ZK-Rollups陣営に黒星が生まれる可能性はあるか？
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ZK-Rollups陣営に黒星が生まれる可能性はあるか？
zkRollup分野において、Matter LabsとStarkWareが競い合っている。
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執筆：CoinMix Global Research
はじめに：
イーサリアムは、ユーザーの利用が急増した後、チェーン上の混雑や高額な手数料といった問題に直面している。ロードマップにおいて、イーサリアムチームはRollupによるスケーリングを採用している。
しかし、すべてのRollupソリューションが同じというわけではない。2021年初頭に注目を集めたPolygonは、その出自に関する問題から一部のコミュニティメンバーが離脱する結果となった。それ以外のRollupメカニズムとしては主にOptimistic RollupsとzkRollups（ゼロ知識証明方式）がある。以下では特にzkRollupsについて紹介する。
zkRollups分野では、Matter LabsとStarkWareが競い合っている。Matter Labsが提供するのはzkSync1.0およびzkSync2.0であり、対してStarkWareはStarkExとStarkNetを提供している。
これらのソリューションを紹介する前に、まずRollups自体の仕組みを見てみよう。
Rollupsはイーサリアムの拡張性ソリューションとして、自らのネットワーク上でトランザクションを束ねて圧縮し、イーサリアムチェーン上で検証できるようにする。一度に複数のトランザクションをまとめて検証することでネットワークの効率を高め、実行可能な取引量を増加させ、スケーリングを実現する。
Rollupsが一度に処理できるトランザクション数により、長年課題とされてきたイーサリアムのTPS（1秒あたりの取引件数）問題を改善でき、イーサリアム自体のセキュリティを維持しつつ、実行可能な取引量を15件から3000件まで引き上げることが可能になる。
Optimistic RollupsとzkRollupsの違いについては、まずzkRollupsがゼロ知識証明技術を利用してプライバシー性とソリューションを融合できる点が挙げられる。これは、ある当事者が他の当事者に対してある事柄の真偽を、その情報内容を明かすことなく証明できるため、プライバシー保護が可能となる。もちろん、すべてのzkRollupsがゼロ知識証明のプライバシー機能を利用するわけではない。また、L1と比較すると、zkRollupsはより強い規模の経済効果を持つ。L1であるイーサリアムの場合、コストと処理速度の関係から多くのユーザーを受け入れづらいが、zkRollupsではユーザーが増えれば増えるほどネットワーク利用コストがさらに低下し、本来の目的を達成できる。
次に、zk系の各陣営をそれぞれ整理していく。
一、StarkWare陣営：
1）StarkEx
StarkWareは2020年6月頃にStarkExソリューションをリリースした。これは汎用スマートコントラクトをサポートしており、アプリケーション開発者はzkRollupの利点を活かしてデプロイ可能で、ユーザーにとってもETHと同様の体験を提供できる。
現在までにStarkExは累計4300万件以上のトランザクションを処理しており、多数のアプリケーションが利用されている中で、ネットワークの処理速度はすでに9000TPSを超え、送金スピードでは18000TPS以上に達している。イーサリアムと比較すると、StarkExのスケーラビリティは約600倍向上している。また、StarkExはSHARP機能を提供しており、複数のアプリケーションからのRollupトランザクションを1つのバッチに集約し、イーサリアム上に一度に投稿できる。ただし、Rollupsがイーサリアム上に展開される制約により、StarkExのトランザクションバッチ費用もETHの制限の影響を受ける。この問題を解決するため、プロジェクトチームはValidiumという新たなメカニズムを導入し、これを利用したアプリケーションやユーザーにさらに低コストを提供している。
zkRollupsがデータ可用性をオンチェーンに置くのに対し、Validiumはデータ可用性をオフチェーンに置き、これによりトランザクションスループットのさらなる向上が可能になる。
アプリケーションのデプロイに関しては、dYdX、Immutable X、DeversiFi、Sorareなどがすでに採用しているが、dYdXはzkRollup方式（オンチェーンデータ可用性）を採用している一方、DeversiFi、Immutable X、SorareはValidium方式（オフチェーンデータ可用性）を選択している。
zkRollupと比較して、Validiumはトランザクション手数料がさらに安価である。たとえば、Immutable XはValidium方式を採用したことで、NFTのMintや取引時のガス代が0ドルとなっている。一方、イーサリアム上でNFTのMintや取引を行う場合、そのガス代は20ドルから50ドル程度かかる。同様にValidium上に構築されたDeversiFiも取引手数料が0ドルである。
2）StarkNet
StarkExのようにValidiumモードを持つzkRollupに加え、StarkWareは次の世代のzkRollupであるStarkNetを開発し、アルファメインネットをすでにリリースしている。StarkNetの最大の特徴は、アプリケーション間の完全なコンポーザビリティ（相互運用性）を実現できること、つまりアプリケーション同士が協働・接続可能である点だ。一方、StarkExにはアプリケーション間のコンポーザビリティがない。StarkNetのテストネットは
2021年6月から開始され、汎用スマートコントラクトをサポートし、2か月後にはコンポーザビリティもサポートした。また、StarkNetへのアプリケーションデプロイは無許可であり、同じコンパイラを使用する限り、誰でもネットワーク上にデプロイできる。
StarkNet上のアプリケーションはDeFiからDevtools、Network Toolsなどのインフラへと広がっており、今後ますます多くのDappsがデプロイされることで、アプリケーション間の相互接続がさらに活発になると予想される。
二、MatterLabs陣営
1）zkSync1.0
Matter Labs初のzkRollup拡張ソリューションであるzkSyncは、前述のzkRollupsと同様に低コストのトランザクション手数料が特徴だが、最も大きな違いは特定のメインネットの単一代幣に限定されず、他の通貨や取引中のトークンでも手数料を支払える点にある。手数料は最低0.2ドルまで下がる。
これまでにzkSync1メインネットは約600万件のトランザクションを処理しており、TVL（総ロック価値）は約2600万ドルである。StarkExネットワークと比較すると、TPS、取引処理量、TVLいずれにおいてもまだ大きな成長余地がある。昨年7月にはNFT機能も追加され、NFTのMintや取引が可能になった。
2）zkSync2.0
Matter Labsの次の切り札であるzkSync2.0も、StarkNetと同様に徐々に完全なコンポーザブルなスマートコントラクトをサポートしていく。テストネットは2021年10月にすでにリリースされており、注目に値するのは、zkSyncの投資家であるCurve Financeが最初にネットワーク上でのアプリケーションデプロイを行ったことだ。また、zkSync2.0はzkEVMテストネットを導入しており、ETHスマートコントラクトをzkRollup上にデプロイできるようにするもので、現在UniSyncがこのテストネットにデプロイを完了している。現在、UniSyncのテストネット上での取引処理量は60万件を突破している。ただし、zkEVMはまだクローズドテストネット段階であり、開発者チームのアプリケーションがホワイトリストに載っていない場合は参加できない。
zkSync 2.0はまた、zkPorterも導入する。これはStarkExのValidiumシステムと類似しており、zkSync 2.0のユーザーがトランザクションデータをイーサリアムのPoSチェーンではなくzkPorter上に公開できるようにするもので、これによりより高いトランザクションスループットが実現できる。zkPorterのトランザクションはイーサリアムのトランザクション手数料の制限を受けないため、より低コストな代替手段になると予想される。
三、最後に
証明メカニズムに関して言えば、zkRollupsの証明プロセスはOptimistic Rollupsよりも優れているものの、Optimistic Rollupsと比べてL1への出金時間が長いという課題がある。zkRollupsの取引量が少ない場合、オンチェーンのブロック容量が埋まるまでに時間がかかり、そのため出金に数時間かかる可能性がある。
zkRollups内部に戻ると、StarkWareもMatter Labsも、どちらもイーサリアムのゼロ知識証明によるスケーリングソリューションの研究に力を入れている。StarkNetネットワークの安全性は、zkSyncシリーズに比べ劣るかもしれないが、取引処理量やロック価値の面では、zkSyncシリーズもさらなるユーザー流入が必要である。また、現時点ではStarkNetはまだテスト段階にあるものの、ネットワークアプリケーションにはすでに繁栄の兆しが見られ、現在利用可能なzkRollupsネットワークの中では、StarkExにはdYdX、DeversiFi、Immutable X、Sorareなど使いやすいアプリケーションがすでに導入されている。
汎用スマートコントラクトのコンポーザビリティに関しては、StarkNetが先行している可能性がある。一方で、zkSyncシリーズもzkEVMテストネットをリリースし、イーサリアムスマートコントラクトとの互換性を実現している。両者の共通点として、オンチェーンデータ可用性とオフチェーンデータ可用性を分割している点（StarkWareはValidium、Matter LabsはzkPorterを導入）があり、これによりイーサリアムのトランザクション手数料の制限から脱却しようとしている。
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