文:キリアン・アレックス

翻訳：白話ブロックチェーン

長い間、ブロックチェーン技術のスケーラビリティの解決策は常に論争の的でした。広く知られているように、ブロックチェーンネットワークの拡張に伴い、取引数（TPS）が重要な問題となっています。現在、ビットコインやイーサリアムなどの主要なブロックチェーンは、必要な取引量を処理するには容量が不足しています。

例えば、ビットコインは約7トランザクションを1秒で処理し、イーサリアムは約15トランザクションを処理します。一方、Visaは平均して1,700トランザクションを1秒で処理しています。拡張解決策がないと、ブロックチェーンは従来の金融システムと競争し、大規模な採用を実現することはできません。

では、実際の取引コストを見てみましょうか？

実際の状況も同様です...ブロックチェーンを利用する人が増えるにつれて、取引手数料が非常に高額になり、ピーク時にはユーザーの邪魔になり、小額取引が現実的でなくなります。例えば、2020年と2021年のDeFiブームの間、イーサリアムのガス料金が急騰し、小額の取引でも非常に高額になりました。

では、この問題をどのように解決すればよいのでしょうか？この問題に対処するために、拡張ソリューションを導入することで解決します。

拡張ソリューションは、ブロックチェーンネットワークの容量と効率を向上させ、より高い取引量を処理するための技術です。拡張ソリューションの主な目標は、ネットワークのスループットを向上させることであり、つまり秒間取引数（TPS）を増やすことであり、同時にセキュリティ、分散化、コスト効率を維持または改善することです。

拡張ソリューションは、取引コストをドロップさせるために非常に重要であり、ブロックチェーン技術をより広範なユーザーに受け入れられるようにし、日常的な使用に使用することができます。遅い取引時間と高額な費用はユーザーエクスペリエンスを低下させ、新規ユーザーの参加を妨げ、分散化アプリケーション（DApps）の利用可能性を制限します。

ユーザーの引き留めと獲得のために、ブロックチェーンネットワークはシームレスで高速かつコスト効果の高い取引を提供する必要があります。これは効果的なスケーリングソリューションによって実現できます。

今日は、我々は異なるネットワークがこれらの課題にどのように対処するか、特にイーサリアム上のzkロールアップとソラナ上のzk圧縮を比較します。これらの2つの技術は両方とも拡張性を向上させることを目的としていますが、それぞれが異なる方法でこの目標を達成しており、それぞれのエコシステムのユニークな設計思想と優先事項を反映しています。

1、ZKロールアップとは何ですか？

ZKロールアップは、L2拡張ソリューションの一種であり、計算と状態をオフチェーンに移動し、同時にトランザクションデータをバッチでオンチェーンに保存することで、ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させます。

それらは、実際のデータを漏洩せずに、これらのパッケージ化された取引の有効性を証明するために、ゼロ知識証明と呼ばれる暗号学的証拠を利用しています。 これにより、イーサリアムのメインネットの安全性を維持しながら、サイドチェーン上でより高速かつより安価な取引を実現することができます。

それらはどのように動作しますか？

セキュエンサはトランザクションをブロックチェーン外でバッチ処理します。

シーケンサーは、すべての詳細を明らかにすることなくトランザクションの有効性を検証するコンパクトな暗号証明であるzk-SNARK(Concise Non-Cryptographic Proof of Knowledge)証明を生成します。

証明と取引データはイーサリアムのメインネットに提出され、誰もがメインネットで証明を検証し、取引の有効性を保証できます。 紛争が発生した場合、誰もがオンチェーンで元の取引データを提出して決済を行うことができ、これによってイーサリアムの強力なセキュリティが活用されます。Rollupには、バンドルされた取引の正確性を検証するための暗号化証明（具体的にはゼロ知識証明）が含まれています。イーサリアムネットワークは、これを証明するだけでなく、各取引を検証する必要がなくなり、計算負荷が大幅に減少します。取引はオフチェーンでRollupにグループ化されます。集約取引の有効性を確認するためにゼロ知識証明が生成されます。証明と最小限の要約データがイーサリアムのメインネットに提出されて検証されます。検証が成功した後、イーサリアムのメインネット上の状態が更新され、Rollup取引が反映されます。

2、ZK圧縮とは何ですか?

ZK圧縮は、Solanaブロックチェーン上でデータストレージコストを削減するための技術であり、データのプライバシーを保持しながら、圧縮データの「指紋」（ハッシュ）のみをオンチェーンで保存します。

ZK Compressionの「ZK」は、ゼロ知識を表しており、圧縮データのプライバシーが保護されていることを示しています。この方法は、オンチェーンに保存する必要があるデータ量を大幅に減少させ、開発者のストレージコストを削減します。

ZK Compressionはどのように完全に機能するのですか？

ZK Compression は、Solana 上の状態コストを低減するためにゼロ知識（ZK）技術を利用します。これは、ブロックチェーン上でデータ（口座残高やスマートコントラクトの格納など）を保存および維持するコストを指します。

以下はその動作原理の詳細な分解です:

各アカウントのデータは、ユニークなハッシュ値に圧縮されます。このハッシュ値には、アカウント情報だけでなく、その状態ツリー内での位置も含まれ、一意性が確保されます。このハッシュ値は、状態ツリーの葉ノードに格納されます。

ステートツリーは、それぞれのノードがその子ノードのハッシュである、Merkleツリーに似たデータ構造です。ステートツリーはすべてのアカウント情報とデータをまとめ、それを状態ルートと呼ばれるトップレベルのハッシュ値に圧縮します。

状態ルートは状態ツリーのトップレベルハッシュ値であり、ブロックチェーン上に保存されています。このルートは状態ツリー全体の指紋として、ツリー内のすべてのデータの完全性と整合性を保証します。

詳細なアカウントデータは直接ブロックチェーンに保存されません。代わりに、より安価なSolanaの台帳スペースに呼び出しデータとして保存されます。状態のルートといくつかの基本的なメタデータのみがオンチェーンで保存され、ストレージコストを大幅に低減しながらデータの安全性を維持しています。

データの完全性と真実性を確保するため、ZK Compressionはゼロ知識証明（ZK-proofs）を使用しています。これらの証明は、データの正確性と完全性を検証し、実際の内容を明らかにせず、圧縮されたデータでも安全性と検証可能性を維持することを保証します。

ZK圧縮は、L2ソリューションではなく、Solanaのデータストレージの効率を向上させるアップグレードですので、ご注意ください。

ZK Compression は、L2 のロールアップソリューションとは異なります。なぜなら、ZK Compression ではトランザクションの実行と状態の保存が直接第1層（L1）のチェーン上で行われるからです、つまり Solana 上で行われます。

主な違いは、実行と状態の管理の場所です。zk Rollupsでは、これらのプロセスは補助チェーンで行われ、定期的にメインのL1チェーンにコミットと証明が送信されます。一方、ZK Compressionは実行と状態をSolana自体に保持し、別のチェーンではありません。

この根本的な違いは、ZKロールアップがスケーラビリティを向上させるために一部のプロセスを第2レイヤーに移す一方で、ZK圧縮はデータストレージを最適化するためにメインブロックチェーン上で直接実行を作成しないことを意味します。

3、二者の違い

zk Rollupsとzk Compressionの主要な違いは、イーサリアムとSolanaで、それらがブロックチェーンの拡張性を向上させ、データストレージを最適化する方法に本質的に現れています。

1. 実行とステータス管理:

zkロールアップ：取引の実行と状態の保存は、Ethereumメインネットワークとは別の補助チェーンで行われます。この補助チェーンは定期的にEthereumメインネットワークにコミットメントとプルーフを送信します。

zk Compression：すべての取引実行と状態の保持は、Solanaチェーン上の第1レイヤー（L1）で直接行われます。ここでは、独立したサブチェーンは関与していません。

2）オンチェーンデータ処理：

zkロールアップ：暗号化証明と最小限の要約データのみを提出して、イーサリアムのメインネットで検証されます。この方法により、メインネットの計算負荷を最大限に減らすことができます。

zk Compression：Solanaブロックチェーン上で圧縮データの「指紋」（ハッシュ）と対応するZKプルーフのみを保存します。これにより、オンチェーンでのデータ量が大幅に削減され、ストレージコストが削減されます。

3）プライバシーと完全性:

zkロールアップ：zk-SNARK（概要非暗号学的知識の証明）を使用して、トランザクションの有効性を保証し、詳細なトランザクションデータを漏洩しない方法。この方法は、イーサリアムメインネットのプライバシーを保護しながら安全性を確保します。

zk 圧縮：データの圧縮と ZK 証明を組み合わせ、ブロックチェーンのストレージを最適化し、圧縮データの完全性を数学的に証明します。解凍後のデータが元のデータと一致し、内容を明らかにせずにプライバシーを保護します。

4)ソリューションの性質:

zk Rollups：第2層（L2）の拡張ソリューションと見なされ、取引の実行と状態管理をサブチェーンに移動することで、スケーラビリティが向上し、メインネットのコストが低減されます。

zk Compression：第2層のロールアップソリューションに分類されず、むしろSolanaの第1層のオンチェーンでデータの保存効率を向上させるアップグレードです。これにより、ストレージコストを最適化し、独立した実行レイヤーを導入する必要がありません。

4. おわりに

上記のように、これら2つの拡張方法は、ブロックチェーンネットワークの核心原則を維持しながら、ネットワークの持続的な成長を確保するためのバランス方法を重視しています。

この点で、ソラナは先進的なスケーリングソリューションの採用で大きな成果を上げ、ブロックチェーン業界の広範な採用とイノベーションの道を切り拓きました。