ZKPの低コストはアズテックから見ると偽命題なのか？
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ZKPの低コストはアズテックから見ると偽命題なのか？
ZKPのコストメリットは絶対的に存在するわけではなく、特定の使用シナリオに依存する。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：Kyle Liu、Bing Ventures 投資マネージャー
導入：ZKP（Zero-Knowledge Proof、ゼロ知識証明）技術の発展に伴い、そのコストとパフォーマンスの関係に対する関心が高まっている。ゼロ知識証明システムの実装と維持には大量の計算リソースとアルゴリズム最適化が必要であり、大規模なデータや複雑な計算を扱う際には高コストにつながる可能性がある。したがって、ZKP のコスト優位性は絶対的なものではなく、特定のユースケースに依存する。
Aztec Connect が一時的に停止したというニュースを受けて、ZKP 技術が主張するコスト優位性を再評価する必要があると考える。ZKP は高度なプライバシー保護を提供するソリューションとして注目されているが、Aztec Connect の挫折は、少なくとも現時点においてこの技術がコスト面で重大な課題に直面していることを示している。
もし ZKP 技術が本当にコスト面での優位性を持つのであれば、なぜ Aztec Connect は持続可能な運営を達成できなかったのか？さらに興味深いことに、Aztec はコミュニティに対して Aztec Connect のフォーク作成や新バージョンの展開・運用を奨励している。これは、独自に Aztec Connect を稼働させるために膨大なリソースが必要であることを示唆しており、ZKP のコスト効率に対する疑念をさらに強めている。もし ZKP のコストメリットが真に存在するのであれば、なぜプロジェクト継続のためにコミュニティがこれほど大きな投入をしなければならないのか？
したがって、ZKP 技術が主張するコスト優位性については真剣に検討する必要がある。おそらく ZKP のコストアドバンテージは過度に誇張された幻想にすぎず、実際の状況はより複雑なのかもしれない。コスト削減を目指す際には、単一の要素の最適化だけでなく、システム全体のパフォーマンスとコストのバランスを総合的に考慮する必要がある。たとえば、計算コストを下げると通信コストが増加したり、より効率的なアルゴリズムを使用するために高度なハードウェア支援が必要になる場合もある。そのため、個別のプロジェクトに対しては包括的な費用対効果分析を行い、さまざまな最適化戦略を比較して最適なバランスを見つけることが重要となる。
崩れたコスト神話
まず、ここでは ZKP のコスト構造を定義しておく必要がある。現在、さまざまな定義が存在し標準が統一されていないが、ハードウェアコスト、計算コスト、検証コスト、ストレージコストなどが含まれる。しかし筆者の立場からすれば、ZKP の本来の原則に従い、本稿では通信コストと計算コストという二つの主要なコストに焦点を当てる。通信コストとは証明者と検証者の間で情報を交換するコストであり、計算コストとは証明者と検証者が計算を実行するコストである。これらの二つのコストは ZKP における競争力の核心であり、証明および検証の効率性と安全性に直接影響を与える。通信コストや計算コストが高すぎると、証明・検証の効率が低下し、システム全体のパフォーマンスに悪影響を及ぼす。
ここで Aztec のプライバシー構造に戻るが、Aztec の Rollup 方式は他の ZK ベース Layer 2 ソリューションと顕著に異なる点があることに注意が必要である。複数のトランザクションをまとめて証明を生成する一般的な方式とは異なり、Aztec では各トランザクションごとに個別に証明を生成してからパッケージングする必要がある。この方法により、すべてのトランザクションで独立した証明が求められ、結果として計算コストとガス代が増加し、他の Rollup 方式と比べて Aztec のガス費用が高くなる。
また、ユーザーがローカルで生成するプライバシー証明のみが真に情報を漏らさない真正のゼロ知識証明であり、それ以外の内部Rollupや外部Rollupの証明は必ずしもゼロ知識ではない。これにより、ZKP のプライバシー上の利点が曖昧になり、ZKP のコストメリットの実現可能性への疑問がさらに深まる。Aztec Connect のゲートウェイ方式自体が冗長であり、トランザクションを集約してLayer 1に送信し、Aztec Bridge Contractを通じて資金集約やDeFi機能呼び出しを行う。しかし、このようなゲートウェイ方式の費用分担は特定のタイプのトランザクションにしか適用できず、プロジェクト展開の柔軟性にも制限をもたらす。
計りがたいコスト効果
コストとパフォーマンスの関係は複雑かつ動的である。通常、低いコストは計算・通信のオーバーヘッドを削減し、システム全体の効率を向上させるためパフォーマンスを高める。しかし、コスト削減に偏重すると必要な計算・通信リソースを犠牲にし、結果としてパフォーマンスの低下を招く。したがって、ZKP システムは異なる応用領域のニーズに応じて、コストと性能の間で適切なバランスを見つける必要がある。
ゼロ知識証明は、メッセージのやり取りを通じて異なる参加者間である命題の正しさを検証するプロセスであるため、通信コストは重要な要素である。通信コストを下げるためには、効率的な通信プロトコルや圧縮アルゴリズムを活用し、メッセージサイズと転送時間を短縮することが考えられる。特に Aztec のような Layer2 プロジェクトの場合、クロスチェーン通信によって異なるブロックチェーンネットワーク間でメッセージやデータをやり取りする必要があり、ネットワーク通信と相互作用に伴う一定の通信コストが発生する。特に大規模なフルチェーンDAppの構築ではメッセージ量が膨大になり、通信コストの負担が増大する。
ゼロ知識証明の証明生成および検証には大量の計算が必要とされる。計算コストを削減するためには、不要な計算ステップやストレージオーバーヘッドを減らす最適化アルゴリズムやデータ構造の採用が有効である。また、並列処理や分散コンピューティング技術を活用して、タスクを複数ノードに分散させることで計算効率を向上させることもできる。ZKP はターゲットチェーン上での検証は比較的安価だが、元のチェーン上での証明生成には大きな計算コストがかかる。特に従来の方法による検証ではコストが高く、ユーザーにとって負担が大きくなる。
より効果的なコスト管理戦略
筆者は、技術の進歩により通信コストが今後主要な制約要因ではなくなると考える。現代の通信技術の進展により、通信コストは規模とともに大幅に低下する傾向にある。したがって、より多くの注目を計算コストの最適化に向けたほうが意味があるかもしれない。ただし、こうしたプロトコルの応用範囲が広がるにつれ、特定のシナリオにおいて通信コストが依然として重要な要素となる可能性もあり、引き続き柔軟に対応する必要がある。
同時に、計算コストの最適化手法はアルゴリズム改善に限定されないことも認識すべきである。プロトコルのアルゴリズム改良に加え、専用ハードウェア、分散コンピューティング、ディープラーニングなどの技術革新を通じても計算コストを低減できる。これらは長期的な研究と実証を要するが、画期的なパフォーマンス向上とコストアドバンテージをもたらすだろう。以下のような方向性は、将来の ZKP 競争において特に注目すべきである：
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高性能かつ低計算コスト：高いパフォーマンスと低計算コストを両立する ZKP プロジェクトは注目されるだろう。これは、安全性とプライバシーを維持しつつ、効率的に証明を生成・検証できることを意味する。このようなプロジェクトは幅広い応用可能性を持ち、大規模な実用ニーズに対応できる。現在、複数の異なる ZKP 証明システムが存在し、それぞれに特有の長所と限界がある。我々は、証明システムの改善・革新に注力し、効率性を高め、計算コストを削減し、セキュリティを強化するプロジェクトをより有望視している。開発者は、より効率的なゼロ知識証明構成法や最適化された検証アルゴリズムを探求し、より迅速かつ信頼性の高い証明生成・検証プロセスを実現する必要がある。
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成功する ZKP プロジェクトは、現実世界で展開可能な特性を持つべきである。つまり、現実環境の制約を考慮し、実用的なソリューションを提供できる必要がある。既存のインフラやシステムとの互換性、統合の容易さ、使いやすさなどの要素は重要である。ZKP 計算を加速するための専用ハードウェアの利用は重要な研究分野である。今後の研究では、FPGA（現場プログラマブルゲートアレイ）や ASIC（特定用途向け集積回路）といったカスタムハードウェアを活用するハードウェアアクセラレーション技術の革新に注目すべきである。ハードウェアアクセラレーションを活用することで、ZKP システムのパフォーマンスと効率を向上させ、大規模アプリケーションやリアルタイムシナリオに適切に対応できるようになる。
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セキュリティ問題の解決：ZKP システムにおいて、セキュリティは極めて重要である。攻撃や脆弱性への防御、パラメータ設定の安全性、ランダム性の保証など、ZKP 内のセキュリティ問題は最大の潜在的コストである。このようなプロジェクトは、ZKP システムのセキュリティを継続的に向上させることで、実用における信頼性と信頼を得ることができ、ユーザーに高度な保護とプライバシーを提供できる。これはコストとパフォーマンス設計の全過程にわたって貫かれるべきである。
以上のように、将来性のある ZKP プロジェクトは、高性能かつ低計算コスト、実用指向、安全で信頼できる、現実世界での展開可能、全過程におけるセキュリティ確保といった特徴を持つべきである。ZKP 技術の進化がプライバシー保護と検証パフォーマンスにさらなる応用可能性を広げていくことが予想される。ZKP プロジェクトのコスト効果を評価する際には、計算リソース、セキュリティ要件、パフォーマンス要求、実装・維持の複雑さなど、複数の要因を考慮する必要がある。ある場合には、ZKP がもたらす顕著なプライバシー保護とセキュリティ優位性がコスト増を相殺するが、他の状況ではコストが提供価値を上回ることもあり得る。
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