## なぜEthereumはZK Rollupsを必要とするのかEthereumは分散型アプリケーション（(dApps)）のエコシステムを支配していますが、重要な課題に直面しています：ネットワークの混雑です。より多くのユーザーがプロトコルに参加するにつれて、取引手数料は急騰し、実行時間は長くなっています。Ethereum 2.0が段階的に進展する一方で、Layer-2ソリューションは即時かつ最も説得力のある解決策として浮上しています。その中でも、ZK Rollupsは革新的な技術として位置付けられ、比類のないパフォーマンスと強化されたセキュリティによりEthereumの真の潜在能力を解き放つことが可能です。## ZK Rollupsの仕組みはどうなっているのか？### 基本的な仕組みZK Rollupsは、Layer-2のスケーラビリティソリューションの一種で、取引速度を大幅に向上させることを目的としています。複数の取引を一つの操作にまとめ、メインネットの負荷を軽減します。効率的な迂回ルートのように考えられ、オフチェーンで取引を処理しつつ、その正当性をEthereum上で保証します。その鍵は、ゼロ知識証明（(zero-knowledge proofs)）の利用にあります。これは暗号学的に強力なツールで、特定の詳細を明かすことなく一連の取引の正当性を証明できるものです。これらの証明は非常にコンパクトで、メインブロックチェーンに保存されるデータ量を劇的に削減し、処理速度を大幅に向上させます。各証明には、完全性、堅牢性、信頼ゼロの3つの重要な特性があり、安全かつ高性能な検証を保証します。### 技術的アーキテクチャZK Rollupは、オンチェーンコンポーネントとオフチェーンインフラを組み合わせたハイブリッドアーキテクチャに基づいています。**Ethereum上のコントラクト層：** スマートコントラクトは、ZK Rollup内の取引ルールを定義し、重要なデータを保持します。**オフチェーン環境：** 取引は隔離された仮想マシン内で実行され、手数料を大きく削減し、処理速度を飛躍的に向上させます。**暗号証明の生成：** ゼロ知識証明が作成され、個別の詳細を公開せずに全体の正当性を証明します。**検証と確定：** この証明はメインネットに提出され、バリデーターがその整合性を確認し、すべてのオフチェーン動作の安全性を保証します。この二層構造により、取引速度は大きく向上し、メインネットの混雑を緩和し、ガス料金も著しく削減されます。## ZK Rollupsの主な利点### 主要なメリット**透明なスケーラビリティ：** 多数の取引を一つの証明に圧縮することで、ネットワークの容量を爆発的に拡大し、オフチェーン処理によるコスト削減を実現。**即時の暗号学的セキュリティ：** 数学的証明により、実際のデータを公開せずに安全性を保証し、他のソリューションの異議申し立て期間と異なり即時の確定性を提供。**スムーズなユーザー体験：** 取引が高速化・低コスト化し、高速処理を求めるアプリケーションにとって大きなメリットとなり、ネットワークの混雑も緩和。**データの完全性維持：** 一部のLayer-2と異なり、ZK Rollupsはオンチェーンのデータ完全性を保持し、透明性と信頼性を高めます。**Ethereumとの互換性：** ほとんどのケースで既存のスマートコントラクトやツールと互換性があり、開発者の導入を容易にします。**環境への良い影響：** 取引効率の向上によりエネルギー消費を大きく削減し、一部はクロスブロックチェーンの相互運用性も促進します。## ZK RollupsとOptimistic Rollups：スケーラビリティの議論ZK RollupsはLayer-2の競合技術であるOptimistic Rollupsと明確に差別化されます。後者はデフォルトで取引の正当性を仮定し、異議申し立てがあった場合のみ検証します。これに対し、ZK Rollupsは各取引を厳格なゼロ知識証明で検証します。**セキュリティの強化：** ZK Rollupsは即時の確定性を提供しますが、Optimistic Rollupsは異議期間を設け、詐欺の検出が可能です。**信頼不要：** ZK Rollupsは仲介者を必要とせず、Optimistic Rollupsは正直なバリデーターに依存します。**プライバシーの向上：** 個々の取引詳細は証明の中に隠されており、Optimistic Rollupsよりもプライバシーが高いです。技術的には複雑ですが、ZK RollupsはEthereumにとってより堅牢で将来性のあるスケーラビリティソリューションです。## ZK Rollupエコシステムの主要プレイヤー### Manta Network (Manta Pacific)**時価総額：** 3366万ドル **ローンチ：** 2023年9月 **ネイティブトークン：** MANTA（ガバナンス、ステーキング、DeFi手数料）Manta NetworkはDeFiのプライバシー取引に焦点を当てています。Layer-2のManta Pacificはzk-SNARKsを用いて完全な秘密性を保証。ローンチ以来、CoinbaseのBaseを抜き、EthereumのLayer-2ネットワークのTVL第4位となっています。zk-SNARKsを活用し、完全にプライベートな取引を可能にします。資産、金額、宛先などの詳細は暗号化されたまま検証可能です。特に、DeFi内でのプライバシーに特化している点が市場での稀有な特徴です。### Linea**時価総額：** 1億604万ドル **ローンチ：** 2023年8月 **ネイティブトークン：** LINEA（ユーティリティ未定）LineaはZK Rollupsを用いて取引の高速化と圧縮を実現。オフチェーンで処理し、zk-SNARKsでまとめて証明をEthereumに提出します。2024年1月にエアドロップキャンペーンを予定していますが、トークン経済の詳細は未確定です。開発者向けのシームレスな統合を重視し、Ethereum上での作成と展開を効率化。スケーラビリティと速度の面で競合他社を凌駕します。( Polygon zkEVM**時価総額：** 最新情報未更新 **ローンチ：** 2023年3月 )メインネットβ### **ネイティブトークン：** MATIC（ガス代・ガバナンス）Polygon zkEVMは、EVM互換の環境内でオフチェーン取引を実行し、その正当性をZK証明で証明します。これにより、既存のEthereumコントラクトとの完全な互換性を確保しています。Polygonのエコシステムの一部として、クロスプロダクトの統合やエコシステムのシナジーを享受。最大の特徴は、Ethereumのツールやスマートコントラクトとの高い互換性です。( Starknet**時価総額：** 3億9211万ドル **ローンチ：** 2022年2月 **ネイティブトークン：** STRK（手数料、ガバナンス、ステーキング）StarkNetはSTARKs（)Scalable Transparent Arguments of Knowledge###）を基盤とした革命的なゼロ知識技術を採用。オフチェーンで取引を処理・検証し、その後Ethereumに公開します。汎用的なスマートコントラクトの実行も可能で、決定的な優位性は、STARKsが極めて高いスケーラビリティと堅牢なセキュリティを提供し、信頼設定不要である点です。さらに、量子攻撃に対しても耐性を持ち、長期的な安全性を確保します。( zkSync Era**時価総額：** TVL ) **ローンチ：** 2023年3月 ###メインネット完全版$555M **ネイティブトークン：** ZKS（手数料・ガバナンス・ステーキング）Matter LabsによるzkSync Eraは、zkRollup技術を用いてスケーラビリティを拡大しつつ、ユーザー体験とEthereum互換性を維持します。取引はオフチェーンで圧縮され、ゼロ知識証明としてまとめてEthereumに提出されます。Ethereumの重要課題である高額な手数料と低いスループットに対処し、完全なEVM互換性を持つことで、既存のEthereumスマートコントラクトを変更なく動作させることが可能です。( Scroll**時価総額：** 6346万ドル **ローンチ：** 2023年10月 **ネイティブトークン：** 現在未発行Scrollは、zk-SNARKsを用いた取引圧縮により、最大のスループットと最小のレイテンシを目指します。オフチェーン実行、集約、オンチェーン検証のループにより高性能を実現。EVM互換性を重視し、既存のEthereumコントラクトの適用を容易にします。特徴は、DeFiや大量取引用途において、取引効率とコスト削減を両立させる点です。) Aztec Protocol**ローンチ：** 2017年 **ネイティブトークン：** 今後発表予定Aztecのハイブリッドモデルは、公開・秘密の両方の契約ロジックを実行可能にし、Ethereumのセキュリティを維持します。秘密性は任意で、プライベート取引や匿名投票など多様な用途に対応。専用のゼロ知識回路言語であるNoirは、ZKアプリの開発を大幅に簡素化します。Aztecは、メインネットローンチ前に完全な分散化を目指し、Ethereumの価値観に沿った運営を行います。### ZKFair**ローンチ：** 2023年12月 **ネイティブトークン：** ZKF（手数料・ガバナンス・報酬分配） **時価総額：** ###ZKFairは、公正な取引とフロントランニング防止に特化したZK Rollup型DEXです。ゼロ知識証明はオフチェーンで処理され、その後Ethereum上で集約されます。最大の特徴は、注文操作の完全な耐操縦性を実現し、真に公平な取引環境を提供する点です。これにより、正当なトレーダーの懸念に応えます。### DeGate V1**ローンチ：** 2022年9月 **ネイティブトークン：** DG（ガバナンス・ステーキング・手数料） **時価総額：** 2114万ドルDeGate V1は、EthereumのLayer-2スケーラビリティを実現するZK Rollupを採用。オフチェーンの取引をまとめてEthereumに提出し、コストと遅延を大きく削減します。特徴は、低スリッページと最小コストを追求したDEXとして、高取引量のトレーダー向けに最適化されている点です。$163M ZetaChain**ローンチ：** 2021年2月 **ネイティブトークン：** ZETA（手数料・ガバナンス・クロスチェーン通信） **時価総額：** 7953万ドルZetaChainは、ZK Rollupsを用いた「ユニバーサルブリッジ」により、クロスブロックチェーン通信を革新。zk-SNARKsは、クロスチェーン取引の正当性を証明しつつ、秘密情報を公開しません。最大の強みは、異なるブロックチェーン間の資産やデータの流動性を高める相互運用性です。ZetaMLは、オフチェーンでスマートコントラクトを安全に実行します。### Taiko**ローンチ：** 2024年1月 ###テストネット###Taikoは、Ethereumエコシステムにおいて、Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine（(ZK-EVM)）とZK Rollupsを用いた、完全に分散化されたLayer-2ブロックチェーンプロトコルを先導します。Ethereumと100%互換性があり、コードの修正なしにEthereumのdAppsを直接展開可能です。Taikoは、開発と成長のために2サイクルの資金調達を行い、アルファテストネットは大きな進展を示し、多くの開発者とバリデーターを惹きつけています。革新的な点は、「シーケンシングに基づく」(based sequencing)アーキテクチャです。従来の中央集権的なシーケンサーに代わり、Layer-1自体にこの役割を委ねることで、単一障害点や検閲のリスクを排除し、Layer-2の価値連鎖を簡素化し、採用の摩擦を低減します。## ZK Rollup技術の課題約束されている一方で、ZK Rollupsは以下の課題に直面しています：**技術的複雑さ：** 高度な暗号技術のため、実装と保守が難しい。**柔軟性の制約：** 一部の取引タイプには制限があり、用途の幅が狭まる可能性。**データ管理：** Rollupのデータ整合性には堅牢なインフラが必要。**証明生成のコスト：** 暗号証明の生成には大量のリソースを要し、ボトルネックとなる。**ユーザー採用：** 大規模な導入にはユーザーの信頼とインフラ支援が不可欠。**ガバナンスモデル：** 分散型かつ透明性のある意思決定フレームワークが必要。**経済的持続性：** 利用者コスト削減の一方で、運用コストも無視できない。## ZK Rollupの未来展望ZK Rollupの未来は徐々に明るさを増しています。研究開発は継続的に進み、技術的な複雑さを軽減しつつ、流動性の断片化に対抗する新たなソリューションも登場しています。エコシステム間の協力と成長を背景に、ZK RollupはEthereumを根本から変革し、高速・低コスト・安全なアプリケーションの時代を切り開く可能性を秘めています。## まとめZK Rollupは、Ethereumのスケーラビリティを根本的に変革する技術革命です。オフチェーンでの取引処理とデータの安全性・完全性を保証しながら、より高性能で持続可能なEthereumエコシステムを実現します。これらのソリューションは、現行の制約を克服し、ブロックチェーンの大規模採用を促進し、その潜在能力を最大限に引き出す道を切り開きます。
ZK Rollups : これらのソリューションはイーサリアムのスケーラビリティをどのように変革しているか
なぜEthereumはZK Rollupsを必要とするのか
Ethereumは分散型アプリケーション（(dApps)）のエコシステムを支配していますが、重要な課題に直面しています：ネットワークの混雑です。より多くのユーザーがプロトコルに参加するにつれて、取引手数料は急騰し、実行時間は長くなっています。Ethereum 2.0が段階的に進展する一方で、Layer-2ソリューションは即時かつ最も説得力のある解決策として浮上しています。その中でも、ZK Rollupsは革新的な技術として位置付けられ、比類のないパフォーマンスと強化されたセキュリティによりEthereumの真の潜在能力を解き放つことが可能です。
ZK Rollupsの仕組みはどうなっているのか？
基本的な仕組み
ZK Rollupsは、Layer-2のスケーラビリティソリューションの一種で、取引速度を大幅に向上させることを目的としています。複数の取引を一つの操作にまとめ、メインネットの負荷を軽減します。効率的な迂回ルートのように考えられ、オフチェーンで取引を処理しつつ、その正当性をEthereum上で保証します。
その鍵は、ゼロ知識証明（(zero-knowledge proofs)）の利用にあります。これは暗号学的に強力なツールで、特定の詳細を明かすことなく一連の取引の正当性を証明できるものです。これらの証明は非常にコンパクトで、メインブロックチェーンに保存されるデータ量を劇的に削減し、処理速度を大幅に向上させます。各証明には、完全性、堅牢性、信頼ゼロの3つの重要な特性があり、安全かつ高性能な検証を保証します。
技術的アーキテクチャ
ZK Rollupは、オンチェーンコンポーネントとオフチェーンインフラを組み合わせたハイブリッドアーキテクチャに基づいています。
Ethereum上のコントラクト層： スマートコントラクトは、ZK Rollup内の取引ルールを定義し、重要なデータを保持します。
オフチェーン環境： 取引は隔離された仮想マシン内で実行され、手数料を大きく削減し、処理速度を飛躍的に向上させます。
暗号証明の生成： ゼロ知識証明が作成され、個別の詳細を公開せずに全体の正当性を証明します。
検証と確定： この証明はメインネットに提出され、バリデーターがその整合性を確認し、すべてのオフチェーン動作の安全性を保証します。
この二層構造により、取引速度は大きく向上し、メインネットの混雑を緩和し、ガス料金も著しく削減されます。
ZK Rollupsの主な利点
主要なメリット
透明なスケーラビリティ： 多数の取引を一つの証明に圧縮することで、ネットワークの容量を爆発的に拡大し、オフチェーン処理によるコスト削減を実現。
即時の暗号学的セキュリティ： 数学的証明により、実際のデータを公開せずに安全性を保証し、他のソリューションの異議申し立て期間と異なり即時の確定性を提供。
スムーズなユーザー体験： 取引が高速化・低コスト化し、高速処理を求めるアプリケーションにとって大きなメリットとなり、ネットワークの混雑も緩和。
データの完全性維持： 一部のLayer-2と異なり、ZK Rollupsはオンチェーンのデータ完全性を保持し、透明性と信頼性を高めます。
Ethereumとの互換性： ほとんどのケースで既存のスマートコントラクトやツールと互換性があり、開発者の導入を容易にします。
環境への良い影響： 取引効率の向上によりエネルギー消費を大きく削減し、一部はクロスブロックチェーンの相互運用性も促進します。
ZK RollupsとOptimistic Rollups：スケーラビリティの議論
ZK RollupsはLayer-2の競合技術であるOptimistic Rollupsと明確に差別化されます。後者はデフォルトで取引の正当性を仮定し、異議申し立てがあった場合のみ検証します。これに対し、ZK Rollupsは各取引を厳格なゼロ知識証明で検証します。
セキュリティの強化： ZK Rollupsは即時の確定性を提供しますが、Optimistic Rollupsは異議期間を設け、詐欺の検出が可能です。
信頼不要： ZK Rollupsは仲介者を必要とせず、Optimistic Rollupsは正直なバリデーターに依存します。
プライバシーの向上： 個々の取引詳細は証明の中に隠されており、Optimistic Rollupsよりもプライバシーが高いです。
技術的には複雑ですが、ZK RollupsはEthereumにとってより堅牢で将来性のあるスケーラビリティソリューションです。
ZK Rollupエコシステムの主要プレイヤー
Manta Network (Manta Pacific)
時価総額： 3366万ドル
ローンチ： 2023年9月
ネイティブトークン： MANTA（ガバナンス、ステーキング、DeFi手数料）
Manta NetworkはDeFiのプライバシー取引に焦点を当てています。Layer-2のManta Pacificはzk-SNARKsを用いて完全な秘密性を保証。ローンチ以来、CoinbaseのBaseを抜き、EthereumのLayer-2ネットワークのTVL第4位となっています。
zk-SNARKsを活用し、完全にプライベートな取引を可能にします。資産、金額、宛先などの詳細は暗号化されたまま検証可能です。特に、DeFi内でのプライバシーに特化している点が市場での稀有な特徴です。
Linea
時価総額： 1億604万ドル
ローンチ： 2023年8月
ネイティブトークン： LINEA（ユーティリティ未定）
LineaはZK Rollupsを用いて取引の高速化と圧縮を実現。オフチェーンで処理し、zk-SNARKsでまとめて証明をEthereumに提出します。2024年1月にエアドロップキャンペーンを予定していますが、トークン経済の詳細は未確定です。
開発者向けのシームレスな統合を重視し、Ethereum上での作成と展開を効率化。スケーラビリティと速度の面で競合他社を凌駕します。
( Polygon zkEVM
時価総額： 最新情報未更新
ローンチ： 2023年3月 )メインネットβ###
ネイティブトークン： MATIC（ガス代・ガバナンス）
Polygon zkEVMは、EVM互換の環境内でオフチェーン取引を実行し、その正当性をZK証明で証明します。これにより、既存のEthereumコントラクトとの完全な互換性を確保しています。
Polygonのエコシステムの一部として、クロスプロダクトの統合やエコシステムのシナジーを享受。最大の特徴は、Ethereumのツールやスマートコントラクトとの高い互換性です。
( Starknet
時価総額： 3億9211万ドル
ローンチ： 2022年2月
ネイティブトークン： STRK（手数料、ガバナンス、ステーキング）
StarkNetはSTARKs（)Scalable Transparent Arguments of Knowledge###）を基盤とした革命的なゼロ知識技術を採用。オフチェーンで取引を処理・検証し、その後Ethereumに公開します。
汎用的なスマートコントラクトの実行も可能で、決定的な優位性は、STARKsが極めて高いスケーラビリティと堅牢なセキュリティを提供し、信頼設定不要である点です。さらに、量子攻撃に対しても耐性を持ち、長期的な安全性を確保します。
( zkSync Era
時価総額： TVL )
ローンチ： 2023年3月 ###メインネット完全版$555M
ネイティブトークン： ZKS（手数料・ガバナンス・ステーキング）
Matter LabsによるzkSync Eraは、zkRollup技術を用いてスケーラビリティを拡大しつつ、ユーザー体験とEthereum互換性を維持します。取引はオフチェーンで圧縮され、ゼロ知識証明としてまとめてEthereumに提出されます。
Ethereumの重要課題である高額な手数料と低いスループットに対処し、完全なEVM互換性を持つことで、既存のEthereumスマートコントラクトを変更なく動作させることが可能です。
( Scroll
時価総額： 6346万ドル
ローンチ： 2023年10月
ネイティブトークン： 現在未発行
Scrollは、zk-SNARKsを用いた取引圧縮により、最大のスループットと最小のレイテンシを目指します。オフチェーン実行、集約、オンチェーン検証のループにより高性能を実現。
EVM互換性を重視し、既存のEthereumコントラクトの適用を容易にします。特徴は、DeFiや大量取引用途において、取引効率とコスト削減を両立させる点です。
) Aztec Protocol
ローンチ： 2017年
ネイティブトークン： 今後発表予定
Aztecのハイブリッドモデルは、公開・秘密の両方の契約ロジックを実行可能にし、Ethereumのセキュリティを維持します。秘密性は任意で、プライベート取引や匿名投票など多様な用途に対応。
専用のゼロ知識回路言語であるNoirは、ZKアプリの開発を大幅に簡素化します。Aztecは、メインネットローンチ前に完全な分散化を目指し、Ethereumの価値観に沿った運営を行います。
ZKFair
ローンチ： 2023年12月
ネイティブトークン： ZKF（手数料・ガバナンス・報酬分配）
時価総額： ###
ZKFairは、公正な取引とフロントランニング防止に特化したZK Rollup型DEXです。ゼロ知識証明はオフチェーンで処理され、その後Ethereum上で集約されます。
最大の特徴は、注文操作の完全な耐操縦性を実現し、真に公平な取引環境を提供する点です。これにより、正当なトレーダーの懸念に応えます。
DeGate V1
ローンチ： 2022年9月
ネイティブトークン： DG（ガバナンス・ステーキング・手数料）
時価総額： 2114万ドル
DeGate V1は、EthereumのLayer-2スケーラビリティを実現するZK Rollupを採用。オフチェーンの取引をまとめてEthereumに提出し、コストと遅延を大きく削減します。
特徴は、低スリッページと最小コストを追求したDEXとして、高取引量のトレーダー向けに最適化されている点です。
$163M ZetaChain
ローンチ： 2021年2月
ネイティブトークン： ZETA（手数料・ガバナンス・クロスチェーン通信）
時価総額： 7953万ドル
ZetaChainは、ZK Rollupsを用いた「ユニバーサルブリッジ」により、クロスブロックチェーン通信を革新。zk-SNARKsは、クロスチェーン取引の正当性を証明しつつ、秘密情報を公開しません。
最大の強みは、異なるブロックチェーン間の資産やデータの流動性を高める相互運用性です。ZetaMLは、オフチェーンでスマートコントラクトを安全に実行します。
Taiko
ローンチ： 2024年1月 ###テストネット###
Taikoは、Ethereumエコシステムにおいて、Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine（(ZK-EVM)）とZK Rollupsを用いた、完全に分散化されたLayer-2ブロックチェーンプロトコルを先導します。Ethereumと100%互換性があり、コードの修正なしにEthereumのdAppsを直接展開可能です。
Taikoは、開発と成長のために2サイクルの資金調達を行い、アルファテストネットは大きな進展を示し、多くの開発者とバリデーターを惹きつけています。
革新的な点は、「シーケンシングに基づく」(based sequencing)アーキテクチャです。従来の中央集権的なシーケンサーに代わり、Layer-1自体にこの役割を委ねることで、単一障害点や検閲のリスクを排除し、Layer-2の価値連鎖を簡素化し、採用の摩擦を低減します。
ZK Rollup技術の課題
約束されている一方で、ZK Rollupsは以下の課題に直面しています：
技術的複雑さ： 高度な暗号技術のため、実装と保守が難しい。
柔軟性の制約： 一部の取引タイプには制限があり、用途の幅が狭まる可能性。
データ管理： Rollupのデータ整合性には堅牢なインフラが必要。
証明生成のコスト： 暗号証明の生成には大量のリソースを要し、ボトルネックとなる。
ユーザー採用： 大規模な導入にはユーザーの信頼とインフラ支援が不可欠。
ガバナンスモデル： 分散型かつ透明性のある意思決定フレームワークが必要。
経済的持続性： 利用者コスト削減の一方で、運用コストも無視できない。
ZK Rollupの未来展望
ZK Rollupの未来は徐々に明るさを増しています。研究開発は継続的に進み、技術的な複雑さを軽減しつつ、流動性の断片化に対抗する新たなソリューションも登場しています。エコシステム間の協力と成長を背景に、ZK RollupはEthereumを根本から変革し、高速・低コスト・安全なアプリケーションの時代を切り開く可能性を秘めています。
まとめ
ZK Rollupは、Ethereumのスケーラビリティを根本的に変革する技術革命です。オフチェーンでの取引処理とデータの安全性・完全性を保証しながら、より高性能で持続可能なEthereumエコシステムを実現します。これらのソリューションは、現行の制約を克服し、ブロックチェーンの大規模採用を促進し、その潜在能力を最大限に引き出す道を切り開きます。