テクニカルディープダイブ
レッスン 3 では、Scroll の技術的なアーキテクチャと操作メカニズムについて説明します。 スクロール ノード、ローラー ネットワーク、ロールアップ コントラクト、ブリッジ コントラクトなどの主要コンポーネントについて説明し、トランザクションの効率とセキュリティを強化する上でのそれらの役割について説明します。 このレッスンでは、送信から証明の生成と検証まで、トランザクションを管理するためのScrollの方法についても説明し、パフォーマンスとセキュリティのバランスをとる戦略を強調します。 さらに、データの可用性やzkEVMの互換性などの技術的な課題を探り、これらの問題に対するScrollのソリューションを概説します。
Scrollのアーキテクチャの概要
Scrollのアーキテクチャは、レイヤー2ソリューションを通じてイーサリアムのスケーラビリティを強化するために戦略的に設計されています。 これには、スクロール ノード、ローラー ネットワーク、ロールアップ コントラクト、ブリッジ コントラクトなど、いくつかの主要コンポーネントが含まれています。 それぞれが、プラットフォーム上で効率的で安全なトランザクション処理を確保する上で極めて重要な役割を果たします。
スクロールノード
スクロールノードは、レイヤー2ネットワーク上のユーザートランザクションのプライマリインターフェイスとして機能します。 これらのトランザクションからのブロックの作成を処理し、イーサリアムメインネットにコミットします。 このノードは、レイヤー1(イーサリアム)とレイヤー2(スクロール)ネットワーク間のブリッジとして機能し、両方のレイヤー間でスムーズなデータとメッセージの送信を保証するため、重要です。 このノードは、シーケンサー、コーディネーター、リレイヤーなどの複数のコンポーネントで構成されており、それぞれがトランザクション処理とブロック形成のさまざまな側面を担当します。
ローラーネットワーク
ローラーネットワークは、スクロールネットワーク上のトランザクションのセキュリティと整合性に不可欠です。 これは、基礎となるデータを明らかにせずにトランザクションの正確性を検証する暗号証明であるゼロ知識(ZK)証明を生成します。 これらの証明は、スケーラビリティを実現しながらプライバシーとセキュリティを維持するために重要です。 このネットワークは、これらのプルーフの生成と検証に協力するさまざまなプルーバーで構成されており、すべてのトランザクションがイーサリアムのルールに準拠していることを確認します。
ロールアップ契約とブリッジ契約
これらのコントラクトは、Scrollのレイヤー2ソリューションの運用フレームワークの基本です。 ロールアップコントラクトは、複数のトランザクションを1つのバッチに集約し、イーサリアムで処理して保存する必要があるデータ全体を削減します。 これにより、トランザクションコストが大幅に削減され、スループットが向上します。 ブリッジコントラクトは、イーサリアムとスクロール間の資産とデータの安全な転送を容易にし、ETH、ERC-20トークン、NFTなどのさまざまな資産をサポートします。 このシステムにより、Scrollはイーサリアムの堅牢なセキュリティ基準を維持しながら、より高い効率レベルで運用することができます。
スクロールの動作メカニズム
Scrollは、高いスループットとイーサリアムメインネットのセキュリティ基準への準拠の両方を保証する洗練されたアーキテクチャを通じてトランザクションを処理します。 ここでは、Scrollがトランザクションを管理し、zkEVMプルーフを生成する方法を順を追って説明します。
トランザクションの送信: ユーザーは Scroll ネットワークにトランザクションを送信します。 これらのトランザクションは、イーサリアム独自のトランザクションプロセッサのように動作するシーケンサーによって収集されますが、レイヤー2レベルで動作します。
ブロックフォーメーション: シーケンサーは、これらのトランザクションをブロックにバッチ処理します。 Scrollは、Go-Ethereum(Geth)の修正版を使用して、確立されたEthereumプロトコルとインフラストラクチャ(Scroll)を継承することで、互換性とセキュリティを確保します。
プルーフ生成: ブロックが形成されると、ローラーネットワークに転送されます。 ここで、RollersはトランザクションのzkEVMプルーフを生成します。 これには、ブロックの実行トレースを回路witnessに変換し、次に、基礎となるデータを明らかにすることなくトランザクションの正しさを主張するzkプルーフに変換することが含まれます(Scroll )。
プルーフ検証とブロックファイナライズ: これらのプルーフはシーケンサーに送り返され、シーケンサーはトランザクションデータとともにイーサリアムメインネットのロールアップコントラクトに送信します。 ロールアップコントラクトは、これらのプルーフを検証し、ブロックを確定する前にトランザクションデータと一致することを確認します(スクロール)。
セキュリティとデータの可用性
Scrollのセキュリティは、機密性の高いトランザクションの詳細を損なうことなく、トランザクションの整合性と正確性を保証するzk-proofsの使用によって維持されます。 Scrollは、イーサリアムのレイヤー1の堅牢なセキュリティモデルを継承しており、より高いトランザクションスループットで動作しながら、攻撃に対する同じレベルの耐性の恩恵を受けています。
データの可用性のために、Scrollはオンチェーンとオフチェーンのメカニズムを組み合わせて使用します。 トランザクションデータは、透明性とセキュリティのためにシーケンサーによってコールデータとしてイーサリアムに投稿されますが、状態のルートとプルーフは、パフォーマンス効率を維持するためにスクロールネットワーク内に保存されます。 このハイブリッドアプローチにより、Scrollはより高速かつ低コストで運用できますが、ブロックチェーン技術の基本である分散化とセキュリティを損なうことはありません。 このアーキテクチャは、標準的なイーサリアムトランザクションのシームレスな実行をサポートするだけでなく、イーサリアム独自のEVMの全機能を備えた複雑なスマートコントラクトやdAppsもサポートします。
Scrollのアーキテクチャと運用メカニズムは、パフォーマンスとセキュリティのバランスをとるための考え抜かれた戦略を示しており、イーサリアムスケーリングソリューションのランドスケープにおいて重要なプレーヤーとなっています。
技術的な課題
Scrollは、多くのブロックチェーンプロジェクトと同様に、セキュリティと分散性を維持しながらイーサリアムをスケーリングする上で、いくつかの技術的課題に直面しています。 以下では、これらの課題のいくつかと、それらに対処するためにScrollが採用している革新的なソリューションについて説明します。
データの可用性とセキュリティ
挑戦： レイヤー 2 ソリューションでトランザクションのセキュリティと整合性を維持しながら、データの可用性を確保することは、重要な課題です。 Scrollのようなzk-Rollupsのコンテキストでは、システムは、イーサリアムのベースレイヤーが提供するセキュリティを損なうことなく、すべての参加者が必要に応じて状態を再構築できるように、すべてのトランザクションデータを利用できるようにする必要があります。
解決： Scroll は、ロールアップ コントラクトとブリッジ コントラクトを組み合わせて使用することで、この問題に対処します。 これらのコントラクトは、すべてのレイヤー2トランザクションデータがコールデータとしてイーサリアムに投稿されるようにする責任があります。 これにより、イーサリアムネットワークがデータを保護するため、データの可用性が確保されるだけでなく、イーサリアムの堅牢なセキュリティモデルを活用してデータの改ざんから保護されます。
スケーラビリティと分散化
挑戦： スケーラビリティと分散化のバランスをとることは、ブロックチェーン技術における永遠の課題です。 スループットの向上には、多くの場合、ネットワークの分散化とのトレードオフが伴い、トランザクションの検証やブロック生成の制御が一元化される可能性があります。
解決： Scrollは、プルーファーの分散型ネットワーク(ローラーネットワーク)を使用してzkプルーフを生成し、イーサリアムネットワーク上で検証します。 このアプローチでは、証明生成プロセスを複数の独立したノードに分散させることで分散性を維持し、単一障害点や制御点を防ぐことができます。
zkEVM の互換性の複雑さ
挑戦： ゼロ知識証明ですべてのイーサリアムトランザクションを実行できるzkEVM互換システムの作成は、非常に複雑です。 この複雑さは、zk-proofが要求する厳しい条件下で、Scroll上のすべての計算が正確かつ効率的に正しいことを証明できるようにする必要性から生じます。
解決： Scrollは、ゼロ知識証明技術の最先端の開発を含む、高度な暗号技術を開発および利用しています。 また、イーサリアムの開発者コミュニティと深く連携し、zkEVMがイーサリアムのEVMと完全に互換性があることを確認しているため、開発者は既存のスマートコントラクトを変更せずにScrollにデプロイできます。 この互換性は、ユーザーによる採用と、より広範なイーサリアムエコシステムとのシームレスな統合に不可欠です。
プルーフ生成効率
挑戦： 特にイーサリアムで一般的な複雑なスマートコントラクトやトランザクションの場合、zkプルーフの生成は計算負荷が高く、時間がかかる可能性があります。 これは、適切に対処しないと、スケーラビリティとユーザーエクスペリエンスに悪影響を与える可能性があります。
解決： Scrollは、ローラーネットワーク内に並列処理技術を実装することで、プルーフ生成を最適化します。 このアプローチでは、複数の証明者が同時に作業して証明を生成するため、処理時間が大幅に短縮されます。 また、Scrollは、GPUやASICなどのハードウェアアクセラレーションオプションを検討し、zkプルーフ生成に関連する時間とコストをさらに削減します。
革新的なソリューションでこれらの課題に対処することで、Scrollはプラットフォームを強化するだけでなく、ブロックチェーン技術のより広い分野にも貢献し、イーサリアムスケーリングソリューションで可能なことの限界を押し広げます。
テクニカルディープダイブ
レッスン 3 では、Scroll の技術的なアーキテクチャと操作メカニズムについて説明します。 スクロール ノード、ローラー ネットワーク、ロールアップ コントラクト、ブリッジ コントラクトなどの主要コンポーネントについて説明し、トランザクションの効率とセキュリティを強化する上でのそれらの役割について説明します。 このレッスンでは、送信から証明の生成と検証まで、トランザクションを管理するためのScrollの方法についても説明し、パフォーマンスとセキュリティのバランスをとる戦略を強調します。 さらに、データの可用性やzkEVMの互換性などの技術的な課題を探り、これらの問題に対するScrollのソリューションを概説します。
Scrollのアーキテクチャの概要
Scrollのアーキテクチャは、レイヤー2ソリューションを通じてイーサリアムのスケーラビリティを強化するために戦略的に設計されています。 これには、スクロール ノード、ローラー ネットワーク、ロールアップ コントラクト、ブリッジ コントラクトなど、いくつかの主要コンポーネントが含まれています。 それぞれが、プラットフォーム上で効率的で安全なトランザクション処理を確保する上で極めて重要な役割を果たします。
スクロールノード
スクロールノードは、レイヤー2ネットワーク上のユーザートランザクションのプライマリインターフェイスとして機能します。 これらのトランザクションからのブロックの作成を処理し、イーサリアムメインネットにコミットします。 このノードは、レイヤー1(イーサリアム)とレイヤー2(スクロール)ネットワーク間のブリッジとして機能し、両方のレイヤー間でスムーズなデータとメッセージの送信を保証するため、重要です。 このノードは、シーケンサー、コーディネーター、リレイヤーなどの複数のコンポーネントで構成されており、それぞれがトランザクション処理とブロック形成のさまざまな側面を担当します。
ローラーネットワーク
ローラーネットワークは、スクロールネットワーク上のトランザクションのセキュリティと整合性に不可欠です。 これは、基礎となるデータを明らかにせずにトランザクションの正確性を検証する暗号証明であるゼロ知識(ZK)証明を生成します。 これらの証明は、スケーラビリティを実現しながらプライバシーとセキュリティを維持するために重要です。 このネットワークは、これらのプルーフの生成と検証に協力するさまざまなプルーバーで構成されており、すべてのトランザクションがイーサリアムのルールに準拠していることを確認します。
ロールアップ契約とブリッジ契約
これらのコントラクトは、Scrollのレイヤー2ソリューションの運用フレームワークの基本です。 ロールアップコントラクトは、複数のトランザクションを1つのバッチに集約し、イーサリアムで処理して保存する必要があるデータ全体を削減します。 これにより、トランザクションコストが大幅に削減され、スループットが向上します。 ブリッジコントラクトは、イーサリアムとスクロール間の資産とデータの安全な転送を容易にし、ETH、ERC-20トークン、NFTなどのさまざまな資産をサポートします。 このシステムにより、Scrollはイーサリアムの堅牢なセキュリティ基準を維持しながら、より高い効率レベルで運用することができます。
スクロールの動作メカニズム
Scrollは、高いスループットとイーサリアムメインネットのセキュリティ基準への準拠の両方を保証する洗練されたアーキテクチャを通じてトランザクションを処理します。 ここでは、Scrollがトランザクションを管理し、zkEVMプルーフを生成する方法を順を追って説明します。
トランザクションの送信: ユーザーは Scroll ネットワークにトランザクションを送信します。 これらのトランザクションは、イーサリアム独自のトランザクションプロセッサのように動作するシーケンサーによって収集されますが、レイヤー2レベルで動作します。
ブロックフォーメーション: シーケンサーは、これらのトランザクションをブロックにバッチ処理します。 Scrollは、Go-Ethereum(Geth)の修正版を使用して、確立されたEthereumプロトコルとインフラストラクチャ(Scroll)を継承することで、互換性とセキュリティを確保します。
プルーフ生成: ブロックが形成されると、ローラーネットワークに転送されます。 ここで、RollersはトランザクションのzkEVMプルーフを生成します。 これには、ブロックの実行トレースを回路witnessに変換し、次に、基礎となるデータを明らかにすることなくトランザクションの正しさを主張するzkプルーフに変換することが含まれます(Scroll )。
プルーフ検証とブロックファイナライズ: これらのプルーフはシーケンサーに送り返され、シーケンサーはトランザクションデータとともにイーサリアムメインネットのロールアップコントラクトに送信します。 ロールアップコントラクトは、これらのプルーフを検証し、ブロックを確定する前にトランザクションデータと一致することを確認します(スクロール)。
セキュリティとデータの可用性
Scrollのセキュリティは、機密性の高いトランザクションの詳細を損なうことなく、トランザクションの整合性と正確性を保証するzk-proofsの使用によって維持されます。 Scrollは、イーサリアムのレイヤー1の堅牢なセキュリティモデルを継承しており、より高いトランザクションスループットで動作しながら、攻撃に対する同じレベルの耐性の恩恵を受けています。
データの可用性のために、Scrollはオンチェーンとオフチェーンのメカニズムを組み合わせて使用します。 トランザクションデータは、透明性とセキュリティのためにシーケンサーによってコールデータとしてイーサリアムに投稿されますが、状態のルートとプルーフは、パフォーマンス効率を維持するためにスクロールネットワーク内に保存されます。 このハイブリッドアプローチにより、Scrollはより高速かつ低コストで運用できますが、ブロックチェーン技術の基本である分散化とセキュリティを損なうことはありません。 このアーキテクチャは、標準的なイーサリアムトランザクションのシームレスな実行をサポートするだけでなく、イーサリアム独自のEVMの全機能を備えた複雑なスマートコントラクトやdAppsもサポートします。
Scrollのアーキテクチャと運用メカニズムは、パフォーマンスとセキュリティのバランスをとるための考え抜かれた戦略を示しており、イーサリアムスケーリングソリューションのランドスケープにおいて重要なプレーヤーとなっています。
技術的な課題
Scrollは、多くのブロックチェーンプロジェクトと同様に、セキュリティと分散性を維持しながらイーサリアムをスケーリングする上で、いくつかの技術的課題に直面しています。 以下では、これらの課題のいくつかと、それらに対処するためにScrollが採用している革新的なソリューションについて説明します。
データの可用性とセキュリティ
挑戦： レイヤー 2 ソリューションでトランザクションのセキュリティと整合性を維持しながら、データの可用性を確保することは、重要な課題です。 Scrollのようなzk-Rollupsのコンテキストでは、システムは、イーサリアムのベースレイヤーが提供するセキュリティを損なうことなく、すべての参加者が必要に応じて状態を再構築できるように、すべてのトランザクションデータを利用できるようにする必要があります。
解決： Scroll は、ロールアップ コントラクトとブリッジ コントラクトを組み合わせて使用することで、この問題に対処します。 これらのコントラクトは、すべてのレイヤー2トランザクションデータがコールデータとしてイーサリアムに投稿されるようにする責任があります。 これにより、イーサリアムネットワークがデータを保護するため、データの可用性が確保されるだけでなく、イーサリアムの堅牢なセキュリティモデルを活用してデータの改ざんから保護されます。
スケーラビリティと分散化
挑戦： スケーラビリティと分散化のバランスをとることは、ブロックチェーン技術における永遠の課題です。 スループットの向上には、多くの場合、ネットワークの分散化とのトレードオフが伴い、トランザクションの検証やブロック生成の制御が一元化される可能性があります。
解決： Scrollは、プルーファーの分散型ネットワーク(ローラーネットワーク)を使用してzkプルーフを生成し、イーサリアムネットワーク上で検証します。 このアプローチでは、証明生成プロセスを複数の独立したノードに分散させることで分散性を維持し、単一障害点や制御点を防ぐことができます。
zkEVM の互換性の複雑さ
挑戦： ゼロ知識証明ですべてのイーサリアムトランザクションを実行できるzkEVM互換システムの作成は、非常に複雑です。 この複雑さは、zk-proofが要求する厳しい条件下で、Scroll上のすべての計算が正確かつ効率的に正しいことを証明できるようにする必要性から生じます。
解決： Scrollは、ゼロ知識証明技術の最先端の開発を含む、高度な暗号技術を開発および利用しています。 また、イーサリアムの開発者コミュニティと深く連携し、zkEVMがイーサリアムのEVMと完全に互換性があることを確認しているため、開発者は既存のスマートコントラクトを変更せずにScrollにデプロイできます。 この互換性は、ユーザーによる採用と、より広範なイーサリアムエコシステムとのシームレスな統合に不可欠です。
プルーフ生成効率
挑戦： 特にイーサリアムで一般的な複雑なスマートコントラクトやトランザクションの場合、zkプルーフの生成は計算負荷が高く、時間がかかる可能性があります。 これは、適切に対処しないと、スケーラビリティとユーザーエクスペリエンスに悪影響を与える可能性があります。
解決： Scrollは、ローラーネットワーク内に並列処理技術を実装することで、プルーフ生成を最適化します。 このアプローチでは、複数の証明者が同時に作業して証明を生成するため、処理時間が大幅に短縮されます。 また、Scrollは、GPUやASICなどのハードウェアアクセラレーションオプションを検討し、zkプルーフ生成に関連する時間とコストをさらに削減します。
革新的なソリューションでこれらの課題に対処することで、Scrollはプラットフォームを強化するだけでなく、ブロックチェーン技術のより広い分野にも貢献し、イーサリアムスケーリングソリューションで可能なことの限界を押し広げます。