LK Venture:RaaSの概要、エコシステムと未来の展望、Rollup Summerが到来するか?
著者:Cynic Leo、LK Venture
TL;DR
ブロックチェーンには不可能な三角形が存在し、安全性、分散化、スケーラビリティを同時に実現することはできません。BitcoinとEthereumは前者の2つを選択し、後者のサポートが不足しており、短期間での大量取引はネットワークの混雑と高い取引手数料を引き起こします。
Bitcoinエコシステムは最初にスケーリングの概念を提唱し、Bitcoinの上に取引を処理するための仮想的な第2層を構築し、メインチェーンは決済に使用されることを目指しました。EthereumはState Channel、Sidechain、Plasmaを使用してスケーリングを試みましたが、結果は満足のいくものではありませんでした。2018年9月5日、Barry HatはGithubでRollupの概念を提案しました。最終的にRollup技術はコミュニティの認知を得て、Ethereum Foundationはこれを唯一のLayer2技術と呼びました。
5年の月日が流れ、市場で最も注目されているEthereum Rollupは最近、RaaS(Rollup as a Service)の新たな動向が頻繁に伝えられています。私たちは近い将来、Rollupのためのサマーを迎えるのでしょうか?この記事では、RaaSの概要、エコシステム、未来の発展を分析し、点から線、線から面へと、ほんの一端を垣間見たいと思います。
RaaSの概要
Rollupの技術分析について、Rollupの実装は比較的複雑であり、専門的なスキルと開発能力が求められます。発行チェーンの高いハードルは、明らかにブロックチェーンの無許可の理念に反しています。
Rollup-as-a-Service (RaaS)はRollupをサービスとしてパッケージ化し、企業、組織、個人に対してよりフレンドリーで簡便なRollupのデプロイ体験を提供します。Cosmos SDKやPolkadot Substrateに似ています。
Layer1の発行チェーンが行っているように、RaaSはRollupに汎用的なSDKを提供し、簡単な設定で自主的なRollupの開発とデプロイが可能になります。カスタマイズ可能な特徴はプロジェクトの主権性を維持します。一部のRaaSプロジェクトは、コーディング能力がなくてもユーザーが自分のRollupをデプロイできる無コードのワンクリック発行機能を提供しています。
Rollupは高度にモジュール化されており、シーケンサー(Sequencer)や証明生成器(Prover)は個別に反復的にアップグレードできます。RaaSでは、シーケンサーと証明生成器の設計と開発に特化したプロジェクトがあり、すべてのRollupにサービスを提供できます。
RaaSは以下の変化をもたらします:
より安価で効率的かつ同等の安全性を持つアプリケーションチェーン:Rollupは高価な計算プロセスをオフチェーンで処理し、取引をより安価で効率的にします。基盤となるパブリックチェーンをDA層として使用し、スマートコントラクトが証明を検証することで、基盤となるパブリックチェーンと同じ安全性を得ることができます。
革新的なアイデアの実験場:Rollupは基盤となるパブリックチェーンと同じ仮想マシン環境を使用しますが、価格はより安価であり、基盤チェーンのバトルテスト環境として機能します。コミュニティの提案をRollup上で十分にテストした後、基盤となるパブリックチェーンに移行します。
より高い相互運用性:同じRaaSサービスを使用するRollupは、技術アーキテクチャが同じであるため、一連のメッセージルールを定義しやすく、ブリッジを介さずに各Rollup間でメッセージを直接伝達し、高い相互運用性を得ることができます。
RaaSエコシステム
広義には、Rollupの発行に貢献するすべてのプロジェクトがRaaSエコシステムに属します。この記事では、モジュール化の原則に基づき、RaaSエコシステムをDA(データの可用性)、SDK(ソフトウェア開発キット)、シーケンサー(Sequencer)、ノーコード(No-Codeデプロイ)の4つのレベルに分けます。
その中で、一部のプロジェクトは複数のレベルのサービスを提供しており、初めて登場する際に総合的に論じ、以下では繰り返し説明しません。
2.1 DA(データの可用性)
理論的には、どのパブリックチェーンもDA層としてRollupの取引データを保存できますが、安定して正しく機能するDA層がなければ、Rollupは状態遷移の信頼性を検証できません。
Rollupには2つの選択肢があります。一つはスマートコントラクトRollupで、現在のほとんどのRollupが選択するモデルであり、実際には基盤となるパブリックチェーンの決済とデータの可用性に依存しています。もう一つは主権Rollupで、データの可用性と決済を分離し、基盤となるパブリックチェーンのデータの可用性にのみ依存し、決済部分は自分で処理します。
前者の代表は通常、EVM互換、Cosmos互換チェーン、またはSolanaなどの完全な機能を持つパブリックチェーンを選択します。後者の需要からは、データの可用性に特化したプロジェクトが生まれ、Celestia、EigenLayer、Availなどがあります。
Celestia
CelestiaはCosmos SDKを使用して構築されたPoSチェーンで、修正されたTendermintコンセンサスアルゴリズムを使用し、RSコードを用いてブロックデータをエンコードします。データの可用性サンプリング技術を利用して、Celestiaは軽ノードの検証コストをさらに削減し、軽ノードは部分的なブロックデータをダウンロードするだけでデータの可用性を検証できます。
さらに、ブロックが正しくエンコードされているかの検出には、CelestiaはOptimismメカニズムを使用します。これは、最初に楽観的に正しくエンコードされていると信じ、一定期間内に詐欺証明を受け取らなければ、そのブロックが正しくエンコードされたと判断します。Optimismメカニズムは実行時の効率を向上させますが、一部の遅延を増加させます。
Avail
AvailはPolygon Labsが支援するプロジェクトで、使用されるコンセンサスアルゴリズムはBABE+GRANDPAで、同様にデータの可用性サンプリング技術を使用しています。Celestiaとは異なり、Availは有効性証明を使用してブロックが正しくエンコードされていることを検証し、Merkel Proofよりも効率的なKZG証明を採用しています。
EigenLayer
EigenLayerは、再ステーキングのソリューションとして存在し、Ethereumのステーキング流動性を利用してプロジェクトに経済的な安全保障を提供することを目的としています。EigenLayerがあれば、新しいプロトコルは独自の分散型検証ネットワークを構築する必要がなく、EigenLayerを通じてETHの再ステーキングの安全性を利用するだけで済みます。EigenLayerは軽量で無許可、分散型のシナリオに優れた適用が可能で、Ethereumのスケーリングの物語の中で、最適なユースケースはRaaSにあります。
DAは取引の計算を行わず、取引データのエンコードとコミットメントのみを行うため、ノードの要求は低くなります。PoSアルゴリズムを採用しているため、ステーキングの流動性はブロックチェーンの安全性と可用性の直接的な表れであり、これがEigenLayerの大きなチャンスです。
EigenLayerはEthereum上のスマートコントラクトとして存在し、KZG有効性証明を使用してブロックの正しいエンコードを検証しますが、現在EigenLayerはデータの可用性サンプリング技術を採用していない可能性があります。これはEthereumの次の段階のアップグレード計画に関連しているかもしれません。
2.2 シーケンサー(Sequencer)
シーケンサーの仕事は、受け取ったユーザー取引を順序付けることであり、その後の実行とブロック生成はこの順序に従って行われます。Ethereumのアーキテクチャでは、順序付けと実行が同じエンティティによって処理されるため、検証者の権力が過大になり、MEVや検閲などの現象が発生し、ユーザー体験に大きな影響を与えています。
順序付けと実行を分離することは、PBS(Propose Builder Separation)提案の分離思想の一つの表れです。しかし、現在のRollupアーキテクチャは依然として中央集権的なシーケンサーに広く依存しており、取引の順序を決定するための単一障害点や検閲リスクが存在し、去中心化の解決策を続けています。
Astria
Astriaは共有シーケンサーのソリューションを提供します。異なるRollupからのユーザー取引はAstriaシーケンサーに収集されます。Rollupノードにとって、Astriaからデータを直接取得し、より低い遅延でソフト確認を得ることができます。また、AstriaがデータをDA層に提出した後、DA層から取得して最強の最終確認を得ることもできます。
Astriaが提出するデータには複数のRollupの取引が含まれているため、各Rollupはコンセンサスメカニズムに基づいて無効な取引(他のRollupからのものを含む)を除外し、その後処理を行う必要があります。Astriaはデータのみを提供し、コンセンサスの選択をRollupノードに委ねることで、Rollupの主権性を保障します。
OP Stack
OP Stackのデフォルト設定は、単一の専用シーケンサーを使用して取引の順序付けを行うことです。これに対する簡単な修正は、許可されたシーケンサーの集合を使用することで、PoSメカニズムを通じてシーケンサーのノードが悪事を働く可能性を低下させることができます。
OP Stackがスーパーシェーン(Superchain)概念を導入した後、共有シーケンサーは必然的な選択となりました。共有シーケンサーは原子的なクロスチェーン機能をもたらし、Superchain間の相互運用性を向上させます。
Espresso
EspressoはEthereumのステーキング者の流動性を利用し、再ステーキングを通じて共有の安全性を得ることを目指しています。EspressoはシーケンサーとDAを統合し、REST APIを通じてRollupsに順序結果を提供し、DAの詳細を隠し、コンセンサスの安全性はL1上のスマートコントラクトによって検証され、より強い信頼性を提供します。
Saga
Sagaは最初にCosmos Hubのような役割を果たし、自身の検証者のグループを使用してCosmos SDKを使用するアプリケーションチェーンに共有の安全性を提供します。
Rollupの熱い波の中で、SagaはCelestiaと協力し、CelestiaをDAとして利用し、Sagaは自身の検証者をシーケンサーに変換し、Optimistic Rollup IBCを利用して上層のRollupと情報を交換し、共有の安全性を提供します。
SUAVE
他のシーケンサーとは異なり、SUAVEは常にMEV市場を狙っています。FlashbotsはMEVトラックの絶対的なリーダーであり、SUAVEはそのクロスチェーンMEVキャプチャを狙った製品で、「The Future of MEV is SUAVE」と主張しています。SUAVEが提供する共有シーケンサーを通じて、原子的なクロスチェーン取引が可能になり、異なるチェーン上の資本市場の有効性を向上させるのに役立ちます。
EigenLayer
前述のように、EigenLayerはDA層面でのユースケースを持ち、シーケンサーの去中心化もEigenLayerの得意分野です。
シーケンサーは順序付けのみを担当し、実行を担当しないため、ノードの要求は非常に低く、去中心化の鍵は罰金メカニズムを通じてノードの悪事を働く可能性を低下させることにあります。EigenLayerは深いステーキングプールを提供し、Ethereumの去中心化を利用してRollupシーケンサーの去中心化を育成します。
2.3 SDK(ソフトウェア開発キット)
Cosmos SDKに似て、RaaSが提供するSDKは、開発者が多くのソフトウェアモジュールを再利用でき、最低コストで必要なRollupをカスタマイズできるようにし、開発の難易度を下げます。
Rollkit(Optimism)
Rollkitは最初にCelestiaコミュニティによって孵化され、現在は独立したプロジェクトとなっています。RollkitはCelestiaをDA層として使用し、ABCI互換のクライアントインターフェースを提供し、すべてのABCI互換のRollupにサービスを提供します(Cosmosチェーン)。
現段階では、Rollkitは単一の中央集権的なシーケンサーを使用し、Cosmos SDK、Ethermint、CosmWasmの統合をサポートしており、ユーザーは自分が望む実行環境を選択できます。将来的には、Rollkitはさらなる構成サービスをサポートするために開発を続けます。
Dymension(Optimism)
Dymensionはサービスを前後に分け、前端はカスタマイズ可能なRollAppsをサポートし、Dymension RDK(修正されたCosmos SDK)が提供します。後端のDymension Hubはシステム全体を調整し、DAとシーケンスを処理します。
DymensionはOptimismメカニズムを使用し、Dymension Hubはシーケンサーからの状態更新を楽観的に受け入れ、有効な詐欺証明を受け取った場合は状態変更をロールバックします。RollAppsは平均0.2秒の遅延と最大20,000のTPSを実現できます。
Dymensionは弾力的なブロック生成プランを採用しており、ブロックに取引がない場合、ブロック生成を停止し、シーケンサーの運営コストを大幅に削減します。
現段階でDymensionの製品はまだ開発中であり、EVMの実行層をサポートしていますが、DA層については明確な選択肢はありません。
Sovereign(ZK)
Sovereign SDKはzk-Rollup as a Serviceを提供し、ブロックチェーンを構築するための汎用モジュールと、基盤となるゼロ知識証明の詳細を隠すzkVMを提供します。これにより、開発者はRustでプログラムを記述でき、SDKはそれを効率的なzkフレンドリー形式にコンパイルできます。
プロジェクト名が示すように、Sovereign SDKは主権を強調しており、Rollupはカスタマイズされたコンセンサスルールを通じて状態遷移の合法性を決定し、DA層の検証を必要としません。
現在、Sovereign SDKはDA層でCelestiaとAvailに適応しており、Risc0のzkVMをサポートし、Rollupのデプロイとデモを実現できます。
Stackr(Unknown)
Stackrは、従来のインターネットのマイクロサービスアーキテクチャをブロックチェーンに移行することを目指し、micro-rollupの概念を提案しました。
通常のrollupとmicro-rollupの関係は、仮想マシンとコンテナの関係のようなものです。Stackr SDKを使用すると、開発者は必要なデータ構造と状態遷移関数を定義するだけで、残りの作業はStackrに任せることができます。
StackrはEVM、Solana VM、FuelVMなどのさまざまな実行環境をサポートしており、ユーザーは使用したい環境を自由に選択できます。
AltLayer(Optimism)
AltLayerは去中心化と弾力性のあるRaaSとして、開発者向けのSDKとコーディング経験が不要なノーコードダッシュボードを提供し、ワンクリックでチェーンを発行できます。
AltLayerは独自の弾力的Rollupを提供し、これをFlash Layerと呼びます。アプリケーションの需要が急増した際に、迅速にRollupチェーンを展開し、需要が正常に戻った際にL1で決済し、そのRollupを廃止することで、インターネットの体系で一般的な横方向のスケーリングを実現します。
AltLayerの目標は、マルチチェーンとマルチ実行環境をサポートすることであり、現在はEVMとWASMのサポートを実現しています。
OP Stack(Optimism)
OP StackはOptimism Superchainをサポートするために構築されており、これはL2ネットワークが共有する安全性、通信層、共同開発スタックを持つ提案されたネットワークです。Bedrockのアップグレード後、OP Stackを使用して作成されたRollupは、ネイティブにSuperchainと互換性があります。もちろん、OP Stackのコンポーネントを変更してカスタマイズされた特性を得ることも可能で、baseやopBNBなどはOP Stackを基に開発されたRollupです。
OP Stackの安全性と可用性は、OP Mainnetやbaseなどのチェーンで十分に検証されていますが、現在でも詐欺証明の欠如やシーケンサーの中央集権化などの問題が存在し、OP Stackは新たな道を模索しています。例えば、より安価なDA層の採用やZK Proofの使用、共有シーケンサーなどです。
Arbitrum Orbit(Optimism)
6月22日、Offchain LabsはArbitrum Orbit Chainを発行するためのツールを発表しました。Orbit ChainはArbitrum Layer2の上にあるLayer3で、Arbitrum One、Arbitrum Nova、Arbitrum GoerliのいずれかのLayer2を選択して決済できます。ユーザーはRollupまたはAnytrust技術を使用するかを選択でき、その違いはAnytrustがDACを使用し、取引データをチェーンに提出しないため、より低価格ですが、安全性はやや弱いという点です。Orbit Chainの利点は、そのシンプルな発行プロセス、Arbitrumエコシステムとの相互運用性、Nitroの即時更新、StylusによるEVM+互換性(Rust、C、C++で記述し、WASM仮想マシンで実行)です。ユーザーはArbitrum Layer2で決済しなければならず、そうでなければOffchain LabsまたはArbitrum DAOに連絡して承認を得る必要があります。
ZK Stack(ZK)
6月26日、zkSyncは記事を発表し、今後数週間内に既存のオープンソースコードを修正し、ユーザーがカスタマイズして自分のZKスーパーチェーンを構築できるZK Stackを導入すると宣言しました。ArbitrumのOrbit Chainとは異なり、ZK Stackは主権と相互運用性を強調しており、ユーザーはニーズに応じて完全にカスタマイズでき、ZK Stackを使用して構築されたチェーンはブリッジなしでの相互運用性を実現できます。ZK StackはLayer2の構築にもLayer3の構築にも使用でき、公式には制限を設けておらず、必ずしもzkSyncで決済する必要はありません。この点において、ZK Stackが提供する主権はより強いようです。
Starknet Stack/Madara(ZK)
Madaraは最初にStarknet上のシーケンサーとして位置づけられ、技術的な蓄積を活かして、元の製品の基盤の上にStarknet Stackを開発し、Starknet上のアプリケーションチェーンRollupの構築を支援しました。EthereumをDA層として利用し、Starknetの共有証明器を借りてStarknet上で決済を行います。可用性の観点から見ると、MadaraはPragmaOracleハッカソンでチームが24時間以内にアプリケーションチェーンRollupを発行するのを助け、ビデオデモを提供しました。zkSyncチームのZK Stackと比較して、完成度は高いです。
2.4 ノーコード(無コードデプロイ)
ノーコードデプロイは、より低いハードルの解決策であり、非開発者にワンクリックでチェーンを発行するオプションを提供し、採用度をさらに高めることが期待されます。
Caldera(Optimism)
Caldera Chainは、全体のカスタマイズが可能なワンクリック発行チェーンソリューションです。実行層ではOP StackとArbitrum Orbitをサポートし、決済層ではPolygon、BSC、EvmosなどのEVM互換チェーンを選択できます。DA層はEigenLayerとCelestiaがサポートします。
Rollupチェーン自体に加えて、Calderaはブロックチェーンブラウザ、テストネットの水道、オラクル、Hyperlaneがサポートするブリッジなど、一連の基盤インフラも提供し、発行コストをさらに削減します。
Eclipse(Optimism+ZK)
Eclipseは高いカスタマイズ能力を持ち、実行層ではEVMとSolanaVMをサポートし、DA層ではCelestia、Avail、EigenLayerを接続し、決済層ではOptimistic決済を提供し、ZK決済をサポートするRISC0 zkVMの開発を進めています。
ユーザーは必要に応じて、チェーンのアクセス性(許可/無許可)、ガスのトークン、ガス料金の徴収の有無、MEVの許可、特定のOpcode、ブロックサイズなどを選択でき、高い柔軟性を持っています。
Opside(ZK)
Opsideの最大の特徴は、去中心化されたZKP市場を構築したことです。本来はProverを単独の層として述べるつもりでしたが、プロジェクト数が少ないため断念しました。ゼロ知識証明ZKPは計算能力の要求が高く、zkRollup市場のシェアが徐々に増加する中で、ZKPの去中心化は未来の発展の大きな方向性です。
Opsideは無許可のPoWコンセンサスアルゴリズムを採用し、マイナーを引き付けてZKPを生成し、zkRollupの安全性と可用性を維持します。発行者は証明の生成問題を考慮する必要がありません。検証者のレベルでは、PoSメカニズムを採用し、参加のハードルを下げ、検証者の中央集権化を促進します。
Opsideはカスタマイズサービスを提供し、ユーザーはzkSync、Starknet、Polygon zkEVMなどのzkEVMの中から選択でき、経済モデルを変更してガス料金を調整することも可能です。
RaaSの未来の発展
より多くのZK
zkRollupはOptimistic Rollupと比較して、経済学的な安全性から暗号学的な安全性にアップグレードされ、安全性が高まります。長時間のチャレンジャーを待つ必要がなく、確認の遅延が低くなります。データの圧縮度も高く、DAはより安価です。
Optimismのソリューションは、その技術の成熟度が高いため、製品の発表において早期の優位性を利用して高い市場シェアを占めていますが、ZKは革命的な技術として、今後より重要な役割を果たすでしょう。Vitalikは黒山での講演でZK技術とブロックチェーン技術を同等に重要視しており、ZKの重要性を反映しています。
技術の不断の改善に伴い、より多くのzk-Rollup as a Serviceプロジェクトが一般の視野に入ってきて、ユーザーにより多くの選択肢を提供するでしょう。
より多くの非Ethereum
今日に至るまで、Ethereumエコシステムはブロックチェーン業界全体で絶対的な主導権を占めています。他のコミュニティが絶えずイノベーションを繰り返していますが、Ethereumエコシステムの地位を揺るがすことはできません。
RaaSでは、状況が少し変わったようです。Ethereum上のデータストレージの低容量と高価格により、人々はCelestia、Avail、Polygonのようなより安価なDA層を選択できます。Ethereumは非モジュール化であり、変更が非常に複雑であるため、人々は高度にモジュール化されたCosmos SDKを選択できます。EVMの実行効率が低いため、人々はより効率的なSolana VM、Move VM、CairoVMを選択できます。
一枝独放は春ではなく、百花齐放が春満ちる。非Ethereumエコシステムのさまざまな解決策がRaaSの中で新たな活力を発揮するでしょう。
より多くのモジュール化
モジュール化の役割は2つに分けられます。一つは各モジュールが個別に迅速に反復でき、開発効率を向上させることです。もう一つは、モジュール化がカスタマイズの複雑さを大幅に低下させることです。
現在の市場環境では、独立してワンストップの解決策を開発することはほぼ不可能であり、全体のイノベーション速度は常に小さなモジュールの迅速な反復に追いつきません。カスタマイズの極端な要求は、モジュールのさらなる細分化を引き起こします。もし自らモジュール化を行わなければ、最終的には他のプロジェクトによって分割され、OP StackやArbitrum OrbitがCalderaによって実行層から分離されることになります。
より多くのカスタマイズ
スケーリング技術が成熟し、取引コストが低下し、インフラが整備されると、人々は「愚か者、重要なのはアプリケーションだ」と気づくでしょう。各アプリケーションには特定の運用ルールとモデルがあり、単一の解決策では複雑なアプリケーションエコシステムに適応できないため、より多くのカスタマイズが必要です。
ブロックサイズからデータ構造、取引コストから取引遅延、アクセスメカニズムから安全仮定、契約エンジンからトークンのエンパワーメントに至るまで、未来のRollupのカスタマイズ度は徐々に向上し、アプリケーションにより柔軟な解決策を提供するでしょう。
より多くの相互運用性
前述のように、Ethereumエコシステムはブロックチェーンエコシステムの主導権を占めており、これはそのロックされた巨額の流動性に大きく関係しています。暗号市場では、各チェーンが独立して存在するため、流動性は同時に2つのチェーンに存在することはできません。Rollupの数が増えると、流動性がさらに分割され、流動性は深刻な問題となります。
より強い相互運用性は、クロスチェーンの摩擦を低下させ、流動性が異なるチェーン間でスムーズに往復できるようにし、共有流動性と呼ぶこともできます。Cosmosが提唱する思想と一致して、OP Stack、Arbitrum Orbit、ZK Stack、Starknet Stackなどのプロジェクトは、巨大なアプリケーションチェーンエコシステムを構築しようとしています。同じ技術スタックで構築されたRollupは、技術アーキテクチャが同じであるため、ネイティブな相互運用性を得ることができ、クロスチェーンブリッジを構築する必要がありません。
より多くの再ステーキング
現在、RaaSの多くのサービスはPoSモデルを採用し、経済的な罰則を利用して悪事のコストを増加させ、安全性を高めています。しかし、経済学的な安全性には深いステーキング資産が必要であり、資本の利用率が低下し、サービス提供者の立ち上げコストが増加します。
再ステーキングは良い解決策となるでしょう。Ethereumのコンセンサスステーキングの巨大な資金プールを利用し、再ステーキングを通じて他のサービスに共有の安全性を提供しつつ、ステーキング者に収入を増加させ、資本の利用率を向上させます。現在、EigenLayerとEspressoは関連する作業を進めており、将来的にはより多くのサービスが再ステーキングによって経済学的な安全性を保障されることが予見されます。
以上のように、RaaSの発展において、実際に最大の恩恵を受けるのはアプリケーションチェーンです。CosmosやPolkadotが早期に提唱したアプリケーションチェーンの概念は、RaaSエコシステムで再び花を咲かせることができるでしょうか?私たちも注目していきます。
もしかしたら、アプリケーション層のイノベーションこそがRaaSエコシステムの大爆発を促進するのかもしれません。結局のところ、どんなに良い道路でも、車が走らなければ良いインフラとは言えません。