イーサの進化：レイヤー2拡張とワンクリック・マルチチェーンの無限の可能性

Author: YBB Capital Fellow Ac-Core; Compiled by 0xjs@Golden Finance

TLDR:

• 統一された標準がなく、ブロックチェーンによってアーキテクチャやコンセンサスメカニズムが異なるため、クロスチェーンの資産移転プロセスは複雑でコストがかかる。プロセスは複雑でコストがかかります。既存の第三者ブリッジは信頼とセキュリティの課題に直面し、集中型ブリッジは流動性を維持し、コストをユーザーに転嫁する必要があります。ワンクリックでのチェーン発行は、トリレンマのジレンマを解決することに似ており、資産ブリッジングのための妥協的なソリューションです。

• 市場の成熟はOP StackとSuperchainが先行しており、Baseが成功例です。AggLayerはイーサリアムとネイティブに互換性があり、より受け入れられやすくなっていますが、アグリゲーションプロセスの安全性と信頼性を確保する必要があります。

• 業界におけるイノベーションの欠如を背景に、DeFiは依然としてRollupsの主要なアプリケーションシナリオです。現時点では、DePIN、RWA、大規模なGameFiプロジェクトがRollupsに登場する可能性は低く、SocialFiとNFT市場が登場する可能性がありますが、市場の熱気は不透明です。ブロックチェーン全体がマタイ効果を示しており、Rollupsでの無制限なインクリメントリリースの傾向は、頭には長期的な注意を、中低層には短期的な注意を払う必要があります。

1.Connecting Island Chains: The Problem of Bridges

チェーンをまたいで資産を移転する場合、各ブロックチェーンは独自のアーキテクチャ、コンセンサスメカニズム、状態証明、状態遷移を持ち、統一された標準と相互運用性がないため、チェーンをまたいだ複雑な通信とデータ交換が発生します。これらの検証プロセスは、オンチェーンで行うにはコストがかかりすぎることが多い。この制約が、他のチェーンの状態を検証するための複数当事者による署名委員会の普及につながっている。その結果、すべてのブロックチェーン間の相互運用性を可能にする普遍的な分散型標準やプロトコルが存在せず、異なるブロックチェーン間の資産の自由な流れが制限されています。

チェーンをまたいだ資産移動を可能にするため、サードパーティのブリッジが数多く登場していますが、これらのブリッジは信頼の問題に関連するサイバーセキュリティ上の重大な課題に直面しています。中央集権型のブリッジが完全なセキュリティを確保できたとしても、こうした運用コストをユーザーに転嫁するためには、各統合チェーン上で十分な流動性を維持する必要がある。現在、ネイティブな分散型アセットブリッジングを満足させることができず、サードパーティのブリッジを信頼することが困難であることから、ZKsync、Polygon、Optimismは、Elastic Chain、AggLayer、Superchain Explainerなど、よりネイティブなソリューションを導入し、ローカライズされたマルチチェーンスケーリングを可能にしています。

2. ZKsync 3.0: Elastic Chain

画像引用元：zksync.mirror

2023年、ZKsyncの主要開発会社であるMatter Labsは、開発者がZKsync技術に基づいて独自のブロックチェーンを構築できるツールキット「ZK Stack」をリリースした。基本的に、これらのカスタムチェーンはElastic Chainを介して相互接続され、ZKsync 3.0を単一のイーサリアムL2からElastic Chainに変えます。

ZKsync 3.0プロトコルコアアップグレードは2024年6月7日にリリースされ、これまでのZKsyncのアップグレードの中で最も複雑なものです。これは、ZKsync L1ブリッジを共有ルーター契約として再構成し、相互運用可能なZKチェーンの拡大し続けるネットワークをサポートします。

ZK Stackフレームワークは、チェーン間のネイティブで信頼性のない低コストの相互運用性を可能にします。

Matter Labsは、「Elastic Chainは、数学的に検証された方法で保護されたZKチェーン（ロールアップ、バリディウム、ボリション）の無限に拡張可能なネットワークであり、統一された直感的なユーザーエクスペリエンスでシームレスな相互運用性を実現します。ZKsyncこれは、ZKsyncエコシステム内の相互運用性をよりスムーズかつ効率的にするように設計されています。"

2.1 Elastic Chainのアーキテクチャ

Elastic ChainはZKテクノロジーだけに依存しているわけではなく、他の非ZKマルチチェーンシステムに単純にZK防止の「パッチ」を追加することもできません。

1. ZKルーター:

• Core Routing Mechanism:& nbsp;ZK Router:

• Core Routing Mechanism:& nbsp;ZK Router:

• クロスチェーン通信：効率的なクロスチェーン通信プロトコルを使用して、ZK Routerは異なるチェーン間の高速で安全なデータ転送を保証し、ネットワーク全体の相互運用性とパフォーマンスを向上させます。

2.ZKゲートウェイ：

• Entry and Exit Nodes: ZK Gatewayは、ZKSync 3.0ネットワークの入口と出口のノードとして機能します。外部のブロックチェーン（イーサネットのメインネットなど）とZKSyncネットワーク間のやり取りを処理するノードです。

• アセットブリッジング：外部ブロックチェーンとZKSyncネットワーク間のアセットブリッジングと転送を担当し、異なるチェーン間のアセットの安全かつ効率的なフローを保証します。

• トランザクション集約：ユーザートランザクションをバッチに集約し、ゼロ知識証明を生成して検証のために外部ブロックチェーンに提出し、オンチェーンデータ負荷とトランザクションコストを削減します。

• ミドルウェア：イーサとZKチェーンの間に展開されるミドルウェアとして理解することができ、ZKチェーン間の完全な相互運用性を可能にします。

3.ZKチェーン：ゼロ知識証明を生成して検証することで、取引の正当性と安全性を確保し、その結果をZKルーターに提出してロールアップと調整を行います。ZKゲートウェイを介してL1スマートコントラクトと相互接続され、完全に独立し、カスタマイズ可能で、ZKスタックを使用して構築されます。

ZKsyncによると、ゲートウェイはElastic Chainの重要なコンポーネントであり、ZKチェーンからイーサへのシームレスな決済を可能にします。

• Cross-Batch and Cross-Chain Proof Synthesis: L1検証コストの削減。

• ステートインクリメンタル圧縮: ゲートウェイに送信されるデータの小さなバッチを圧縮し、大きなバッチで効率的にL1に転送します。

• より高速なファイナリティ: チェーンの証明を検証し、低レイテンシのクロスチェーンブリッジングの競合を防ぎます。

• クロスチェーン証明合成: L1の検証コストを削減します。

• アクティビティ：各ZKチェーンのアクティビティは、その検証者によって独立して管理される。チェーンは自由にゲートウェイを離れることができます。

• 反検閲：チェーンをまたいだ取引の強制は、通常のL1反検閲取引よりも安くなり、すべてのユーザーにとって簡単になります。

ZKチェーンはZKゲートウェイを使用する必要がなく、イーサに直接決済することができます。ZKゲートウェイは、ネットワークの弾力性と信頼性を確保するために、分散化された信頼できないバリデータのクラスタによって運営されます。この分散型検証プロセスに参加するにはERC20トークンが必要です。ZKSyncネットワークガバナンスは、この目的のためにトークン（おそらくZKトークン）を割り当てます。

検証者は、ブリッジ手数料と、ZKゲートウェイに投稿される状態データの増分1バイトあたりの手数料を請求されます。これは、オンチェーン取引の価値が増加するにつれて収入が指数関数的に増加する可能性があるため、バリデーターがZKゲートウェイに参加するインセンティブとなります。さらに、バリデータが提供する再圧縮サービスにより、ZKゲートウェイを通じてデータを決済すると、イーサネットワーク上で直接決済するよりも安くなります。

3.Polygon 2.0: Agglayer

画像引用元: ポリゴンアグレイヤー

3.1Agglayerの設計の起源

OPスタックやZKスタックと同様に、Polygon CDKを使用して作成されたブロックチェーンはAgglayerに直接統合することができ、その統一されたブリッジングとセキュリティサービスを利用して他のブロックチェーンとの相互運用性を実現します。これがPolygon 2.0のコアアーキテクチャを形成しています。

Agglayerの中核となるアイデアは、Umbra Researchが提案したShared Validity Sequencingの設計に由来しています。この設計は、複数のOptimistic Rollups間でアトミックなクロスチェーン相互運用性を達成することを目的としています。共有シーケンサーを使用することで、システムは複数のRollupsのトランザクションシーケンシングとステートルートポスティングを統一することができ、アトミック性と条件執行を保証する。

これを実現するためには、以下の3つの要素が必要である。

• Shared Sequencer: クロスチェーンのトランザクション要求を受け取り、処理する。

• ブロック構築アルゴリズム：共有シーケンサーは、クロスチェーン操作を含むブロックを構築し、そのアトミック性を保証する責任を負います。

• 共有不正証明：共有不正証明メカニズムは、クロスチェーン操作を実行するために、関連するRollups間で実装される。

既存のRollupsはすでにレイヤー1とレイヤー2間の双方向メッセージング機能を備えているため、Umbraはこれらの3つのコンポーネントを補完するためにMintBurnSystemContract（BurnとMint）を追加するだけです。

ワークフロー:

• Chain Aに対するBurn操作: 任意のコントラクトまたは外部アカウントから呼び出すことができ、成功するとburnTreeに記録されます。

• チェーンBのミント操作: シーケンサによる実行成功後、mintTreeに記録される。

Invariant and Consistency:

• Merkle Roots Consistency: チェーンAのburnTreeとチェーンBのmintTreeのMerkle。チェーンA上のburnTreeとチェーンB上のmintTreeの根は、チェーン間の操作の一貫性と原子性を保証するために同一でなければならない。

システム操作:

• Shared Sequencerは、トランザクションバッチと宣言された状態のルートを、両方のRollupsからEtherに投稿する役割を担っています。中央集権型でも分散型（Metisなど）でもよい。シーケンサーはトランザクションを受け取り、ロールアップ A と B のブロックを構築する。A上のトランザクションがMintBurnSystemContractとの相互作用に成功した場合、B上の対応す るMintトランザクションの実行を試みる。Mintトランザクションが成功した場合、A上のBurnトランザクションとB上のMintトランザクションの両方が含まれ、失敗した場合は両方のトランザクションが除外される。

3.2アグレイヤーのコアコンポーネント：

Polygon 2.0のアグレイヤーでは、Unified BridgeとPessimistic Proofsがコアコンポーネントです。

1.Unified Bridge

Technical framework:

• Cross-chain communication: Unified Bridgeの中核は、異なるチェーン間のシームレスな通信を実現することです。クロスチェーン通信プロトコルにより、異なるレイヤー2ソリューションとメイン・イーサネット・ネットワーク間のデータと資産の転送を可能にします。

• 流動性の集約：ブリッジは異なるレイヤー2ソリューションからの流動性を集約し、ユーザーは流動性の断片化を心配することなく、チェーン間で自由に資産を移動させることができます。

Implementation Logic:

• Messaging:  ユニファイド・ブリッジは、関連する取引情報を含むメッセージがブリッジ・プロトコルを介してチェーン間で受け渡されるメッセージング・メカニズムを通じて、クロスチェーン通信を実現します。

• アセットのロックとリリース：ユーザーがチェーン上のアセットをロックすると、ユニファイド・ブリッジはターゲットチェーン上のアセットと同等の価値をリリースします。このプロセスはスマートコントラクトを使用してセキュリティと透明性を確保します。

• 相互運用プロトコル：異なるチェーン間の相互運用性を確保するため、ユニファイド・ブリッジは標準化された相互運用プロトコルを使用しています。これらのプロトコルは、クロスチェーンのトランザクションがどのように処理され、検証され、潜在的な競合が解決されるかを定義します。

ソース：Aggregatedブロックチェーン：新しいテーゼ

2.悲観的証明

技術的枠組み：

• セキュリティ：悲観主義の証明は、不正取引を防ぐために考案されたセキュリティ対策です。すべてのトランザクションが有効であることを保証するために、トランザクションの検証中に追加の検証ステップを導入する。

• 遅延検証：楽観的証明とは異なり、悲観的証明はトランザクションが悪意のあるものである可能性を想定し、確認の前に完全な検証を行う。

Implementation Logic:

• Preliminary Verification: トランザクションが送信された直後、システムはトランザクションの基本情報、署名の有効性などをチェックする予備検証を行う。

• ディープ検証：予備検証を通過した後、取引はディープ検証段階に入り、システムは一連のスマートコントラクトを呼び出し、取引の複雑さと潜在的なリスクをチェックする。

• 紛争解決：検証プロセス中に何らかの問題が見つかった場合、システムは紛争解決メカニズムを起動させる。これにより、ユーザーと検証者は、紛争を解決し、トランザクションの最終的な有効性を確保するために、追加の証拠を提出することができます。

Agglayerは、Unified BridgeとPessimistic Proofsを統合することで、安全性が高く、スケーラブルで相互運用可能なブロックチェーン環境を提供します。これらのコンポーネントは、システムのセキュリティを強化するだけでなく、クロスチェーン取引を簡素化し、ユーザーがチェーン全体でやりとりすることを容易にします。詳細については、YBB Capitalの以前の記事「モジュール性から集約へ：Polygon 2.0のアグレイヤーコアを探る」をご覧ください。

4.オプティミズム：スーパーチェーンの説明

2023年、オプティミズムはワンクリックでのチェーン展開のパイオニアとなり、イーサリアムのスケーリングソリューションであるオプティミズム・スーパーチェーンのローンチパッドである初期プロジェクト、OPスタックで、統一されたネットワークの標準を設定しました。OP Stackは、イーサリアムのスケーリングソリューションであるOptimism Superchainのローンチパッドであり、OP Stackを使用して構築されたすべてのL2間の相互作用とトランザクションのハブです。

Optimismスーパーチェーンは、OPスタック開発スタック、ブリッジ、通信レイヤー、セキュリティを共有し、個々のチェーンが調整され、単一のユニットとして動作できるようにしています。

• Data Availability Layer: OPスタックに基づいて、主にイーサDAを通じて、チェーンへの生の入力の主要ソースを決定します。ユーザートランザクションがどのように収集され、転送されるかを制御します。

• Derivative Layer（デリバティブ層）：生データを、主にロールアップ技術を使用して、実行層の入力に処理します。

• 実行層：イーサネット仮想マシン（EVM）を中心モジュールとして、システムの状態構造と遷移機能を定義します。

• 決済レイヤー：証明ベースの障害検証を通じて、外部のブロックチェーンがOPスタックチェーンの有効な状態を閲覧できるようにします。

OptimismのSuperchainは、Elastic ChainやAgglayerと比べて大きなシェアを持ち、いち早く市場に参入した。特筆すべきは、これに基づいて立ち上げられたBaseで、その高いオンチェーン活動を反映して、1日のガス消費量のかなりの部分を占めています。

ソース: Dune Optimism - Superchainオンチェーンデータ

5.ワンクリックチェーンについての主観的なもの感想

5.1 AggLayer、Superchain、Elastic Chainの競合分析

（この部分は筆者の個人的な意見です。）

上記の3つのスケーリングソリューションは、それぞれのRollupスケーリングの物語を続けており、OP StackとSuperchainが市場の成熟度という点でリードしており、Baseが最も成功しています。

AggLayerにはネイティブ互換という利点があり、基礎となるプロトコルに大きな変更を加えることなく、既存のイーサリアムネットワーク上で直接動作します。これにより、既存のイーサユーザーや開発者がよりアクセスしやすくなります。課題は、アグリゲーションプロセスのセキュリティと信頼性を確保することです。

エラスティックチェーンに関する最初の判断は、ZKsyncのエコシステムとコミュニティ構築の発展に注目することです。ZKsync自体が発展しない場合、エラスティックチェーンは開発者を惹きつけ、コミュニティの熱意を維持する上で困難に直面する可能性があり、市場と技術の両方の観点から、短期的にはOPに強気、長期的にはZKに強気です

しかし最近、拡張されたロールアップベースのソリューションが潜在的な競争相手として現れました。これは、シーケンサーをイーサネット自体であるL1に直接移動させ、L2のための追加のシーケンサーや複雑な検証ステップを不要にします。潜在的なMEVの問題はあるものの、このよりネイティブなスケーリング・アプローチは、今後の開発に注目しておく価値があります。

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出典: ZKsync - エラスティックチェーン入門

5.2 ロールアップの今後の動向と応用例イノベーション

全体として、イーサの主要なスケーリングソリューションとしてのロールアップの数は、「ワンクリック連鎖」が広がるにつれて増え続けるでしょう。ビットコインのエコシステムが2023年に繁栄するとしても、その非ネイティブのスケーリングはイーサのスケーリングのアイデアを多く借用しています。市場でのイノベーションが限られているため、ロールアップアプリケーションのイノベーションと影響は限定的かもしれません。

各VMチェーンにとって、TVLは市場の変化に関係なく重要な指標であるため、初期のアプリケーションはさまざまなDeFiプロトコルになりそうです。さらに、SocialFiプロトコルやNFT取引市場があるかもしれません。

その他の分野では、DePINはRollupとL1で苦戦し、Solanaでリーダーが現れる可能性が高い。RWAコンセプトはL1で発展する可能性が高く、Rollupでは信頼性が低い。gameFiも出現するだろうが、大規模なゲームはGameFiを中心とするRollupでしかチャンスがないだろう。したがって、最も確実なアプリケーションはやはりDeFi関連です。

しかし、ブロックチェーン業界には明確なマシュー効果があり、マルチチェーン時代の到来とともに、リソースはヘッドプロジェクトに集中し、強者はより強くなり、弱者は淘汰されるだろう。

YBBキャピタルのオリジナル調査レポートへのリンク