ブロックチェーンアプリケーションにzkSyncを選ぶ5つの理由

Ethereumネットワーク上では、13,000を超える分散型アプリケーションやNFTコレクションが稼働しており、常時数千件のトランザクションがブロックスペースを奪い合っている状況が発生し得る。

zkSyncのようなLayer 2スケーリングソリューションは、トランザクションを「バッチ化」してからメインネットでの決済のために送信する。これにより、トランザクション速度が向上し手数料が低下するため、低価値・高スケールなアプリケーションにとって有利な環境が生まれる。

本記事では、ブロックチェーン開発においてzkSyncを選択する主な5つのメリットについて説明する。

zkSyncとは何か

zkSyncは、ゼロ知識証明を用いてEthereumのスループットを向上させつつ、自己主権性と分散性を維持する汎用の分散型Ethereumスケーリングソリューションである。

zkSyncの開発元であるMatter Labsは、Ethereumのスケーラビリティ問題をいち早く特定し、実用的かつ将来性のある解決策の開発に取り組んだエンジニアリングチームの一つである。

Goerliテストネットでの12ヶ月に及ぶ厳格なテストを経て、zkSyncは2023年3月24日にパブリックメインネット（「Era」）をローンチした。

開発者がブロックチェーン開発にzkSyncを選ぶ理由

zkSyncを利用する主なメリットは、Ethereumメインネットからセキュリティを直接継承しつつ、ゼロ知識証明の活用によってスケーラビリティを付加している点にある。

Matter LabsのCEO兼共同創業者であるAlex Gluchowski氏は、真にトラストレスなインターネットを実現するには、情報検証にゼロ知識証明を活用する必要があると考えている。

1. Ethereum由来のセキュリティ

Optimistic Rollupsが不正証明（fraud proofs）を使用するのに対し、zkSyncはValidity Proofsを用いてメインネットのセキュリティを活用する。

zkSyncのトランザクションのセキュリティを確保するため、暗号学的証明（すべてのトランザクションを検証・再構築するために必要なデータとともに）がEthereum上に公開される。

これらの証明を公開することで、zkSyncはユーザーが自身のトランザクションがネットワークによって正しく処理されたことを検証できる、透明性のある監査可能な手段を提供している。

2. zkEVMの実装

zkEVMは、ゼロ知識証明とEthereum Virtual Machine（EVM）を統合したものである。zkEVMの実装により、開発者はEthereumメインネットからスマートコントラクトをネイティブに移植できるようになる。

EVM互換のスマートコントラクトは、安全かつトラストレスな方法で実行され、ゼロ知識により証明できる。これは、技術的な実装上の課題により、これまでEVMとゼロ知識証明がうまく組み合わさっていなかったことを踏まえると、重要な成果である。

もともとEVMはスマートコントラクトを実行できるものの、その正当性を検証することはできなかった。zkEVMは、Ethereum Virtual Machineにゼロ知識証明、すなわち簡潔非対話型知識論証（SNARK）を生成する能力を付与する。

これにより、決済やトランザクションに限定されることなく、開発者が高度な分散型アプリケーション（dapp）機能やその他の用途にZK-Rollupsを利用できるという新たな可能性が生まれる。

zkEVMの実装は、より高速で安価なトランザクションを実現するだけでなく、スマートコントラクト実行時のプライバシー保護も強化する。

zkSyncで用いられるゼロ知識証明はプライベート計算を可能にし、スマートコントラクト実行の入力と出力を、関係者以外には見えないようにする。これは、分散型金融（DeFi）アプリケーションなど、プライバシーを要するアプリケーションにとって大きな利点となる。

3. 無限のスケーラビリティ

zkSyncは、セキュリティを損なうことなく、効率的に無限のスケーリングを実現する能力を備えている。

最も重要な点として、zkSyncは簡潔なzk proofsを用いることで、処理するトランザクション数にかかわらず検証コストを最小限に抑える。これにより、ネットワークのセキュリティと分散性を損なうことなく、パフォーマンスを指数関数的に向上させることができる。

トランザクション手数料の削減も、ブロックチェーンプラットフォームのスケーラビリティを高める上で重要な要素である。zkSyncの革新的なRedshift証明システムは、トランザクションあたりの平均コストを1セントに満たない水準まで削減する。これにより、zkSync上のトランザクションは他のブロックチェーンプラットフォームよりもはるかに安価に処理できる。

スケーラビリティはまた、コスト効率の良いストレージにも依存する。まさにこの点こそ、zkSyncが開発された理由である。zkSyncは、Layer 1でのストレージと比較して大幅にコストを削減する、安価で信頼性の高いストレージを提供する。

EIP-4844の施行により、コストのさらなる削減が見込まれる。さらに、zkSyncのアーキテクチャには、追加の分散型ストレージオプションであるzkPorterも組み込まれている。

無限のスケーラビリティを実現するもう一つの必須要素が「Hyperchains」である。Hyperchainsは、本質的には主権を持つZKブロックチェーンであり、zkSyncが「Hyperbridges」と呼ぶトラストレスなブリッジを介して相互に接続されている。

他のブロックチェーンと同様、個々のHyperchainのスループットには限界があり、それは主にノードのキャパシティと分散度に左右される。しかし、Hyperchainsが連携して機能することで、zkSyncエコシステム全体が達成できるスループットには上限がなくなる。

4. 優れたUX

最適とは言えないUXは、長年にわたりブロックチェーン技術の普及を妨げる要因となってきた。シードフレーズの記憶からアプリをまたいだ暗号資産ウォレットの使い方の把握まで、ユーザーはWeb3をうまく扱えないと感じることが多い。

zkSyncはネイティブのアカウント抽象化によってUXを大幅に簡素化し、ユーザーがよりスムーズにWeb3を探索できるようにするとともに、開発者が機能面でのdAppの開発により多くのリソースを割けるようにする。

現在、ほとんどのユーザーはExternally Owned Accounts（EOA）を通じてEthereumとやり取りしている。EOAは操作が簡単だが、ETHの送受信以外のコード実行や機能の実行はできない。スマートコントラクトアカウント（CA）は、単純な価値の移転を超えたコード実行や複雑な機能の実行が可能だが、より高度な開発とテストが必要となる。

アカウント抽象化は両方のアカウントタイプのメリットを組み合わせ、ユーザーが簡素化されたユーザー体験を通じてCAとやり取りできるようにする。zkSyncチームは、ユーザーが資産のカストディを保持したまま、スマートコントラクトアカウントの操作をほとんどのユーザーが既に慣れ親しんでいるWeb2の体験に近づけることを目指している。

zkSyncのアカウント抽象化により、各ユーザーは自身のアカウントのロジックや機能を簡単にカスタマイズできる。例えば、ユーザーは定期支払いを自動的にスケジュールするカスタムアカウントや、資金の送受信に関する特定のルールを強制するアカウントを作成できる。スマートコントラクトアカウントでは、ユーザーが任意のトークンでガス代を支払えるだけでなく、アカウントがユーザーに代わって自動的に手数料を処理するよう設定することもできる。

5. 構成可能性

zkSyncの中でも過小評価されがちなメリットの一つが、Layer 1とLayer 2の間を妥当な時間内で双方向に行き来できる能力である。ユーザーは、長い出金・入金プロセスを必要とせずに、両レイヤー間で資産と流動性をシームレスに移動できる。

これは構成可能性、すなわち異なるスマートコントラクトやアプリが相互に連携して機能する能力にとって、特に重要である。zkSyncの双方向ホップ能力により、Layer 2上のアプリはLayer 1上の資産や流動性に容易にアクセスし利用でき、またその逆も可能となるため、アプリ間のより複雑で高度な構成可能性が実現する。

Layer 1とLayer 2の間で資産を迅速に移動できる能力は、流動性を維持する上でも重要である。両レイヤー間の流れを円滑に保つことで、ユーザーはいずれかのレイヤーに資産がロックされるリスクなく、機会を活用し市場の変化に素早く対応できる。

例えば、あるユーザーがEthereumブロックチェーンのLayer 2上に構築された分散型取引所（暗号資産を取引するためのプラットフォーム）を利用したいとする。zkSyncを使えば、Layer 1からLayer 2へ暗号資産を迅速に移し、その取引所で取引を行うことができる。そして、資金を引き出したい場合には、それを再びLayer 1へ迅速に移すことができる。