Bitcoin DAアダプターソリューションChainwayとKasar Labsを詳解する：ビットコインはZK Rollupを必要としているのか？
TechFlow厳選深潮セレクト
Bitcoin DAアダプターソリューションChainwayとKasar Labsを詳解する：ビットコインはZK Rollupを必要としているのか？
本質的に、ビットコインは必要ではない。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：Namcios
編集・翻訳：TechFlow
ビットコインはまもなくゼロ知識（ZK）Rollupを導入する。最近、2つの異なるプロジェクトがこの構想を現実のものにし始めた。この進展はビットコインのスケーラビリティを高めるだけでなく、利用者に追加的なプライバシー保証も提供する可能性がある。
先週、Chainwayはデータ可用性（DA）アダプタのオープンソース化を発表した。これは、Sovereignソフトウェア開発キット（SDK）を使って構築されたRollupが、ビットコインのセキュリティとファイナリティを活用できるようにする技術である。Sovereignはさまざまな種類のRollup構築に必要なサービスを一括で提供する一方、Chainwayのこのリリースはビットコイン初のZK Rollup実現を目指している。
一方、Kasar LabsとTaproot Wizardsもタイミングを合わせて、ビットコイン用のDAアダプタを同時に発表した。このアダプタにより、開発者はMadaraスタックをビットコインに組み込み、StarkWareが開発したCairoプログラミング言語に基づくStarknet Rollupを実行できるようになる。
ZK Rollupとは何か？
Rollupは、非標準的なビットコインタランザクション（例えば特定のサイドチェーンの取引など）をまとめて処理し、その結果をビットコインのような基盤となるブロックチェーンのブロックに登録する仕組みだ。これにより、これらのトランザクションを検証するための計算コストが大幅に削減され、ある程度はレイヤー1ブロックチェーンのセキュリティの恩恵も受けられる。この意味で、Rollup上の取引はビットコイン上に「存在」していると言える。その後、ユーザーはそのサイドチェーンのノードを実行し、ビットコインに書き込まれたデータを解釈して口座残高を管理することになる。しかし、全員が別のプロトコルの完全ノードを実行しなければならないという点は、スケーラビリティの面で限界がある。ここにZK技術の意義がある。
ZK Rollupは、ゼロ知識証明という暗号技術を利用しており、計算の完全性を損なうことなくプライバシーを守る仕組みを提供する。これは、証明者が検証者に対して、ある計算が正しく行われたことを数学的に確実に証明できるが、その証明に使われた具体的な情報は一切明かさないというものだ。Rollupの文脈では、これは非常に重要である。なぜなら、観測者は最終的な証明だけを知れば、トランザクションや状態の正当性を検証できるからだ。ZK証明を使うことで、ユーザーはビットコインから数学的に確定した最新の状態証明を得ることができ、同時に完全なプライバシーを維持できる。
ZK Rollupの利点には、支払い受信時にユーザーがオンラインである必要がないこと、可能であればチェーン上の支払いデータを取得すればよいこと、流動性の管理が不要であること、そしてビットコインベースレイヤーの低手数料に依存しないことが含まれる。さらに、ZK Rollupを使えば、開発者はビットコイン上に任意のプログラミング環境（たとえばチューリング完全なスマートコントラクトなど）を追加できる。
ZK証明には主に2つの数学的技法が使われる：SNARKとSTARKだ。前者である「簡潔な非対話型知識証明（SNARK）」は後者より古く、Zcashなどの暗号通貨で採用されており、高いレベルのプライバシーを提供する。一方、「スケーラブルな透明な知識証明（STARK）」は後に開発され、望まれるプライバシーに加えて、より優れたセキュリティとスケーラビリティを目指している。というのも、SNARKは証明生成のために「信頼できるセットアップ」に依存するが、STARKは完全にトラストレスであることを目指しているからだ。さらに、SNARKは量子計算に対して脆弱だが、STARKは量子耐性を持つ。
ビットコインは長年にわたり故障がほとんどなく、深いリオーガニゼーション（再編成）にも強い抵抗を示してきた。この特性から、Rollup取引はユーザーが必要とする重要なデータにアクセスするために主鎖に依存するため、ビットコインはRollupにとって最も適した暗号資産と言える。また、主鎖はRollupがアクティブかつ利用可能であることも保証する。
ビットコイン上でZK Rollupを正しく実装し、ユーザーがRollup間でビットコインを信頼できる形で橋渡しできるようにするには、ビットコインに対するソフトフォークが必要になる。このソフトフォークにより、最も古い暗号通貨に新しいオペコードが追加され、ビットコイン自体がZK証明を認識し、検証できるようになる。もしこれが実現すれば、ユーザーは単にビットコインノードを実行するだけで、特定のRollupが発行した証明を信頼して検証でき、自分のアカウントや残高を確認し、資金を引き出すことができる。
冒頭で紹介した2つのプロジェクトは、ビットコインのコンセンサス変更を前提としていない。代わりに、Ordinalsプロトコルを利用して、新規オペコードの必要性を回避している。具体的には、Ordinalsによって導入された「インスクリプションエンベロープ（銘文封筒）」の概念を活用しており、これは特定のフラグといくつかのオペコードを使用することで、任意のデータをカプセル化できる革新的な仕組みだ。Ordinalsの文脈では、このフラグは"ord"となる。
エンベロープの先頭にあるフラグとオペコードには二重の役割がある。第一に、それらはビットコインノードに、ネットワークに関係のない情報のエンベロープはスキップしてもよいことを知らせる。第二に、そのエンベロープの存在を知っているユーザーとアプリケーションにとっては逆の効果があり、中に興味のある内容が含まれていることを認識させる。ZK Rollupの場合、ユーザーはビットコインのブロックをスキャンしてこうしたエンベロープを探し、Rollupの最新状態を把握し、ZK証明によって数学的に検証できる。
以上でZK証明についての理解が深まったので、ここで前述の2つのプロジェクトに戻り、それぞれの設計上の特徴を詳しく見ていこう。
SOVEREIGN
Sovereign SDK自体には3つの主要な目標がある。第一に、RollupとDA層との通信に標準インターフェースを提供し、Rollupが新しいDA層に容易に展開できるようにし、新しいチェーンが既存のRollupをサポートできるようにすること。第二に、ビジネスロジックのコードを暗号的に検証可能な形式に変換する暗号化コンパイラと統合すること。第三に、トークン、NFT、クロスチェーンブリッジなどの一般的なブロックチェーンプリミティブに対してデフォルト実装を提供すること。
前述の通り、ChainwayのDAアダプタは、Sovereign SDKを使って構築されたアプリケーションがビットコインに簡単に接続できるようにすることを目的としている。言い換えれば、このアダプタによりSovereign RollupがビットコインをDA層として利用できるようになり、以前は不可能だったことが可能になった。データ可用性はRollupにとって極めて重要であり、メインチェーン外で行われた計算を信頼して検証できること、またユーザーが自身の残高を検証・修正したり、資金を引き出したりできることが求められる。
Sovereign Rollupの取引をビットコインのブロックに含めるには、ユーザーは取引をいわゆる「ソーター（Sequencer）」に送信する。ChainwayのDAアダプタ設計において、ソーターは財団自体が運営しており、サイドチェーンとビットコインの間に接続を確立し、ユーザーから送られたすべての取引がZK証明の形でビットコインに登録されるよう保証する。
これはやや中央集権的に見えるが、確かにそうだ。しかし、有効性証明技術（ZK-STARK）が存在するため、ソーターは実際に悪意ある行動を取れない。というのも、取引の正当性は証明によって裏付けられており、誰でも検証できるからだ。たとえば、ソーターがユーザーの資金を横領したり、不正な取引を行ったりすることはできない。ただし理論的には、ユーザーの取引をビットコインのブロックに含めず、データを保持することで取引を検閲する可能性はある。その場合、ユーザーは自分で取引データをビットコインに記録することで対応できる。
Chainwayは今後、ステーキングに基づき、許可不要で参加できる複数のソーターによる分散型のソーティングを実現する予定だと述べている。
STARKNET
Sovereignと同様に、StarknetもRollupの構築を可能にすることを目指している。しかし、StarknetはCairo、CairoVM、Madaraといった明確なコンポーネントを含む、より意見が明確なエコシステムである。
Starknetは現在、イーサリアム上で動作するZK Rollupであり、つまりRollupはVitalik Buterinが創設したブロックチェーンをDA層として利用している。StarknetはSTARK証明を活用して、ユーザーに必要なプライバシーとセキュリティを提供するとともに、Layer-1に証明と新しい状態を登録する前に取引をまとめる（バッチ処理）ことで、スケーラビリティを向上させ、取引コストを削減している。Cairoは証明可能なプログラムを作成するためのチューリング完全なプログラミング言語であり、ある計算が正しく実行されたことを、相手が同じプログラムを再実行することなく証明できる。これは一般計算向けのSTARK証明を生成する最初の本格的なプラットフォームである。
Cairo仮想マシンはコンパイラが生成したバイトコードを受け取り、それをコンピュータ上で実行する。実行の出力はプログラムのトレースとなり、これをSTARK証明生成器に送信することで、Cairoコードで表現された命題の有効性を証明できる。
MadaraはStarknetスタックのソーターであり、StarknetベースのZK Rollupをサポートする開発者を支援する。
これまで、これらのソフトウェアスタックはイーサリアムでのみ利用可能だった。しかし最近、Kasar LabsとTaproot Wizardsがビットコイン向けにDAアダプタをリリースし、オープンソース版のStarknetを使って構築されたRollupを、最も古く、最も安全な暗号通貨ネットワークにアンカーできるようにした。
ビットコインにZK Rollupは必要か？
本質的に言えば、ビットコインはZK Rollupを必要としていない。現在のままでも非常にうまく機能しており、大きな変化を求める理由はあまりない。一方で、スケーラビリティは真に存在するニーズであり、ライトニングネットワークのような技術は、本来ビットコイン経済取引に参加できなかったユーザーがより多く参加できるようになる点で有用であることがすでに証明されている。
ZK Rollupは、ビットコインを見る新たな視点を提供する。上述の2つのプロジェクトは、ビットコイン自体に実際の変更を要求していないが、この技術のフル機能を実現するには、新しいオペコードの導入によるコンセンサス変更が必要になる。現時点では、ゼロ知識に基づくRollup技術の研究がビットコインの可能性を押し広げようとしており、これはビットコインユーザー層の拡大という点で良いことである。ちょうどライトニングネットワークの時と同じように。
ライトニングネットワークと同様に、Rollupも複数の取引をまとめて処理し、その情報を一つの形でビットコインに登録することで機能する。もちろん、ZK Rollupのアプローチはライトニングネットワークとは大きく異なるが、それは正しい。この技術は、すでにビットコインユーザーが好んでいる安価な支払い向けの第2層と競争しようとしているわけではない。むしろ、別の課題に焦点を当て、別の解決策を提供しようとしているのだ。
ビットコイン上でより多くのことをしたいと考える人々にとっては、プライベートで複雑な計算を可能にし、数学的証明に依存するこのようなスケーリング技術は魅力的に聞こえるだろう。とはいえ、Rollup内外でのビットコインの完全にトラストレスな橋渡しは、結局のところそのオペコードの導入にかかっている。それでも、このアイデアはすでに存在している。
ZK Rollupがビットコイン上で注目を集めるかどうかはまだ不明だ。ビットコインにはすでにLiquidというサイドチェーンが長年活動しているが、その取引量は依然として小さい。Liquidの場合、連邦モデル（フェデレーテッドモデル）の存在が不利に働いている可能性があり、その点でZK Rollupは優位性を持つ。あるいは、RollupもLiquidと同じ運命をたどり、取引量と関心が低いままで、ビットコインユーザーが「HODLして保有する」ことを選ぶかもしれない。あるいは、ビットコインの発展と利用の新たな時代を開く可能性もある。
成功するか失敗するかに関わらず、こうした高品質な研究の進展を探求することは自然かつ必然的な努力である。結果がどうあれ、そこから学べることは必ずある。いずれにせよ、一つだけ確かなことがある――ビットコインはこれからもハッシュ演算を行い、ブロックを生成し続け、すべてのユーザーにハードマネーとしての貨幣的確実性を提供し続けるだろう。そうしたすべてのことに無関心のまま。
TechFlow公式コミュニティへようこそ
Telegram購読グループ：https://t.me/TechFlowDaily
Twitter公式アカウント：https://x.com/TechFlowPost
Twitter英語アカウント：https://x.com/BlockFlow_News
@BitcoinMagazine
