イーサリアムのスケーリングソリューション：レイヤー2の発展と課題

イーサリアムは現在最も活発なブロックチェーンプラットフォームの一つとして、去中心化金融から非同質化トークンまで、多くの去中心化アプリケーションを支え、エコシステムは繁栄しています。しかし、オンチェーン取引量の増加に伴い、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影響を与えています。

これらの課題に対処し、メインチェーンの分散型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）スケーリングソリューションを採用しました。L2の核心的な思想は、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行し、最終的な結果だけをメインネットに提出することです。この方法は、取引の効率を向上させ、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もできます。

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。

OP-ロールアップ

OP-Rollupsは、取引計算と状態更新をL2ネットワーク上で行い、その後圧縮された取引データをバッチでメインネットに公開します。L2ノードはデフォルトでこれらの取引を有効と見なしますが、誰かが異議を唱えない限りです。このモデルは取引確認の速度と効率を大幅に向上させます。

取引が提出された後の7日間に、バリデーターが問題を発見した場合、詐欺証明を提出することができます。メインネット上のスマートコントラクトがこの証明を検証します。もし実際に問題があれば、関連する取引およびその後の取引はロールバックされ、不正のノードは罰せられ、バリデーターは報酬を得ることになります。

もし7日以内に誰も異議を唱えなければ、取引は合法として確認されます。実際、「詐欺証明」の存在自体が強力な抑止力となり、ノードの悪行が極めて稀な状況となっています。

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、潜在的な中央集権リスクです。

ZKロールアップ

OP-Rollupsとは異なり、ZK-Rollupsはデータを送信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行いますが、正式に送信する前に有効性証明を計算する必要があります。

ZK技術は既に存在していますが、ブロックチェーンにおける応用により新たな活力を得ています。ブロックチェーンは複雑性をスマートコントラクト内に制限できるため、検証プロセスがより分散化され、信頼性が高まります。

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論理回路図にコンパイルする必要があることにあります。そして、暗号計算を通じて迅速に検証可能な結果を生成します。このプロセスには通常、専用のコンパイラと検証器が必要です。

レイヤー2のコスト

L2ネットワークはL1上でのユーザーのインタラクションコストを削減することを目的としていますが、それ自体にもコストが存在します。

OP-Rollupsのコストは主に2つの側面から来ています：圧縮された取引データをL1に提出する費用と、L2ノードの運営コストです。幸いにも、イーサリアムのEIP-4844プランはL2とメインネットのインタラクションコストを大幅に削減しました。しかし、ノードを維持するために必要な大量のロック資金は、機会コストの損失を引き起こす可能性があります。

ZK-Rollupsの主なコストは、ゼロ知識証明を生成するために必要な大量の計算リソースと専用ハードウェアから来ています。同時に、それはデータをチェーンに送信するための取引手数料も負担する必要があります。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する可能性があります。

まとめ

OP-RollupsとZK-Rollups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EIP-4844などのアップグレードの実施により、L2のデータ公開コストが大幅に削減され、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を促進します。