レベルに減らし、オンチェーンリソースの使用を最適化します。もう1つの違いは、課題を発行できるキャラクターのアクセシビリティです。Snarknadoは役割を許可するために課題を制限していますが、BITVM2は誰でも許可なしに課題を発行することができます。

3.4.4 EVM互換性

Alpen Labsの最新の記録によると、EVMの互換性は公式にサポートされておらず、現在EVM互換性の将来の計画はありません。

4。未来を見ています

最近発売されたZkrollups Mainnetを振り返ると、2023年8月にZksync時代と2023年12月にPolygon Zkevmが見られます。これらのプロジェクトは長い間発売されていないため、ほとんどのプロジェクトはまだ積極的な開発中です。さらに、開発範囲はZKEVMに限定されなくなりました。汎用ZKVM、ZKWASM、およびオフチェーンコプロセッサも、カスタムZKルートが使用される開発の一部を実行しています。

基本的な実行と証明の生成がより信頼性が高まるにつれて、サプライチェーンの効率を向上させる努力がなされています。戦略には、プロバー市場の確立、複数の証明の集約、費用対効果の高い検証のための検証層の作成が含まれます。Zkrollupsのサプライチェーンは、将来、より効率的で手頃な価格になると予想されます。