ZK-Revolution:2024年のゼロ知識証明暗号プロジェクトのパノラマ分析

パスワードを知っていることを秘密を明かさずに証明できると想像してみてください。これがゼロ知識証明(ZKP)の微妙さです。 ブロックチェーン分野における革命的な技術として、ZKPはプライバシー保護とネットワーク拡大の未来を再構築しています。 2024年に入るにあたり、この技術は研究室から主流のアプリケーションへと移行し、新たな暗号化の波を牽引しています。

ZKPが注目を集めている主な理由は、プライバシーとスケーラビリティという2つの主要なブロックチェーン問題を同時に解決している点にあります。 データセキュリティがますます重要視される世界において、効率的でスケーラブルなブロックチェーンソリューションの必要性はますます切実に求められています。 2024年には、ZKP技術を用いた暗号プロジェクトの急速な拡大が、この技術がブロックチェーンエコシステム全体を根本的に変えることを示唆しています。

ゼロ知識証明の核心論理

ゼロ知識証明は、一方の当事者(証明者)が別の当事者(検証者)に対して、その陳述自体の情報を明かさずに真であることを証明できるようにします。 このプロセスは、以下の3つの重要な属性に依存しています。

  • 完全性:証明者の命題が真であれば、検証者は納得しなければなりません
  • 信頼性もし命題が偽であれば、たとえ欺瞞的な証明であっても検証者を欺くことはほぼ不可能です
  • 情報漏洩ゼロ:検証者は声明の真正性のみを知り、追加情報は受け取りません

ブロックチェーンアプリケーションにおいて、ZKPの価値は2つの側面に反映されています。 まずはプライバシー強化で、ユーザーは取引の詳細を漏らさずに資金を移動できます。 二つ目はネットワーク効率です。zkロールアップのような仕組みにより、複数のトランザクションを一つの証明にまとめてチェーンに提出できるため、データ負荷を大幅に軽減できます。

有名な「アリババ洞窟」の例えを借りれば、証明者は観察可能な行動(例えば正しいドアから出るなど)によって秘密があることを証明できますが、その秘密自体は決して明かされません。 これは理論的な概念に過ぎず、セキュリティ検証や本人認証など多くの実用シナリオで応用されています。

ブロックチェーンにおけるZKPの実用的応用

ZKPは、ブロックチェーンアプリケーションのプライバシーとセキュリティのメカニズムを複数の分野で変革しています。

1. 金融プライバシー層 ZcashのようなプライバシーコインはZKPを使って、送信者、受取人、送金金額を隠しつつ、取引の有効性を維持し、「見えない資金」を可能にします。

2. ネットワーク拡張スキーム zkSyncやStarkWareのようなプロジェクトでは、zk-Rollups技術を使ってオフチェーン取引をパッケージ化・検証し、チェーン上に投入することでメインネットへの負担を大幅に軽減し、取引を迅速化しています。

3. 投票制度 ZKPは投票の匿名性を確保しつつ、有権者が自分の票が集計されたことを証明できるようにし、プライバシー保護と透明性の維持を両立させます。

4. パスワードレス認証 ユーザーはパスワードを送信せずに本人を証明でき、中間者攻撃を防ぎ、オンラインセキュリティを向上させます。

5. サプライチェーンのトレーサビリティ 企業はサプライヤー情報や製造過程の機密性を開示することなく、製品が環境基準を満たしていることを示すことができます。

6. プライバシースマートコントラクト Aleph ZeroやMina Protocolのようなプラットフォームは、契約締結時に特定の入力と出力を機密に保つ方法を模索しており、これは企業向け企業向け企業向けアプリケーションにおいて重要です。

2024年の主要なZKP暗号プロジェクト

CoinGeckoのデータによると、2024年5月初旬時点で、約40件のZK関連プロジェクトが総時価総額211億ドルを超えています。 ここでは、その中でも特におすすめのいくつかをご紹介します:

Polygon Hermez:イーサリアムのスケーリングエンジン

Polygon HermezはEthereum上に構築された分散型スケーリングソリューションで、ZKロールアップ技術を使用しています。 このプロジェクトは元々Hermez Networkと呼ばれていましたが、Polygonに買収された後、エコシステムの重要なインフラとなりました。

このプロジェクトの革新は、ZK証明を用いて数百件の取引を一つに圧縮し、ガスコストを大幅に削減(90%以上節約)し、取引スループットを向上させる点にあります。 システムの複雑さを低減しつつセキュリティを維持するための効率性証明(PoE)コンセンサスメカニズムを採用しています。

ZK証明の技術的難しさは一般開発者をためらわせるかもしれませんが、Polygon Hermezは拡大するユーザー層に対応するため、この技術をよりアクセスしやすくするために取り組んでいます。

Immutable X(IMX):NFT取引におけるパフォーマンスの突破口

Immutable XはStarkWareのStarkExエンジンを活用し、NFT発行と取引に高速アクセスを提供します。 ZKロールアップ技術により、プラットフォームはイーサリアムのセキュリティを損なうことなく大規模な取引を処理できます。

最新のデータによると、Immutableの流通時価総額は約1億9600万ドルですその主な利点はミリ秒の確認速度とガス料金ゼロです。 これにより、Web3ゲームやNFTマーケットプレイスに理想的となっています。

しかし、ZK技術の複雑さは開発者にとって学習曲線を生む可能性があります。

Minaプロトコル(MINA):最も軽量なブロックチェーン

Mina Protocolは、その革命的なサイズの利点で際立っており、チェーン全体をわずか22KBで検証可能です。 これはzk-SNARKs技術によって実現されており、ブロックチェーン状態を微小な暗号証明に圧縮します。

MINAの現在の流通時価総額は約9,862万ドルです。 このプロジェクトは、Ouroboros Samisikaというプルーフ・オブ・ステーク(Proof of Stake)メカニズムを用いており、従来のPoWシステムよりもはるかに少ないリソースを消費します。 最近のアップデートにはノードパフォーマンス最適化や、オフチェーン計算を可能にしスマートコントラクトのプライバシー強化を実現するzkAppsの開始が含まれます。

dYdX(DYDX):デリバティブ取引のためのプライバシースキーム

分散型デリバティブ取引プラットフォームであるdYdXは、StarkWare技術に基づくレイヤー2ソリューションへ移行中です。 zk-STARKを使えば、プラットフォームは信頼設定を必要とせずに高いスケーラビリティとセキュリティを実現しており、これはzk-SNARKsに比べて大きな利点です。

DYDXの流通時価総額は1億3,970万ドルです。 バージョン4.0では、Cosmos SDKベースのdYdXチェーンが導入され、サブアカウントの出金制限などのリスク管理機能が追加されました。

欠点は、非技術ユーザーに閾値があり、ユーザーが自分の資産を管理する必要があるため、運用リスクが高まることです。

ループリング(LRC)はEXの拡張的な基盤:D

LoopringはEthereumを基盤としたレイヤー2プロトコルであり、ZK-Rollupsを通じてDEXや決済プラットフォームの拡張を可能にします。 その最大の特徴は、数百件のトランザクションを単一のトランザクションに集約でき、ガス手数料や処理時間を大幅に削減でき、ピーク時のスループットは2000 TPSを超えることです。

LRCの流通市場価値は約6,981万ドルです。 プロトコルが導入した「リングマイナー」メカニズムは、AMMと従来の注文簿モデルの両方をサポートする注文マッチングと実行を促進します。

明らかな利点があるにもかかわらず、Loopringの一般ユーザー向けの技術的要件は依然として普及のボトルネックとなっています。

Horizen(ZEN):プライバシーとdAppsの組み合わせ

HorizenはZcashフォークから生まれましたが、より大きな野望を持っていました。プライバシーコインの機能を提供するだけでなく、メッセージング、公開、dAppsをサポートする完全なプライバシーインフラを構築することです。 そのノードアーキテクチャは、フルノード、セキュアノード、スーパーノードで構成されており、それぞれ異なる役割を持っています。

EONサイドチェーンは初めてEVM互換のプライバシー体験を実装し、DeFiプロジェクトのカストディ能力を拡大しています。 規制の圧力にもかかわらず、HorizenはDAOおよびサイドチェーンの能力アップグレードを推進し続けています。

Zcash(ZEC):プライバシーコインの先駆者

2016年のローンチ以来、Zcashはzk-SNARKs技術を通じて真の金融プライバシーを提供しており、送信者、受取人、送金金額を隠しています。 SproutからCanopyへのアップグレードにより、取引効率とプライバシー機能が継続的に向上しています。

ZECの流通市場価値は73.3億ドルに達します。 2019年のHalo技術の導入は転換点となり、信頼設定の必要性をなくし、ネットワークのセキュリティとスケーラビリティを向上させました。

プライバシーは強力ですが、規制の監視や技術的な複雑さがその採用に影響を与えることがあります。

ワールドコイン(WLD):バイオメトリクスとブロックチェーンの融合

サム・アルトマンが共同設立したWorldcoinは、虹彩スキャン装置「Orb」を通じてWorld IDのデジタルIDを作成し、その後WLDトークンを発行します。 このプロジェクトでは、認証プロセス中にZKPを用いてプライバシーを確保し、ユーザーは生体認証を漏らさずに人間の身元や独自性を証明できます。

具体的には、統合されたセマフォルプロトコルにより、ユーザーは身元を明かさずにグループメンバーであることを証明できるため、投票のようなプライバシーに敏感な場面に適しています。

しかし、このプロジェクトはバイオデータのプライバシー問題、スマートコントラクトの中央集権的管理疑惑、そして世界的な規制の不確実性といった課題に直面しています。 その将来の成功か失敗かは、そのプライバシー保護と規制への適応性にかかっています。

Marlin(POND):オフチェーン計算のための信頼エンジン

Marlinプロトコルは複雑なアルゴリズムのオフチェーン実行を最適化しつつ、オンチェーンのセキュリティを維持します。 分散型コプロセッサネットワークは高速データ処理、ブロックチェーン履歴への露出、Web 2.0 APIをサポートしています。

ZKPとTrusted Execution Environment(TEE)を組み合わせてオフチェーン計算結果を検証することで、MarlinはSolidity、C++、Rust、Goなどの多言語開発をサポートしています。 PONDトークンはステーキングに使われ、ノードが適切に行動するよう促しています。

PONDの流通市場価値は約3,290万ドルです

Aleph Zero(AZERO):エンタープライズグレードのプライバシーブロックチェーン

Aleph Zeroはハイブリッドコンセンサス(PoS+DAG)を採用し、高スループットと低コストを実現し、そのLiminalプライバシー層とZKPおよび多者セキュアコンピューティング(sMPC)を組み合わせることで、エンタープライズアプリケーションにエンドツーエンドのプライバシーを提供します。 このプラットフォームはプライベートスマートコントラクトをサポートしており、機密取引を必要とする企業に最適です。

技術的な課題とリスク要因

有望な展望がある一方で、ZKPは大きな障害にも直面しています。

1. 複雑さを達成する ZKPの開発には暗号学の深い基盤が必要であり、障壁が低いとシステムの脆弱性が生じる可能性があります。

2. コストを計算する ZKPの生成は計算コストが高く、特に複雑な証明は高頻度取引の場面での競争力を損なう可能性があります。

3. 信頼設定の脆弱性 zk-SNARKは信頼設定フェーズを必要とし、パラメータが侵害されると偽造証明につながる可能性があります。

4. スケーラビリティの制限 ZKP実装自体のスケーラビリティもまだ改善が必要であり、大規模アプリケーションには技術的なボトルネックも存在します。

5. 統合の難しさ ZKPを既存システムに統合するには、ネットワークプロトコルの変更やインフラのリファクタリングが必要であり、これは膨大なエンジニアリング作業量です。

6. 規制の曖昧さ ZKPの匿名性は、特に高い財務透明性を求める法域で厳格なAML規制を引き起こす可能性があります。

ZKテクノロジーの展望と進化

将来的にZKPプロジェクトの開発に広い余地があります。 継続的なイノベーションにより、ブロックチェーンのプライバシーとスケーラビリティが強化され、大規模アプリケーションをサポートするユーザーフレンドリーなZKPシステムの開発への注力が移る可能性があります。 zk-STARKやzk-SNARKのような革新は、セキュリティを犠牲にすることなく取引速度を大幅に向上させることが期待されています。

最も期待されている方向性はクロスチェーンプライバシー層の開発であり、異なるブロックチェーン間の安全かつプライベートな取引を支援し、ブロックチェーンアプリケーションの境界を大幅に拡大します。 このような画期的な進展は、ネットワークにおける機密データの取り扱い方法を革命的に変え、ZKPを将来のセキュリティインフラの基盤となる可能性があります。

全体的な感想

ゼロナレッジ証明技術がブロックチェーンの風景に与える可能性は大きいです。 より安全でプライベートかつスケーラブルなアプリケーションを提供することで、ZKPは次世代のブロックチェーンイノベーションの基盤を担っています。 技術が成熟する中で、この分野の進捗を追跡することは、すべてのブロックチェーンおよびプライバシー技術のプレイヤーにとって極めて重要です。 ZKP技術を採用するプロジェクトは、デジタルプライバシーとブロックチェーン効率化の未来の方向性を示してくれるでしょう。

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