イーサリアムとソラナの比較：どちらのZK技術がより強いか？

著者：Kyrian Alex

編纂：白話ブロックチェーン

長い間、ブロックチェーン技術におけるスケーラビリティソリューションの需要は、議論の多いトピックでした。ブロックチェーンネットワークが拡大するにつれて、毎秒取引数（TPS）が重要な問題となることは周知の事実です。現在、ビットコインやイーサリアムのような主要なブロックチェーンの容量は、広範な採用に必要な取引量を処理するには不十分です。

例えば、ビットコインは毎秒約7件の取引を処理し、イーサリアムは約15件を処理します。それに対して、Visaは平均して毎秒約1,700件の取引を処理しています。スケーラビリティソリューションがなければ、ブロックチェーンは従来の金融システムと競争し、大規模な採用を実現することはできません。

では、実際の取引コストはどうでしょうか？

実際の状況も同様です…同時にブロックチェーンを使用する人が増えるにつれて、取引手数料は非常に高騰し、ピーク時にはユーザーを妨げ、小さな取引が現実的でなくなります。例えば、2020年と2021年のDeFiブームの間、イーサリアムのガス料金は急騰し、小額の取引でさえ非常に高価になりました。

では、この問題をどのように解決するのでしょうか？私たちはスケーラビリティソリューションを導入することでこの問題を解決します。

スケーラビリティソリューションは、より高い取引量を処理するためにブロックチェーンネットワークの容量と効率を向上させることを目的とした技術です。スケーラビリティソリューションの主な目標は、ネットワークのスループット、つまり毎秒取引数（TPS）を増加させることですが、同時に安全性、分散化、コスト効率を維持または改善することです。

スケーラビリティソリューションは、取引コストを削減するために不可欠であり、ブロックチェーン技術がより広範なユーザーに受け入れられ、日常的に使用されることを可能にします。遅い取引時間と高額な手数料は、ユーザー体験を低下させ、新しいユーザーの参加を妨げ、分散型アプリケーション（DApps）の利用可能性を制限します。

ユーザーを引き付け、維持するために、ブロックチェーンネットワークはシームレスで迅速かつコスト効率の高い取引を提供する必要があり、これは効果的なスケーラビリティソリューションによって実現できます。

今日は、異なるネットワークがこれらの課題にどのように対処しているか、特にイーサリアム上のzk Rollupsとソラナ上のzk Compressionを比較しながら探ります。これらの2つの技術は、スケーラビリティを向上させることを目的としていますが、異なる方法でこの目標を達成し、それぞれのエコシステムの独自の設計理念と優先事項を反映しています。

1、ZK Rollupsとは？

ZK Rollupsは、計算と状態をオフチェーンに移行し、取引データをバッチとしてオンチェーンに保存することによって、ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させるL2スケーラビリティソリューションです。

これらは、ゼロ知識証明と呼ばれる暗号学的証明を利用して、これらのバッチ化された取引の有効性を証明し、実際のデータを漏らさないようにします。これにより、イーサリアムのメインネットの安全性を維持しながら、サイドチェーン上でより迅速かつ安価な取引を実現できます。

それはどのように機能するのでしょうか？

シーケンサーがオフチェーンで取引をバッチ処理します。

シーケンサーは、zk-SNARK（簡潔非暗号知識証明）証明を生成します。これは、取引の有効性を検証するコンパクトな暗号学的証明であり、すべての詳細を明らかにすることなく行われます。

証明と取引データはイーサリアムのメインネットに提出され、誰でもメインネット上で証明を検証でき、取引の有効性を確認します。異議がある場合、誰でも元の取引データを提出してオンチェーンでの決済を行うことができ、これによりイーサリアムの強力なセキュリティが活用されます。Rollupには、バンドルされた取引の正確性を検証するための暗号証明（具体的にはゼロ知識証明）が含まれています。イーサリアムネットワークは、この証明を検証するだけで済み、各取引を検証する必要がないため、計算負荷が大幅に軽減されます。取引はオフチェーンでRollupにグループ化されます。ゼロ知識証明を生成して、集約取引の有効性を確認します。証明と最小限の要約データがイーサリアムのメインネットに提出され、検証されます。成功裏に検証されると、イーサリアムのメインネット上の状態がRollup取引を反映するように更新されます。

2、ZK Compressionとは？

ZK Compressionは、ソラナブロックチェーン上でデータストレージコストを削減するために使用される技術であり、オンチェーンには圧縮データの「指紋」（ハッシュ）のみを保存し、データのプライバシーを保持します。

ZK Compressionの「ZK」はゼロ知識を表し、圧縮データのプライバシーが保護されていることを示しています。このアプローチは、オンチェーンに保存する必要のあるデータ量を大幅に削減し、開発者のストレージコストを低下させるのに役立ちます。

ZK Compressionはどのように完全に機能するのでしょうか？

ZK Compressionは、ゼロ知識（ZK）技術を利用してソラナ上の状態コストを削減します。これは、ブロックチェーン上でデータ（アカウント残高やスマートコントラクトストレージなど）を保存および維持するコストを指します。

以下は、その動作原理の詳細な分解です：

各アカウントのデータは、ユニークなハッシュ値に圧縮されます。このハッシュ値には、アカウントの情報だけでなく、その状態ツリー内の位置も含まれており、ユニーク性が保証されます。このハッシュ値は、状態ツリーの葉ノードに保存されます。

状態ツリーは、各ノードがその子ノードのハッシュであるMerkleツリーに似たデータ構造です。状態ツリーは、すべてのアカウント情報とデータを集約し、状態根と呼ばれるトップレベルのハッシュ値に圧縮します。

状態根は、状態ツリーのトップレベルのハッシュ値であり、ブロックチェーン上に保存されます。この根は、全体の状態ツリーの指紋として機能し、ツリー内のすべてのデータの整合性と完全性を保証します。

詳細なアカウントデータは、ブロックチェーン上に直接保存されません。代わりに、呼び出しデータとして、より安価なソラナの帳簿スペースに保存されます。状態根といくつかの基本的なメタデータのみがチェーン上に保存され、ストレージコストが大幅に削減される一方で、データの安全性が保持されます。

圧縮データの整合性と真正性を確保するために、ZK Compressionはゼロ知識証明（ZK-proofs）を使用します。これらの証明は、データの正確性と完全性を検証し、実際の内容を明らかにすることなく、圧縮データが安全で検証可能であることを保証します。

注意すべきは、ZK CompressionはL2ソリューションではなく、ソラナ上のデータストレージの効率を向上させるためのアップグレードであるということです。

ZK CompressionはL2ロールアップソリューションとは異なり、ZK Compressionでは取引の実行と状態の保存が第一層（L1）チェーン上、すなわちソラナ上で直接行われます。

重要な違いは、実行と状態の管理の場所です。zk Rollupsでは、これらのプロセスはサブチェーンで発生し、そのサブチェーンは定期的にメインL1チェーンにコミットメントと証明を送信します。それに対して、ZK Compressionはすべての実行と状態をソラナ自体に保持し、別のチェーン上で行うことはありません。

この根本的な違いは、ZK Rollupsがスケーラビリティを向上させるために一部のプロセスを第二層に移行するのに対し、ZK Compressionはデータストレージをメインブロックチェーン上で直接最適化し、実行のために別の層を作成しないことを意味します。

3、両者の違い

zk Rollupsとzk Compressionのイーサリアムとソラナにおける重要な違いは、ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させ、データストレージを最適化する方法に根本的に現れています：

1）実行と状態管理：

zk Rollups：取引の実行と状態の保存は、イーサリアムのメインネットとは別のサブチェーンで行われます。このサブチェーンは定期的にイーサリアムのメインネットにコミットメントと証明を送信します。

zk Compression：すべての取引の実行と状態の保存は、第一層（L1）チェーン上、すなわちソラナチェーン上で直接行われます。ここには別のサブチェーンは関与していません。

2）オンチェーンデータ処理：

zk Rollups：暗号証明と最小限の要約データのみがイーサリアムのメインネットに提出され、検証されます。このアプローチは、メインネットの計算負荷を最小限に抑えます。

zk Compression：圧縮データの「指紋」（ハッシュ）と対応するZK証明のみがソラナブロックチェーンに保存されます。これにより、オンチェーンに保存するデータ量が大幅に削減され、ストレージコストが低下します。

3）プライバシーと完全性：

zk Rollups：zk-SNARK（簡潔非暗号知識証明）を利用して、取引の有効性を証明し、詳細な取引データを漏らさないようにします。このアプローチは、イーサリアムのメインネットのプライバシーを保護しつつ、安全性を確保します。

zk Compression：データ圧縮とZK証明を組み合わせて、ブロックチェーンストレージを最適化し、圧縮データの完全性を数学的に証明します。これにより、解凍されたデータが元のデータと一致することが保証され、内容を明らかにすることなくプライバシーが保護されます。

4）ソリューションの性質：

zk Rollups：取引の実行と状態管理をサブチェーンに移行するため、第二層（L2）スケーラビリティソリューションと見なされ、スケーラビリティを向上させ、メインネットのコストを削減します。

zk Compression：第二層ロールアップソリューションとして分類されず、ソラナの第一層チェーン上でデータストレージの効率を直接向上させるアップグレードです。これにより、ストレージコストが最適化され、別の実行層を導入する必要がありません。

4、結論

以上のように、これら2つのスケーリングアプローチは、ブロックチェーンネットワークのコア原則を維持しながら、ネットワークの持続可能な成長を確保するためのバランスの取れたアプローチの重要性を強調しています。

この点において、ソラナは先進的なスケーラビリティソリューションを採用する上で顕著な成果を上げており、ブロックチェーン業界の広範な採用と革新への道を切り開いています。