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回答>レイヤー2とロールアップについて学ぶ>オプティミスティック・ロールアップとZKロールアップの比較 // Tags
オプティミスティック・ロールアップZKロールアップ
要約：オプティミスティック・ロールアップとZKロールアップは、レイヤー2のスケーリングにおいて大きく異なるアプローチをとっています。オプティミスティック・ロールアップは、ステート更新をレイヤー1に投稿し、7日間の不正証明期間中に誰かが異議を申し立てない限り、その更新は有効であるとみなされます。一方、ZKロールアップは各更新に暗号的な有効性証明を添付し、レイヤー1が即座に検証を行うため、異議申し立て期間はありません。 オプティミスティック・ロールアップは、よりシンプルでEVMとの互換性が高く、現時点ではより成熟している。ZKロールアップは、より迅速なファイナリティ、near-即時出金、そして長期的な効率性の向上を実現する。その代償として、証明の生成が難しく、過去にはEVMとの互換性が低かったが、その差は急速に縮まりつつある。互換性と現在の成熟度を重視するか、それともより迅速なファイナリティと将来を見据えた設計を重視するか、自分にとって何が重要かによって選択すべきだ。
わかりやすい説明
2つの空港のセキュリティシステムを想像してみてください。
楽観的なアプローチは、TSAプレチェックのようなものです。乗客は信頼できるとみなされ、迅速に検査を通過しますが、事後に行われる抜き打ち検査で問題が発見されます。もし誰かが禁止物品を所持していることが発覚した場合、そのプロセスは逆転します。
ZKアプローチは、全身スキャナーのようなものです。すべての乗客は通過する前に検査を受けるため、何の問題もないことが、数学的な確実性をもって即座にわかります。
どちらも異なる方法で同じ目標（セキュリティ）を達成します。PreCheck（楽観的アプローチ）は高速でシンプルですが、完全な承認までに時間がかかります。スキャナー（ZK）は即座に検証できますが、より高度な技術が必要です。
オプティミスティック・ロールアップの仕組み
楽観的ロールアップでは、シーケンサーがL2上でトランザクションを実行し、その結果として得られた状態の更新をL1に反映します。ここで重要なのは「楽観的」という言葉です。システムは、その更新が正しいと仮定し、すぐに確認することなく処理を進めます。この仮定があるからこそ、L1がすべてのトランザクションを再実行したり検証したりする必要がなく、高速かつ低コストで処理できるのです。
セキュリティは異議申し立てプロセスによって確保されています。更新が投稿された後、Arbitrum およびOptimism では通常7日間の異議申し立て期間が設けられます。この期間中、更新に誤りがあると思われる人は誰でも、不正証明を提出することができます。不正証明とは、トランザクションを実行した結果、シーケンサーが主張した結果とは異なる結果が得られることを示すものです。証明が有効であると判断された場合、誤った更新は取り消され、不正なシーケンサーにはペナルティが科されます。
実際には、これは出金に7日間の遅延が生じることを意味します。オプティミスティック・ロールアップからL1へ資産を移動させるには、出金が確定する前にチャレンジウィンドウが終了するのを待つ必要があります。サードパーティのブリッジは、流動性を提供することでより迅速な出金を可能にしていますが（by ）、プロトコルの決済には依然として7日間かかります。
代表的な楽観的なロールアップには、次のようなものがあります：
Arbitrum、L2のby で最大のTVL
Optimism、これは、by 、Base 、Mode 、Zora 、およびその他のチェーンで構成されるOP Stackを稼働させています。
Base、by を運営 Coinbase
ZKロールアップの仕組み
ZKロールアップでは、シーケンサーがL2上でトランザクションを実行し、暗号的な妥当性証明（ZK-SNARKやZK-STARKなどのゼロ知識証明）を生成します。この証明は、状態の変化が正しく計算されたことを数学的に示しています。この証明は、状態の更新情報とともにL1に投稿されます。その後、L1のスマートコントラクトがこの証明を検証しますオンチェーン 。この検証は高速かつ低コスト（ガス代は数十万程度）で行われます。
証明によって更新の正確性が保証されるため、チャレンジウィンドウは必要ありません。L1が証明を検証した時点で、状態は確定します。ZKロールアップからL1への出金は、7日間ではなく、証明の生成と投稿にかかる数分から数時間で完了します。
ZK証明の生成には、膨大な計算能力と専用のハードウェアが必要です。
検証を行うと、バッチが確定するまでのレイテンシが増加します。
EVMとの完全な互換性を実現するのは困難です。なぜなら、EVMはゼロ知識証明を念頭に置いて設計されていなかったからです。
初期のZKロールアップでは、開発者 で契約をカスタム言語で書き直す必要がありました。最新のzkEVM（zkSync 時代、Polygon zkEVM、Scroll ）では、サポート Solidityに対応しており、互換性のレベルはさまざまです。
主なZKロールアップには、zkSync Era、StarkNet （Solidityの代わりにCairoを使用）、Scroll 、およびPolygon zkEVMなどがあります。
どちらを選ぶか
次のような場合には、楽観的なロールアップを選択してください：
現時点で最高のEVM互換性
最大規模のL2エコシステムと流動性へのアクセス
最もシンプルな開発環境。既存のSolidityコントラクトを、わずかな変更でデプロイできます。
また、7日間の出金期間を受け入れるか、ブリッジを利用してより迅速に資金を引き出すことも可能です
次のような場合に、ZKロールアップを選択してください：
高速なL1ファイナリティとnear による即時出金
経済的インセンティブではなく、数学に基づいた、より強固なセキュリティ保証
ZK証明の精度が向上するにつれて、長期的な効率も向上する
また、お使いのequipe は、現在のzkEVM互換機能に対応しています
実際には、多くのアプリ にとって、どちらを選ぶかはますます重要ではなくなってきています。どちらのタイプも改良が進んでおり、L2は共通の標準や相互運用性に向けて収束しつつあります。多くのチーム は、複数のL2に同時に展開されています。
オプティミスティック・ロールアップとZKロールアップの主な違いは何ですか？
どちらのロールアップ方式も、トランザクションをオフチェーンで実行し、データをEthereum に投稿しますが、その正しさを証明する方法は正反対です。オプティミスティック・ロールアップは、トランザクションが有効であることを前提とし、不正行為を検知するためにフレイド・プルーフ・ウィンドウに依存しています。一方、ZKロールアップは、暗号学的証明を用いて事前に有効性を証明するため、レイヤー1は各バッチを即座に信頼することができます。この設計上の選択が、表に示されているように、ファイナリティ、出金速度、コスト、および互換性に影響を与えます。
寸法 | 楽観的ロールアップ | ZKロールアップ |
|---|
検証方法 | 詐欺の証明（有効であると仮定） | 妥当性の証明（妥当であることを証明する） |
L1への引き出し | 約7日間 | 数分から数時間 |
セキュリティモデル | 経済的、課題型 | 暗号技術、数学に基づく |
EVM互換性 | 今日はとても暑い | 改善中、状況は様々by zkEVM |
証明費用 | 少ない、生成すべきプルーフがない | より高いレベルでは、証明の生成に多大な労力を要する |
例 | Arbitrum,Optimism,Base | zkSync Era、StarkNet 、Scroll |
この分野に初めて触れる方は、まず「ロールアップ」とは何か、そしてそれがより広範なレイヤー2のブロックチェーンにおいてどのような位置づけにあるのかを理解してから、2つの設計を詳細に比較するようにしてください。
オプティミスティック・ロールアップとZKロールアップ、どちらのファイナリティが速いですか？
ZKロールアップは、レイヤー1でのファイナリティをより迅速に達成します。妥当性証明によってバッチの正確性が保証されるため、Ethereum が証明を検証するやいなや、状態が確定します。多くの場合、このプロセスは数分から数時間以内に完了します。一方、オプティミスティック・ロールアップでは、L2上では取引が瞬時に行われたように感じられても、L1上で出金が完全に確定するまで、およそ7日間のチャレンジ期間を待たなければなりません。これは、各システムがブロックチェーン のファイナリティをどのように扱うかという点に直接起因しています。
ZKロールアップは、オプティミスティック・ロールアップよりも安全なのでしょうか？
これらは、単に「より安全」あるいは「安全性が低い」というのではなく、異なる種類のセキュリティを提供しています。ZKロールアップは暗号技術によってセキュリティを確保しています。つまり、有効な証明があれば、状態の変化が正しいことを意味します。一方、オプティミスティック・ロールアップは、経済的インセンティブと、チャレンジ期間中に少なくとも1人の誠実な当事者が不正証明を提出するという仮定に基づいてセキュリティを確保しています。どちらも正しく構築されていれば安全であると考えられています。また、どちらも依然としてシーケンサーに依存していますが、チーム ではその分散化に取り組んでいます。
ロールアップはブロックチェーン のスループットを向上させるのでしょうか？
はい。ロールアップは、現在Ethereum がスケーリングを図るための主要な手段です。ロールアップは、多数のL2トランザクションを1つのL1送信にまとめて処理することで、スループットを向上させ、トランザクションあたりのコストを削減します。オプティミスティック・ロールアップもZKロールアップも、レイヤー1単独の場合よりもはるかに多くのトランザクションを1秒あたり処理できます。したがって、これら2つの選択肢を比較する際、純粋な処理能力が決め手となることはほとんどありません。重要なのは、ファイナリティ、コスト、そして互換性です。これら2つの指標の違いについては、「スループットとレイテンシの比較」を参照してください。
Quicknode が両方のタイプをどのようにサポートしているか
Quicknode 楽観的ロールアップとZKロールアップの両方に対して、完全なRPC（サポート ）を提供します。Arbitrum 、Optimism 、Base 、zkSync 、StarkNet 、Scroll 、およびPolygon の各zkEVMは、すべて同じQuicknode プラットフォーム上で動作し、開発者体験、SLA、およびツールセットも共通しています。Quicknode Streams は、両方のロールアップタイプからのデータストリーミングをサポートしており、拡張されたAPIメソッドも両方で利用可能です。
よくある質問
楽観的ロールアップは、ZKロールアップよりもコストが安いのでしょうか？
楽観的ロールアップは、暗号学的証明を生成するコストを回避するため、証明にかかるオーバーヘッドが低くなります。ZKロールアップは、有効性証明を生成するためにより多くの計算リソースを消費しますが、レイヤー1へのデータ投稿をよりコンパクトに行うことができます。実際の手数料は、具体的なネットワークやデータコストによって異なりますが、Ethereum のデータ可用性が向上したことで、どちらのタイプも劇的に安価になっています。
なぜオプティミスティック・ロールアップには7日間の出金待機期間があるのですか？
7日間のウィンドウは、誤ったステート更新に対して誰でも不正の証拠を提出できる異議申し立て期間です。レイヤー1への出金は、このウィンドウが終了して初めて確定するため、不正を検知して取り消すための十分な時間が確保されます。サードパーティのブリッジは、より迅速な出金のために流動性を前払いすることができますが、基盤となるプロトコルの決済は依然としてこのウィンドウが終了するまで待機します。
zkEVMとは何ですか？
zkEVMとは、Ethereum 仮想マシンと互換性を持つZKロールアップ仮想マシンであり、開発者 が標準的なSolidityコントラクトを展開しつつ、有効性証明のメリットも享受できるようにするものです。zkSync Era、Polygon zkEVM、Scroll などの実装は、それぞれ異なる程度のEVM互換性を提供しており、オプティミスティック・ロールアップとの互換性のギャップはますます縮まりつつあります。
どちらのロールアップタイプでも、同じdAppコードを使用できますか？
多くの場合、そうです。オプティミスティック・ロールアップはEVMとの互換性が非常に高いため、既存のSolidityコントラクトは通常、最小限の変更でデプロイできます。最新のzkEVMもSolidityをサポート していますが、StarkNet などの一部のZKロールアップでは、Cairoのようなカスタム言語を使用しています。多くのチーム は、これら2種類のL2にまたがって同じアプリケーションをデプロイしています。
どのロールアップタイプを基盤として構築すべきでしょうか？
EVMとの互換性を最大限に高め、現在最大規模のエコシステムを活用し、既存のコントラクトをデプロイするための最も簡単な方法を求める場合は、オプティミスティック・ロールアップを選択してください。迅速なファイナリティ、near による即時出金、および暗号学的セキュリティを最優先する場合は、ZKロールアップを選択してください。両エコシステムが共通の標準へと収束しつつあるため、多くのアプリケーションが両方にデプロイされています。
参考資料
