Foresight Ventures : カンクンアップグレードが到来、どのL2が適応しましたか？

著者：Maggie@Foresight Ventures

TL;DR：

• カンクンアップグレードは2024年3月13日にリリースされ、EIP4844が間もなくオンラインになります。Dankshardingはイーサリアムのロードマップの核心であり、このアップグレードはDankshardingを実現するための第一歩です。
• Ethereum L2がEIP4844に適応すると、取引手数料が大幅に低下し、L2のTPSが倍増します。ユーザーは取引速度が速く、コストが低く、体験がスムーズで、反応が敏感になると感じるでしょう。これらのL2上には、より複雑で大規模なDappアプリケーションが登場します。
• Optimistic rollupsのEIP4844への適応は簡単ですが、ZK rollupsの適応はより複雑です。イーサリアムにはBLS12-381楕円曲線をサポートするプリコンパイル契約がないため、一部のZKP検証が難しく、ZK rollupsのEIP4844への適応の進捗を妨げています。
• 楕円曲線の問題は2つの方法で解決できます。1. イーサリアムがBLS12-381楕円曲線のプリコンパイルを待つ；2. 別の証明方法を使用して同等の目的を達成し、イーサリアムのプリコンパイルがサポートするBN254を使用する。
• 現在、Arbitrum、Optimistic、Starknet、zkSync、Scroll、Polygon zkEVM、そして新しいL2 MorphがEIP4844に適応しています。その中で、Arbitrum、Optimistic、Starknetはカンクンアップグレード後にEIP4844への適応を実施すると述べています。Morphは革新的なzkSNARK zkEVM適応ソリューションを最初に発表し、EIP4844に適応する最初のzkSNARK zkEVMとなります。

一、背景

2020年、イーサリアムは「Rollup中心のイーサリアムロードマップ」を発表し、翌年にVitalikが発表した「Endgame」でイーサリアムの最終的なビジョンを描きました。これにより、イーサリアムの大方向が確定しました：イーサリアムの基盤層の構築を最適化し、Rollupにサービスを提供することです。

イーサリアムは、データ可用性層としてのイーサリアムの可用性を向上させるために、Dankshardingのシャーディング技術を設計しました。これにより、L2の取引手数料が大幅に低下し、RollupのTPSが向上し、イーサリアムの大幅なスケーラビリティを実現します。

今年まで、イーサリアムのカンクン-デネブ（Dencun）アップグレードはついに2024年3月13日にリリースされ、EIP4844が間もなくオンラインになります。このハードフォークは、イーサリアムがDankshardingを実現するための第一歩であり、イーサリアムのロードマップの核心の中の核心です。 DA層とは何か、Dankshardingの技術原理、EIP4844の内容については、昨年私が書いた技術記事を参照してください：DA（データ可用性）Summerが近づいている？https://foresightnews.pro/article/detail/33575

二、カンクンアップグレードはL2にどのように利益をもたらすのか？

EIP4844は、blob-carrying取引と呼ばれる新しい取引タイプを導入します。各blob-carrying取引は、Blobのリストを「運ぶ」ことができます。Blobは約125KBのデータパッケージです。Blobの保存期間は非常に短く、4096エポック、つまり約18日です。

1. L2の取引手数料が大幅に低下します。Blobは永久保存を必要としないため、Blobはブロックスペースよりも大きく、安価です。Blobは同じガス消費でCalldataの10倍のデータを保存できます。EIP4844に適応したRollupは、取引データをBlobに保存し、取引手数料を1桁減少させることができます。
2. L2のTPSが倍増します。現在、各ブロックの目標は3つのBlobで、最大6つのBlobが許可されています。ブロックは90KBしかありませんが、各Blobは約125KBです。Blobを導入することで、ブロックにRollupデータを保存するための追加のスペースが数倍に拡張されるため、RollupのTPSも倍増します。また、ToniとVitalicが書いた「On Increasing the Block Gas Limit」では、ブロックのGas制限を増やし、非ゼロCalldataバイトの価格を調整することで、より小さく、変数の少ないブロックサイズを実現し、将来的により多くのBlobを追加できるようにすると述べています。Blobが増えれば、保存スペースも大きくなります。

最終ユーザーにとって、Ethereum L2がEIP4844に適応すると、取引速度が速く、コストが低く、体験がスムーズで、反応が敏感になります。これらのL2上には、より複雑で大規模なDappアプリケーションが登場します。

三、L2はどのようにEIP4844に適応するのか？

L2はどのようにEIP4844に適応するのでしょうか？Optimistic RollupとZK Rollupに分けてそれぞれ議論する必要があります。

Optimistic RollupsのEIP4844への適応

Optimistic rollupは、詐欺証明を通じてrollupの実行の正当性を保証します。つまり、ノードはまず状態の変化が正しいと信じることを選択し、誰かが定められた期間内に詐欺証明を提出し、以前に提出された状態の変化が不正であることを証明しない限り、その状態の変化は撤回されません。

Optimistic RollupのEIP4844への適応は、ZK rollupに比べて相対的に簡単です。L2の取引をすべてBlob-carrying取引を通じてL1に提出することで適応が完了します。さらに、詐欺証明をEIP4844に適応させるために調整する必要がありますが、この部分は徐々に進めることができます。結局のところ、多くのoptimistic rollupは今まで詐欺証明をオンラインにしていません。詐欺証明がオンラインになったものは、2年以上も詐欺証明が提出されていないことがわかりました。

1. L2取引の提出：Rollupが提出する際、Blob-carrying取引を使用してRollupデータをBlobに保存します。Blob-carrying取引のペイロードはrlp([tx_payload_body, blobs, commitments, proofs])であり、その中には

• txpayloadbody - 標準EIP-2718 blob取引のTransactionPayloadBodyです。
• blobs - Blobのリスト。1つの取引には最大2つのblobが含まれます。
• commitments - BlobのKZGコミットメントリストです。
• proofs - Blobと対応するKZGコミットメントの証明リストです。この証明はETHノードによって検証されます。

1. 詐欺証明の調整：

• まず、証明者と挑戦者は複数回のインタラクションなどの方法で争点を見つける必要があります。
• 次に、争点をL1に提出して判定を行います。EIP4844に適応するには、この争点のデータが特定のBlobに保存されていることを証明する必要があるかもしれません。
• Blobデータは約18日後に削除されるため、挑戦期間は削除される前に行う必要があります。この点は現在のoptimistic rollupsはすべて満たしています。一般的に挑戦期間は7日を超えません。

ZK RollupsのEIP4844への適応

ZK rollupは、ZKPを通じてL2の状態変化が正しいことを証明します。ZK rollupのEIP4844への適応は、optimistic rollupに比べてより複雑です。

1. L2取引の提出：このステップはOptimistic Rollupと似ています。

2. ZK証明の提出：適応前のZK Rollupと比較して、状態変化のZKP証明を行うだけでなく、もう一つのプロセスを証明する必要があります。つまり、blobコミットメントとトランザクションバッチが対応していることを証明し、状態変化証明の入力が正しいことを保証します。**

   例を挙げると、状態変化のZK回路は計算プロセスa + a = bの証明を生成できます。（a=1,b=2）と（a=2,b=4）の場合に生成されるZKPはすべて合法です。したがって、私は当時提供した入力が（a=1,b=2）であり、（a=2,b=4）ではないことを証明する証明を提供する必要があります。

   この点は、EIP4844に適応する前は必要ありませんでした。なぜなら、データは直接Calldataに保存され、直接読み取ることができ、入力が置き換えられないことが保証されていたからです。EIP4844を使用すると、Blobデータは直接読み取れず、新しい回路を通じて証明する必要があります。

   STARKのZK rollup（例：Starknet）を使用すると、この証明メカニズムを実現するのが容易になります。しかし、SNARKのZK rollupにとっては挑戦があります。その理由は、EIP4844のblobコミットメントに使用される楕円曲線がBLS12-381であり、ETHのプリコンパイル契約はBN254のみをサポートしているため、曲線が異なるため、スマートコントラクト内でblobコミットメントの証明を直接検証することが難しいからです。

3. SNARKのzkEVM/zkVMは、第2点で述べた曲線の不一致によってZK証明を生成できない問題を解決する必要があります。

• EthereumがBLS12-381のプリコンパイル契約をサポートするのを待つ。これは非常に長い時間がかかります。
• 別の証明方法を採用して証明する。新しい回路を設計する必要があり、プリコンパイル契約がサポートするBN254楕円曲線を使用する必要があります。現在、Morphがこの方法を採用しているのを見ています。これにより、MorphはEIP4844に適応した最初のzkEVMとなります。

MorphのEIP-4844 zkEVM統合ソリューションについては、こちらをご覧ください：https://medium.com/@morphlayer2/morphs-solution-to-eip-4844-zkevm-integration-7f469910478f

四、どのL2がEIP4844に適応したのか？

Optimistic rollupのEIP4844への適応は比較的容易です。

• Arbitrumは3月14日にArb OS20アップグレードを開始し、カンクンアップグレードのEIP変更を実施します（記事リンク）。ArbitrumはStage 1のRollupに属し、取引の提出と詐欺証明の両方がEIP4844に適応する必要があり、その安全性は比較的高いです。
• Optimismは3月14日にEcotoneアップグレードを開始し、適応を完了します（記事リンク）。Optimistic rollupはStage 0のRollupに属し、現在詐欺証明はありませんので、適応は容易ですが、安全性は十分ではありません。適応が完了すると、Opエコシステム内のすべてのスーパー チェーン ネットワークもEIP-4844から恩恵を受けます。

ZK rollupでは、STRAKとSNARKを使用するrollupの適応難易度は異なります。

• STARKのrollupがEIP4844に適応するのは簡単で、Starknetがその代表です。
• Starknetはカンクンアップグレード後にEIP4844への適応を実施すると発表しました（記事リンク）。
• zkSyncはBoojumアップグレードを通じて、zkSyncがSNARKからSTARK証明への移行を完了しました。これもEIP4844アップグレードの準備です。BoojunはSTARKに基づく証明システムです。（記事リンク）
• SNARKのrollupは適応が相対的に複雑です。

Polygon zkEVMは5月にFeijoaアップグレードを予定しており、EIP-4844に適応します（記事リンク）。Scrollは昨年、EIP4844への適応の考え方を紹介する記事を発表しました（記事リンク）。最も印象的なのはMorphで、彼はOptimistic ZK Rollupであり、最初にzkSNARK zkEVMのEIP4844適応ソリューションを発表しました。彼はEIP4844に適応した最初のzkSNARK zkEVMのrollupと言えます（記事リンク）。 Optimistic ZK Rollupは、2種類のRollupの利点を組み合わせています。彼はSequencerが提出した実行結果を楽観的に信じ、結果に疑問を持つ人が挑戦を提起できるようにします。挑戦が提起された場合にのみ、証明者はZKPを生成して実行結果の正当性を証明します。彼はOptimistic rollupの効率を持ちながら、ZK rollupのZK証明の信頼性も持っています。