## なぜEthereumはスケーリングを必要とするのかEthereumは分散型アプリケーションの主要プラットフォームとなっていますが、ネットワークの急速な成長により予測可能な問題、すなわち過負荷が生じています。ユーザー数が増えると、手数料は指数関数的に上昇し、取引の承認時間も遅くなります。Ethereum 2.0は解決策を約束していますが、段階的に導入されており、時間を要します。そこで登場するのがレイヤー2ネットワーク、特にZKロールアップです。これは、メインネットを完全に書き換えることなく、ブロックチェーンのスループットを根本的に改善できる技術です。## ZKロールアップとは何か、なぜ効果的なのかZKロールアップ(をご存知ですか？これはZero-Knowledge rollups)の略称で、スケーリングソリューションです。メインネット外で多数の取引を処理し、その正確性を暗号学的に証明した圧縮データだけをEthereumに送信します。これは、混雑した都市の迂回路のロジックに似ており、メインの交通は中心部を避けつつも、各車両は管理下にあります。この仕組みは、ゼロ知識証明(（ZKPs)）と呼ばれる暗号技術によって動作します。ZKPsは、各取引の詳細を明かすことなく、複数の操作の整合性を検証できる証明です。ZKPsの三つの主要な特性は、完全性、正確性、プライバシー保護であり、安全性を保証します。### ZKロールアップのアーキテクチャシステムは二つのコンポーネントから構成されます。1. **メインネット (Layer 1)** — Ethereum上のスマートコントラクトがルールを設定2. **オフチェーンの仮想マシン (Layer 2)** — ここで大部分の取引が行われるプロセスは、取引をオフチェーンで実行し、その正確性を暗号証明で証明します。その証明をバリデーターに送信し、メインネットで検証します。結果として、取引処理は高速化し、手数料は低下、ネットワークはより自由に動きます。## ZKロールアップのメリットと他の選択肢との比較レイヤー2ソリューションについて語るとき、多くの場合、ZKロールアップはOptimistic Rollupと比較されます。主な違いは次の通りです：Optimistic Rollupはデフォルトで取引を正しいとみなし、異議申し立て期間中に検証します(（異議申立期間)）、一方、ZKロールアップは各操作を暗号学的に検証します。つまり、- **即時確定性** — 異議申立期間を待つ必要なし- **経済的前提なし** — 「善意のバリデーター」前提はなく、数学だけ- **プライバシーの向上** — 操作の詳細は証明内に暗号化- **エコフレンドリー** — メインネットの計算負荷が少ない- **普遍的なスケーラビリティ** — どんなアプリケーションにも有効さらに、ZKロールアップはメインチェーン上のデータ量を大幅に削減し、ネットワーク負荷も軽減します。これは長期的なエコシステムの持続性にとって重要です。## 主要なエコシステムプロジェクト：リーダーからイノベーターへZKロールアップの分野は急速に進化しています。注目すべきプロジェクトは次の通りです。### Manta Network (Manta Pacific)**MANTAの時価総額**：$33.82M | **ローンチ**：2023年9月 (テストネット) | **トークン**：MANTA (ガバナンス、ステーキング、手数料)Manta NetworkはDeFiにおけるプライバシー取引の専門家です。zk-SNARKsを用いて操作の詳細を暗号化しつつ、その検証性を維持します。ローンチ後短期間でCoinbaseのBaseを抜き、EthereumのLayer 2解決策の中でブロックされた資産額で第4位となりました。Mantaの特徴は、すべてのDeFiアプリにプライバシー層を作ることにあり、競合にはない機能です。### Linea**LINEAの時価総額**：$107.32M | **ローンチ**：2023年8月 | **トークン**：LINEA (開発中)Lineaは、オフチェーンで操作を処理し、それらをzk-SNARKsを通じてEthereumに検証させる仕組みです。開発者にとって使いやすさに重点を置き、コードを書き換えることなくEthereumアプリを迅速に展開できる点が魅力です。主な特徴は、スケーラビリティと高速性により高いスループットを実現していることです。### Polygon zkEVMPolygonエコシステムの一部で、EVM互換の環境を用いてトランザクションをオフチェーンで処理し、その証明をメインネットで検証します。最大の利点は、Ethereumのツールやスマートコントラクトと完全に互換性があり、開発者の移行がほぼ無痛で行える点です。### Starknet**STARKの時価総額**：$396.53M | **ローンチ**：2022年2月 | **トークン**：STRKSTARKs(（Scalable Transparent Arguments of Knowledge)）を基盤としています。STARKsの最大の利点は、信頼設定不要であり、量子コンピュータに対しても耐性があることです。Starknetは、あらゆるスマートコントラクトに対応できる汎用計算をサポートします。### zkSync EraMatter Labsによる開発で、zkRollupを用いてオフチェーンの操作を処理し、一つの証明にまとめます。低手数料と高スループットを重視し、EVM互換性を維持しているため、Ethereumのコントラクトを書き換えずに直接実行可能です。### Scroll**ローンチ**：2023年10月 (ブリッジ展開) | **トークン未発行**zk-SNARKsを用いて高いスループットと最小遅延を実現。DeFiアプリや高頻度取引に最適化されており、Ethereum Virtual Machineと完全互換です。### Aztec Protocol**ローンチ**：2017年 | **ネイティブトークンなし**公開・プライベートのハイブリッド実行モデルが特徴です。プライバシーはオプションであり、秘密裏の取引や匿名投票の可能性を開きます。専用のプログラミング言語「Noir」を開発し、ゼロ知識型のプライベートdAppsの作成を容易にしています。### ZKFair**ZKFの時価総額**：おおよそ$163M (公開時点のレート) | **ローンチ**：2023年12月ZKロールアップを基盤としたDEXで、公正な取引執行に焦点を当てています。最大の特徴はフロントランニング防止機能で、多くの分散型取引所が抱える問題を解決します。ZK証明を用いて操作を処理し、それらをまとめてEthereumに送信します。### DeGate V1**時価総額**：$21.14M | **ローンチ**：2022年9月 | **トークン**：DGZK Rollupを基盤とした分散型取引所で、スリッページ最小化と低コスト化を追求。オフチェーンでの操作をZK証明でパッケージ化し、Ethereumに送信します。### ZetaChain**時価総額**：$80.78M | **ローンチ**：2021年2月ZK Rollupsを用いてブロックチェーン間のユニバーサルブリッジを目指す。zk-SNARKsを使い、一つのネットワークの取引を検証しながら、他のネットワークのデータを明かさずに済ませる。クロスチェーン機能と相互運用性に特化しています。### Taiko**ローンチ**：2024年1月 (テストネット) | **資金調達**：$37 百万円ZK-EVMとZKロールアップを用いて、Ethereumと完全互換のLayer 2プロトコルを構築。Taikoの革新は、「based」シーケンサーのアーキテクチャで、シーケンスはネットワークLayer 1自体が管理します。これにより、他のロールアップに存在する単一障害点や検閲の問題を解決します。## ZKロールアップが直面する課題将来性がある一方で、技術にはいくつかの課題もあります。- **暗号技術の複雑さ** — 実装と維持には高度な専門知識が必要- **取引タイプの制約** — すべての操作が同じ効率的ではない- **データの可用性の重要性** — データ管理の信頼性が全体の整合性に影響- **証明の計算コスト** — 暗号証明の作成には大量の計算資源が必要- **管理と分散化** — 改善の決定は民主的かつ安全に行う必要- **経済的持続性** — コスト削減を目的としつつも、運用コストは高くなる可能性## ZKロールアップの未来：実験から普及へZKロールアップの研究は、複雑さの軽減とEthereumとの深い統合に向かって進んでいます。証明の最適化や流動性の断片化問題の解決、分散化の促進に取り組む研究グループもあります。安定した資金調達とチーム間の協力が続けば、ZKロールアップは高速・経済的・安全なブロックチェーンアプリケーションの基盤となる可能性があります。## まとめZKロールアップは単なる技術的改善ではなく、スケーリングのパラダイムシフトです。メインチェーン外で操作を処理しつつ、暗号学的に検証可能な状態を維持するこの技術は、次世代のEthereumエコシステムを切り開きます。既存の制約を克服し、大規模な普及を促進することで、ブロックチェーン技術は世界中の何十億ものユーザーにとってより効率的で安全、かつアクセスしやすいものへと進化していきます。
ZK-ロールアップ on Ethereum: 革新的な技術がスケーラビリティの問題を解決する
なぜEthereumはスケーリングを必要とするのか
Ethereumは分散型アプリケーションの主要プラットフォームとなっていますが、ネットワークの急速な成長により予測可能な問題、すなわち過負荷が生じています。ユーザー数が増えると、手数料は指数関数的に上昇し、取引の承認時間も遅くなります。Ethereum 2.0は解決策を約束していますが、段階的に導入されており、時間を要します。そこで登場するのがレイヤー2ネットワーク、特にZKロールアップです。これは、メインネットを完全に書き換えることなく、ブロックチェーンのスループットを根本的に改善できる技術です。
ZKロールアップとは何か、なぜ効果的なのか
ZKロールアップ(をご存知ですか？これはZero-Knowledge rollups)の略称で、スケーリングソリューションです。メインネット外で多数の取引を処理し、その正確性を暗号学的に証明した圧縮データだけをEthereumに送信します。これは、混雑した都市の迂回路のロジックに似ており、メインの交通は中心部を避けつつも、各車両は管理下にあります。
この仕組みは、ゼロ知識証明(（ZKPs)）と呼ばれる暗号技術によって動作します。ZKPsは、各取引の詳細を明かすことなく、複数の操作の整合性を検証できる証明です。ZKPsの三つの主要な特性は、完全性、正確性、プライバシー保護であり、安全性を保証します。
ZKロールアップのアーキテクチャ
システムは二つのコンポーネントから構成されます。
プロセスは、取引をオフチェーンで実行し、その正確性を暗号証明で証明します。その証明をバリデーターに送信し、メインネットで検証します。結果として、取引処理は高速化し、手数料は低下、ネットワークはより自由に動きます。
ZKロールアップのメリットと他の選択肢との比較
レイヤー2ソリューションについて語るとき、多くの場合、ZKロールアップはOptimistic Rollupと比較されます。主な違いは次の通りです：Optimistic Rollupはデフォルトで取引を正しいとみなし、異議申し立て期間中に検証します(（異議申立期間)）、一方、ZKロールアップは各操作を暗号学的に検証します。つまり、
さらに、ZKロールアップはメインチェーン上のデータ量を大幅に削減し、ネットワーク負荷も軽減します。これは長期的なエコシステムの持続性にとって重要です。
主要なエコシステムプロジェクト：リーダーからイノベーターへ
ZKロールアップの分野は急速に進化しています。注目すべきプロジェクトは次の通りです。
Manta Network (Manta Pacific)
MANTAの時価総額：$33.82M | ローンチ：2023年9月 (テストネット) | トークン：MANTA (ガバナンス、ステーキング、手数料)
Manta NetworkはDeFiにおけるプライバシー取引の専門家です。zk-SNARKsを用いて操作の詳細を暗号化しつつ、その検証性を維持します。ローンチ後短期間でCoinbaseのBaseを抜き、EthereumのLayer 2解決策の中でブロックされた資産額で第4位となりました。Mantaの特徴は、すべてのDeFiアプリにプライバシー層を作ることにあり、競合にはない機能です。
Linea
LINEAの時価総額：$107.32M | ローンチ：2023年8月 | トークン：LINEA (開発中)
Lineaは、オフチェーンで操作を処理し、それらをzk-SNARKsを通じてEthereumに検証させる仕組みです。開発者にとって使いやすさに重点を置き、コードを書き換えることなくEthereumアプリを迅速に展開できる点が魅力です。主な特徴は、スケーラビリティと高速性により高いスループットを実現していることです。
Polygon zkEVM
Polygonエコシステムの一部で、EVM互換の環境を用いてトランザクションをオフチェーンで処理し、その証明をメインネットで検証します。最大の利点は、Ethereumのツールやスマートコントラクトと完全に互換性があり、開発者の移行がほぼ無痛で行える点です。
Starknet
STARKの時価総額：$396.53M | ローンチ：2022年2月 | トークン：STRK
STARKs(（Scalable Transparent Arguments of Knowledge)）を基盤としています。STARKsの最大の利点は、信頼設定不要であり、量子コンピュータに対しても耐性があることです。Starknetは、あらゆるスマートコントラクトに対応できる汎用計算をサポートします。
zkSync Era
Matter Labsによる開発で、zkRollupを用いてオフチェーンの操作を処理し、一つの証明にまとめます。低手数料と高スループットを重視し、EVM互換性を維持しているため、Ethereumのコントラクトを書き換えずに直接実行可能です。
Scroll
ローンチ：2023年10月 (ブリッジ展開) | トークン未発行
zk-SNARKsを用いて高いスループットと最小遅延を実現。DeFiアプリや高頻度取引に最適化されており、Ethereum Virtual Machineと完全互換です。
Aztec Protocol
ローンチ：2017年 | ネイティブトークンなし
公開・プライベートのハイブリッド実行モデルが特徴です。プライバシーはオプションであり、秘密裏の取引や匿名投票の可能性を開きます。専用のプログラミング言語「Noir」を開発し、ゼロ知識型のプライベートdAppsの作成を容易にしています。
ZKFair
ZKFの時価総額：おおよそ$163M (公開時点のレート) | ローンチ：2023年12月
ZKロールアップを基盤としたDEXで、公正な取引執行に焦点を当てています。最大の特徴はフロントランニング防止機能で、多くの分散型取引所が抱える問題を解決します。ZK証明を用いて操作を処理し、それらをまとめてEthereumに送信します。
DeGate V1
時価総額：$21.14M | ローンチ：2022年9月 | トークン：DG
ZK Rollupを基盤とした分散型取引所で、スリッページ最小化と低コスト化を追求。オフチェーンでの操作をZK証明でパッケージ化し、Ethereumに送信します。
ZetaChain
時価総額：$80.78M | ローンチ：2021年2月
ZK Rollupsを用いてブロックチェーン間のユニバーサルブリッジを目指す。zk-SNARKsを使い、一つのネットワークの取引を検証しながら、他のネットワークのデータを明かさずに済ませる。クロスチェーン機能と相互運用性に特化しています。
Taiko
ローンチ：2024年1月 (テストネット) | 資金調達：$37 百万円
ZK-EVMとZKロールアップを用いて、Ethereumと完全互換のLayer 2プロトコルを構築。Taikoの革新は、「based」シーケンサーのアーキテクチャで、シーケンスはネットワークLayer 1自体が管理します。これにより、他のロールアップに存在する単一障害点や検閲の問題を解決します。
ZKロールアップが直面する課題
将来性がある一方で、技術にはいくつかの課題もあります。
ZKロールアップの未来：実験から普及へ
ZKロールアップの研究は、複雑さの軽減とEthereumとの深い統合に向かって進んでいます。証明の最適化や流動性の断片化問題の解決、分散化の促進に取り組む研究グループもあります。安定した資金調達とチーム間の協力が続けば、ZKロールアップは高速・経済的・安全なブロックチェーンアプリケーションの基盤となる可能性があります。
まとめ
ZKロールアップは単なる技術的改善ではなく、スケーリングのパラダイムシフトです。メインチェーン外で操作を処理しつつ、暗号学的に検証可能な状態を維持するこの技術は、次世代のEthereumエコシステムを切り開きます。既存の制約を克服し、大規模な普及を促進することで、ブロックチェーン技術は世界中の何十億ものユーザーにとってより効率的で安全、かつアクセスしやすいものへと進化していきます。