zkRollupと比べて、Layer0トラックのzkOmnichainの方が注目に値する。

著者：康水跃、Fox Tech と Way Network の創設者、丹陽投資の会長

前書き：zkRollupはLayer2の領域に属し、Ethereumの混雑問題を解決することを目的としています。zkOmnichainはLayer0の領域に属し、Web3ネットワーク全体を構築することを目指しています。しかし、Ethereumのエコシステムの声量が非常に大きいため、皆の注意はzkRollupに集中し、zkOmnichainは無視されています。

もしEthereum自体の市場占有率が70%以上を長年維持できるなら、Omnichain自体は偽の概念に過ぎません。しかし、Ethereumが永遠に70%の市場占有率を維持することは不可能です。以下の図は2020年8月から2023年2月までのEthereumのTVL占有率の推移です。Ethereumの最新の市場占有率は59.24%です。Web3のチェーンレイヤーインフラは長期間「一強多強」の構図を維持し、Ethereum自体の技術アップグレードも続くでしょうが、zkRollupやopRollupのようなEthereum Layer2がLayer1のトラフィックを吸収し、BNB ChainやPolygonなどの挑戦者が強力に成長し、AtposやSuiなどの新しいパブリックチェーンが急速に台頭し、Cosmosエコシステムが急速に広がる中で、2025年以降、Ethereum自体の市場シェアが長期間50%を下回ることが見込まれます。

図1: 2020年8月から2023年2月までのEthereum TVL占有率、データ出典：defillama

2020年のDeFiの夏以降、ほぼすべてのアプリケーションは最も原始的な各チェーンを個別にデプロイしてマルチチェーン状態を実現しています。この単純で粗暴な方法は、開発者にとってデプロイと運用において大きな問題を引き起こすだけでなく、流動性が各チェーンで深刻に分断され、同じトークンのチェーン間での価格差が巨大になるという二つの大きな問題を引き起こします。

アプリケーションが全チェーンをカバーするための道筋は、上記の原始的な方法の他に、以下の三つの主要な道筋があります。第一の道筋は、第一世代のクロスチェーン製品の一般的な道筋であり、アプリケーションが中間的な合意プロトコルを介して起点チェーンと目的地チェーンと相互運用することです。アプリケーションは通常、この中間チェーン上にデプロイされず、典型的な例は独自のエコシステムを持つCosmosやPolkadot、またはMultichain、Celer、Wormhole、Thorchain、Axelarです。第二の道筋は、Optimisticメカニズムを通じて他のチェーンとの相互運用を実現することです。この道筋の典型的な例には、Optimistic Verification & Fraud Proofsを採用したSynapse、Nomad、Hyperlane、またはOptimistic Oracle & None Proofsを採用したLayerZero、Acrossがあります。第三の道筋は、アプリケーションがゼロ知識証明に基づく全チェーン相互運用プロトコルzkOmnichainを介して他のチェーンと相互運用することです。典型的な例は、Cosmosエコシステムから生まれたElectron、Polymer、Succinct、NFTのクロスチェーンに特化したOverearlity、そして汎用ソリューションを提供するWay Networkです。

図2: 歴代のクロスチェーンプロトコルの比較

最後の道筋は、アプリケーションが全く新しいスマートコントラクトのパブリックチェーンにデプロイされた後、このチェーンを介して他のすべてのチェーンと相互運用することです。典型的な例はZetaChainとMap Protocolです。これは開発と運用の両方において非常に重い道筋です。まず、第一世代の製品と同様に、EVMパブリックチェーンが異種チェーン間で直面する帳簿の整合性の問題を解決する必要があります。次に、既存のスマートコントラクトパブリックチェーンの機能と重複するため、必然的にそれらと直接競争してアプリケーションリソースを奪い合う必要があります。しかし、どの道筋を選んでも、同じことを行っているのです。すなわち、単一チェーンアプリケーションを全チェーンアプリケーションに変換することです。

第一世代の中間チェーン（合意プロトコル）モデルでは、検証ノードが多ければ遅くなり、少なければ安全でなく、ノードの運用が特に重く、Web3 Network Fabricの大任を担うことは困難です。こうして、私たちは非中間チェーン（合意プロトコル）モデルに注意を向け、第二世代製品モデルopOmnichainと第三世代製品モデルzkOmnichainを重点的に考察することになります。

図3: OPとZK全チェーン相互運用性プロトコルの比較

全チェーン相互運用性プロトコルLayer0の領域は、EthereumのスケーリングソリューションLayer2の領域と同様に、OPとZKの二大類の解決策を形成しています。まず、OPソリューションの中のOptimistic Oracleサブモデルを見てみましょう。このモデルのLayerZeroはChainlinkオラクルを使用しており、Chainlinkプロジェクトも独自のクロスチェーン相互運用性プロトコル（Cross-Chain Interoperability Protocol, CCIP）を持っています。二つのプロジェクトは協力しつつも競争しています。AcrossはUMAをオラクルとして使用しており、UMAとAcrossは同じチームに属する二つのプロジェクトです。

このようなソリューションは、真の意味での分散化を実現できず、共有セキュリティ（Shared Security）を持ちません。共有セキュリティとは、特定のトークンやアプリケーションが与えられたインフラストラクチャ上で運用される際に、そのセキュリティモデルを自由に選択できず、インフラストラクチャが提供するいかなるセキュリティ要件にも従わなければならないことを指します。すべてのLayer1、Layer2は共有セキュリティを持ち、Layer0も共有セキュリティを持つべきであり、孤立したセキュリティ（Isolated Security）であってはなりません。なぜなら、そうすることで、エンドユーザーに対して、どのアプリケーションを使用しても統一された基盤のセキュリティ保障を提供できるからです。基盤の「基盤」という言葉がこの意味です。

さらに、上記のOptimistic Oracleは厳格な信頼仮定を持ち、エンドユーザーはオラクルが無闇に検証しないと信じなければなりません。この場合、オラクルはこのモデルにおける第三の信頼された当事者（A Third Trusted Party）となります。ユーザーはオラクルとリレイヤーが共謀してユーザー資産を盗むことはないと信じなければなりません。また、このようなソリューションは、いかなる詐欺証明（Fraud Proofs）や有効性証明（Validity Proofs）も生成せず、オンチェーン検証（Proofs）も存在しません。これらの欠点や問題については、L2BEAT、Nomad、Way Networkなどのチームがすでに文書で指摘しており、ここでは再度議論しません。

次に、OPソリューションの中のOptimistic Verificationサブモデルを見てみましょう。このモデルは、上記のOptimistic Oracleよりもさらに厳密で慎重であり、詐欺証明を生成します。メッセージはソースチェーン上で楽観的に署名され、オフチェーンのバリデーターからなるネットワークが強制的な楽観ウィンドウ期間（Optimistic Window, Timeout Period）内にターゲットチェーンに詐欺証明を提出します。このウィンドウ期間内に、詐欺メッセージは挑戦を受ける可能性があります。何か誤りに気づいた場合、バリデーターはメッセージをチェックし、否決し、詐欺取引を禁止することができます。第一世代の製品の外部検証ネットワークが誠実な多数仮定に依存しているのに対し、Optimistic Verificationは単一の誠実な検証者仮定に依存しています。楽観的検証は、変更を開始する誠実なバリデーターが一人いれば、システムの安全を守ることができます。しかし、トレードオフはこのウィンドウ期間による遅延です。幸い、このレイテンシはopRollupほど長くなく、7日間待つ必要はなく、数十分待つだけで済みます。例えば、Nomadは30分のタイムアウト期間を設定しています。

最後に、最も重要なzkOmnichainを見てみましょう。このモデルはゼロ知識検証に属し、より良いロバスト性（Robustness）を持っています。zkOmnichainはzkRollupのように、有効性証明（Validity Proofs）を生成します。その中で重要なプロセスは、Sum-Check Protocolモジュールを呼び出し、オフチェーンで証明（Sum）を行い、オンチェーンで検証（Check）を行うことです。この非常に厳密な数学と暗号学の検証を通じて、完全性（Completeness）と公正性（Soundness）を実現します。簡潔性（Succinctness）については、Groth16を使用して証明サイズをさらに圧縮できます。例えば、Way NetworkのzkSparkが生成する原始的な証明サイズは約100KBですが、Groth16で圧縮すると130Bにまで減少します。

図4 : Way Network zkPark Sum-Check Protocol

zkOmnichainという「強い暗号学」の全チェーン相互運用性プロトコルがあることで、私たちはついにインフラストラクチャ製品の最高基準を実現できるようになりました。すなわち、あらゆる第三者の信頼主体を排除した非信頼化（Trustless）と、あらゆる中央特権主体を排除した分散化（Decentralized）です。zkOmnichainの登場により、私たちは「チェーン」から「ネット」への変化の可能性をついに見出し、大規模な全チェーンアプリケーションを各スマートコントラクトパブリックチェーンにデプロイできるインフラストラクチャLayer0の実現可能性を見出しました。

zkOmnichainに基づく全チェーンアプリケーションはどのような変化をもたらすのでしょうか？まず、第一世代のクロスチェーン製品における中間チェーン（Intermediate Chain）を排除し、高価な検証ノードの運用コストを削減します。次に、中間トークン（Intermediate Token）やWrapped/Pegged Token派生トークンを排除し、ユーザーはこれらのトークンを信じることなくネイティブトークンのクロスチェーントランザクションを完了できます。最後に、第三者の信頼主体であるオラクルを排除することにより、全チェーンネットワークのレジリエンスを向上させることができます。

zkOmnichainに基づく全チェーンアプリケーションは、中間チェーンにもオラクルにも依存せず、中間トークンや派生トークンもありません。厳密な数学と暗号学を用いて有効性証明を行い、オンチェーンで検証する方法で、分散化（Decentralized）と非信頼化（Trustless）の目標を実現し、ビットコインネットワークのようなピアツーピア全チェーン通信を実現します。

シングルチェーンからマルチチェーン、そしてオムニチェーンへ、これはWeb3の大波の基本的な流れです。その時、全チェーンアプリケーションは現在のようにまばらではなく、普遍的に存在するようになるでしょう。zkOmnichainに基づくアプリケーションは、より高いクロスチェーンセキュリティ、より低い通信コスト、そしてより速い通信速度を持つため、成功を収めることが容易になります。

図5 : zkOmnichainに基づく全チェーンアプリケーション

最近、各ブロックチェーンを真のWeb3に接続することを目的とした全チェーン相互運用性プロトコルが次々と登場しています。Web2の文脈に照らすと、Cosmosはローカルエリアネットワーク（LAN）を構築したのに対し、Way Networkは広域ネットワーク（WAN）やインターネットの構築に取り組んでいます。このような製品の良し悪しを判断する基準は、そのプロトコルが接続できるチェーンの数やその他の要素ではなく、接続方法が中本聡の合意、すなわち分散化（Decentralized）と非信頼化（Trustless）を備えているかどうかです。なぜなら、これは「1」であり、他は「0」であり、1がなければ、いくら0があっても意味がないからです。

結論

全チェーンアプリケーションは、今後三年間で単一チェーン/マルチチェーンアプリケーションに取って代わり、Web3アプリケーションの主流なデプロイメントモデルとなることが予見されます。そして、zkOmnichain相互運用性プロトコルは、このプロセスを実現するための重要な技術手段とインフラストラクチャです。すぐに、zkOmnichainに基づく全チェーンAMMアプリケーション、全チェーンレンディングアプリケーション、全チェーンソーシャルファイ、全チェーンNFTなどが次々と登場するのを見ることができるでしょう。