暗号資産の熊相場の底はまだ到来していないが、イーサリアムのZK Rollupは確信を持って将来性があると見ている

2022.11.30

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暗号資産の熊相場の底はまだ到来していないが、イーサリアムのZK Rollupは確信を持って将来性があると見ている

単に暗号経済を技術的変革と見なすだけでは、おそらく不十分だろう。

2022.11.30 - 09:36:10

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単に暗号経済を技術的変革と見なすだけでは、おそらく不十分だろう。

暗号資産経済を単なる技術革新と見なすだけでは不十分だろう。

多くのCrypto関係者や愛好家が適応できない大きな理由の一つは、この分野のサイクルが非常に明確で変動が激しいことにある。一般人でもCryptoの強気市場（ブルマーケット）では10倍、あるいは100倍の収益を得られる可能性があるが、弱気市場（ベアマーケット）では甚大な損失を被ることになる。結局のところ、誰であれCryptoに参入すれば、投資という必須科目からは逃れられない。

今回の弱気相場の主因は、FRBの利上げによる資金環境の引き締めである。DeFiの時代はすでに20％もの暴利をもたらす時期を終え、現在の主流な貸借プロトコルの利回りは一般的に2％以下にとどまっている。一方、現実世界の米国債利回りはすでに3％を超えている。これが機関投資家やステーブルコインプロジェクトがCrypto資産を次々と現実世界へ移して米国債を購入する主な動機となっている。

1980年代以降、FRBは合計6回の利上げサイクルを経験しており、それぞれ1～3年間継続し、平均して10回程度の利上げが行われた。利上げが緩慢であればあるほど効果は薄れ、インフレ抑制も難しくなる。例えば2015年から2018年にかけての第6回利上げは緩やかだったため、原油を中心とする原材料価格はむしろ下がらず、上昇を続けた。10月以降も原油価格は堅調に推移しており、これによりFRBは今後も高圧的な利上げ政策を続けるだろう。言うまでもなく、2023年においても世界的株式市場およびCrypto市場は、機関資金の流出による圧力を受け続ける。弱気市場の底はまだ到来しておらず、安易に「底値買い」（キャッチング・ザ・ナイフ）をすべきではない。

Cryptoの弱気市場の底はまだ来ていないが、イーサリアムのZK Rollupは強く推奨

図1：FRBの過去の利上げ統計；データ元：FRB

イーサリアムのzkRollup方式を強く推奨

しかし、資本市場の大規模なサイクルに触れないとしても、Cryptoがもたらす技術的変革や、その後に起こると予想されるWeb3.0の波を考えれば、我々はイーサリアムおよびそのzkRollupスケーリングソリューション、特に次世代zkEVMに基づくzkRollup方式を強く推奨する。

Vitalik Buterinは、Circle社が9月30日に開催したConverge22会議で、「マージ（The Merge）後のイーサリアムの次のステップはスケーラビリティだ」と述べた。拡張性は、多くの暗号資産およびブロックチェーンアプリケーションが主流になるのを妨げる核心的な課題である。広く知られているように、zkRollupは数百の取引を1つの実行タスクに束ね、その中で保持されるすべての取引を単一タスクとして検証することで、スケーリングを実現できる。

Vitalikの強い支援を受けて、Rollupはすでにイーサリアムのスケーラビリティに対する主流の解決策となった。Rollupの方式は技術タイプによってOptimistic RollupとzkRollupに分けられる。両者の主な違いは、取引の有効性を保証する仕組みにある。Optimistic Rollupは詐欺証明（Fraud Proof）方式を採用し、zkRollupは数学的手法であるゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof）を利用する。

Optimistic Rollupネットワークには「チャレンジャー」という役割があり、イーサリアムに提出されたデータに詐欺があることを証明し、ネットワークの合意を通じて無効な取引を取り消すことができる。一方、zkRollupは取引データをまとめる際にゼロ知識証明技術を採用している。取引データの有効性を保証した上で、直接イーサリアムに証明を提出し、即座に最終状態の整合性を実現する。

Optimistic Rollupと比較して、zkRollupはゼロ知識証明による数学的検証を採用しており、より多くの技術的優位性を持つ。StarkwareやzkSyncはこの分野で数年間にわたり先駆的な取り組みを行ってきたプロジェクトである。

しかし、問題点もある。EVMはゼロ知識証明をサポートするように設計されていないため、Solidityとの互換性を持ちながらゼロ知識証明をサポートする仮想マシンの構築は非常に困難である。たとえば、StarkwareはSolidityを使ってスマートコントラクトを記述することをサポートしていない。

この問題を解決するために、Scroll、Polygon、およびFox Techは、ゼロ知識証明計算をサポートし、かつSolidityと互換性を持つ仮想マシンの開発を進めている。これはzkEVMと呼ばれる。

通常の仮想マシンとは異なり、zkEVMは実行の正当性を証明でき、実行中に使用される入出力の有効性も検証できる。

Cryptoの弱気市場の底はまだ来ていないが、イーサリアムのZK Rollupは強く推奨

図2：スケーリングソリューションの比較

なぜzkEVMを再設計する必要があるのか？

Polygon はバイトコードをマイクロオペレーションコードにコンパイルし、STARKを用いて状態遷移の有効性証明を生成し、SNARKで証明の正しさを検証した後、イーサリアム上で検証のために提出する。
Scroll の方式は、ある意味でPolygonの方式と似ているが、零知識証明手法としてHalo 2を使用している点が異なる。
zkSync はSolidityで記述されたコントラクトコードをYul（中間言語）にコンパイルし、これは異なる仮想マシン向けのバイトコードにコンパイル可能な言語であり、その後Yulバイトコードを、zkSyncのzkEVM専用に設計されたカスタムで回路互換性のあるバイトコードセットに再コンパイルする。

これらシステムは既に実用レベルまで達しているのだろうか？それとも、より良いzkEVMを再設計する必要があるのだろうか？

zkRollupは通常、チェーン上に集約証明を公開する前に、ゼロ知識プロトコルを用いてすべての取引を証明および集約する。

原則的には、レイヤー1のチェーンが数千件の複雑な取引を網羅する短い「証明」を検証でき、不正の余地がないことを意味する。

しかし、ScrollおよびPolygonのzkEVMテストネットが公開された後、人々はようやく現実を知った――それは非常に遅く、わずかな取引の実行に数十分もかかるのである。

FoxはzkEVMの構造を最適化し、zkEVMを再設計することで、既存のすべてのzkEVMよりも高い効率を実現した。主な理由は、良好に設計された階層構造を採用し、回路内の冗長で無駄なスペースおよび多項式の送信サイズを圧縮し、最終的に証明生成に必要な時間を短縮した点にある。同時に、Sequencerはイーサリアムノードを稼働させ、ユーザーからの取引を受け取り、新しい状態と特殊なzkEVM対応Traceを生成する。

Fox Folderは証明生成器であり、SequencerからこのTraceを取得し、zkEVM内で巨大な1枚のテーブルではなく多数の小さなテーブルを用いて処理することで、冗長性を大幅に削減し、証明生成速度を向上させる。

なぜより高速なゼロ知識証明が必要なのか？

SNARKは簡潔だが、効率の面ではSTARKに劣る。しかし、FOAKSが登場したことでSTARKも陳腐化しつつある。速度がzkEVMのボトルネックであるため、計算効率の比較は極めて重要である。STARKは準線形の証明時間と検証時間を実現している。SNARKより速いが、明らかにFOAKSより遅い。FOAKSは、世界で初めて線形の証明時間と準線形の検証時間を実現したZKPであり、理論上の限界に到達している。またFOAKSは透明であり、信頼できる設定（trusted setup）を必要としないため、最高レベルのセキュリティを維持できる。

FOAKSはFast Objective Argument of Knowledgesの略称であり、「高速客観的ゼロ知識証明」と訳され、Fox Techが設計したものである。FOAKSは線形時間エンコーダブルなコードに基づき、既存のすべてのZKP方式の中で最も高速である。さらに再帰技術を用いることで、FOAKSの証明サイズは既存方式の1/7にまで削減され、エンドユーザーはたった1セントのコストでイーサリアムのレイヤー2サービスを利用できるようになる。

Cryptoの弱気市場の底はまだ来ていないが、イーサリアムのZK Rollupは強く推奨

図3：ゼロ知識証明マトリクス

なぜ独立したデータ可用性層が必要なのか？

現在のzkRollupは、主に取引検証の計算負荷を軽減することに焦点を当てている。これは、複雑なスマートコントラクトの実行検証が非常に高価であるため、イーサリアムにとって特に重要である。

しかし、イーサリアムノードは依然として生の取引データを保存する必要がある。これは賢明ではない。なぜなら、イーサリアムはストレージ層よりも合意形成層（コンセンサスレイヤー）としてふさわしいからであり、つまりスケーリングのボトルネックは依然として存在する――ノードの帯域幅やストレージが不足した時点で（計算能力ではなく）、システム全体が打撃を受けることになる。

そのため、イーサリアムはこれらの生取引データを保管する独立したデータ可用性層を必要としており、zkRollupサーバーやイーサリアムノードの障害によってスマートコントラクト全体が凍結するのを防ぐのである。

さらに重要なのは、レイヤー2のコストをレイヤー1から切り離し、zkEVMベースのzkRollup取引コストを半分以上さらに低下させられることだ。

Cryptoの弱気市場の底はまだ来ていないが、イーサリアムのZK Rollupは強く推奨