## なぜEthereumにはレイヤー2ソリューションが必要なのか世界最大のスマートコントラクトプラットフォームであるEthereumは、DeFiの構造を再構築しただけでなく、無数の分散型アプリケーションの拠点ともなっています。しかし、成功の代償としてネットワークの混雑が生じています。ユーザー数の急増に伴い、オンチェーンの手数料は高止まりし、取引の承認速度も遅くなっています。Ethereum 2.0は段階的に進行していますが、根本的なスケーリング問題の解決にはまだ時間がかかります。この背景の中で、レイヤー2ネットワークのソリューションが登場し、ZK Rollupはその独特な暗号学的仕組みにより、スケーリング競争の中で最も期待されている技術の一つとなっています。## ZK Rollupのコア原理：なぜこれが特別なのかZK Rollupはレイヤー2のスケーリングソリューションに属し、その基本的な考え方は非常にシンプルです——Ethereumのメインチェーン外で取引をまとめて処理し、暗号学的証明を用いてデータの安全性を保証します。具体的には、ゼロ知識証明（zero-knowledge proofs）という「最先端技術」を採用し、取引の詳細を漏らすことなく、その有効性を証明します。これらの証明情報は非常にコンパクトであり、メインチェーンのストレージ負担を大幅に削減しつつ、取引をほぼ瞬時に成功させることを可能にしています。ZK証明は三つの特性を持ちます：完備性（Completeness）、正確性（Soundness）、および零知識性（Zero Knowledge）。この三位一体の設計により、システムは安全かつ高効率を実現しています。### ZK Rollupの運用フローこの仕組みは、メインチェーンのスマートコントラクトとオフチェーンの仮想マシンの連携に依存しています。1. **メインチェーン側のルール設定**：スマートコントラクトがEthereumのメインチェーン上でZK Rollupの取引ルールの枠組みを定める2. **オフチェーンで大量の取引を処理**：ユーザーの取引は独立した仮想マシン上で実行され、完全にメインチェーンの混雑を回避3. **暗号学的証明の生成**：システムは取引バッチ全体のゼロ知識証明を生成し、個別の取引詳細を明かさずに済む4. **メインチェーンでの検証と承認**：この証明をEthereumにアップロードし、検証ノードが取引バッチの合法性を確認この分担により、Ethereumのメインチェーンは安全性と最終承認に専念し、重い計算処理はオフチェーンに委ねられるため、スループットの向上、手数料の低下、ユーザー体験の向上が実現します。## ZK Rollupは他のレイヤー2と比べてどこが優れているのかOptimistic Rollup（楽観的ロールアップ）と比較すると、ZK Rollupの違いは明白です。楽観的ロールアップは「信頼してから証明する」モデルを採用し——取引の合法性を仮定し、異議が出た場合のみ検証します。一方、ZK Rollupは「すべての取引に証明を付ける」方式で、各取引はゼロ知識証明による暗号検証を経る必要があります。これにより、いくつかの大きな違いが生まれます：- **安全性の即時性**：ZK Rollupは取引の即時最終性を実現し、証明を受け取った時点でメインチェーン上で永久にロックされ、争議期間が不要です。楽観的ロールアップは7日間のチャレンジ期間を待つ必要があります。- **信頼仮定に依存しない安全性**：ZK Rollupの安全性は数学的保証に基づき、検証者の誠実さを信頼する必要がありません。楽観的ロールアップは検証者が悪意を持たないと仮定します。- **プライバシー保護の強化**：個々の取引の詳細は証明内部に隠されており、楽観的ロールアップの全透明性と比べてプライバシーに優れています。これらの優位性により、ZK Rollupはより複雑でありながらも堅牢なスケーリングソリューションとなっています。## EthereumエコシステムにおけるZK Rollupプロジェクトの現状現在、ZK Rollupの分野は多彩なプレイヤーがしのぎを削っています。注目すべき主要なプロジェクトを一つずつ見ていきましょう。### Manta Network：プライバシーDeFiの先駆者**TVL規模**：8.51億ドル | **開始時期**：2023年9月（テストネット）| **トークン**：MANTA（管理・ステーキング・手数料）Manta Pacificは、Ethereum上のManta Networkのレイヤー2です。プライバシー取引に特化し、zk-SNARKs技術を用いて、完全に秘密の環境下で暗号資産の取引と交換を可能にします——取引相手や金額は暗号化されているものの、システムはその正当性を検証できます。リリース以来、Manta PacificはEthereumのレイヤー2のTOP4に急浮上し、CoinbaseのBaseをも超えました。DeFiエコシステムのプライバシー空白を埋め、多くのDEXにはこの機能が欠けています。**コア競争力**：プライバシー層をDeFiエコシステムに実装し、多チェーンエコシステムのプライバシー基盤を目指す。### Linea：速度と利便性のバランサー**TVL規模**：2.02億ドル | **開始時期**：2023年8月 | **トークン**：LINEA（用途未公表）Lineaはzk-SNARKsを用いてオフチェーンの取引を圧縮し、上链します。開発者に優しい設計を重視し、既存のEthereumアプリケーションのシームレスな移行を可能にしています。2024年1月のエアドロップ予告により、コミュニティの期待値は高まっています。トークンの仕組みはまだ完全には明らかになっていませんが、すでに多くの注目を集めています。**コア競争力**：スケーリングと使いやすさを両立し、同類の中でも高いスループットを実現。### Polygon zkEVM：エコシステムの巨人の野望**TVL規模**：1.15億ドル | **開始時期**：2023年3月（メインネットβ）| **トークン**：MATIC（ガス代・ガバナンス）PolygonエコシステムのzkEVMは、学術的な選択肢とも言えます。EVM互換の仮想マシン環境でオフライン取引を実行し、その後ZK証明で上链検証します。Ethereumの既存ツールやコントラクトと完全互換性を持ち、Polygonエコシステムの一員としてエコシステムの連携メリットも享受できます。**コア競争力**：Ethereumのツールをシームレスに移行でき、開発者の学習コストと導入コストを低減。### Starknet：STARKsによる革新**TVL規模**：1.7億ドル | **開始時期**：2022年2月 | **トークン**：STRK（流通時価総額3.8988億ドル、ガス代・ガバナンス・ステーキング）Starknetはzk-SNARKsではなく、STARKs技術を採用しています。これは重要な違いです。STARKsは信頼設定を不要とし（trusted setup）、拡張性が高く、量子計算に対しても堅牢です。システムは汎用計算をサポートし、あらゆるスマートコントラクトのロジックを実行可能です。**コア競争力**：量子耐性と信頼不要の前提を持ち、最も「暗号朋克」的な選択肢。### zkSync Era：Matter Labsの本気作**TVL規模**：5.55億ドル | **開始時期**：2023年3月（メインネット全面稼働）| **トークン**：ZKS（ガス代・ガバナンス・ステーキング）zkSync Eraはユーザー体験に重点を置いています。オフライン処理とバッチまとめにより、取引コストと速度を大幅に向上させています。EVM互換性もあり、開発者は既存のEthereumコントラクトを直接展開でき、移行コストも不要です。**コア競争力**：低ハードルと高効率を両立し、EVM互換のZK Rollupの中でもトップクラス。### Scroll：高速スループットの新星**TVL規模**：6346万ドル | **開始時期**：2023年10月（クロスチェーンブリッジ）| **トークン**：未計画Scrollもzk-SNARKs系の技術で、高スループットと低遅延を追求しています。単一のzk-SNARK証明で取引全体を証明し、それをEthereumにブロードキャストします。EVM互換により、既存のスマートコントラクトの移行も容易です。**コア競争力**：スループットを最優先し、DeFiや高インタラクションシナリオに適した設計。### Aztec Protocol：プライバシー選択可能なハイブリッドモデル**開始時期**：2017年 | **トークン**：未発行のネイティブトークンAztecの新しい点は、パブリックとプライベートを融合させた点です——スマートコントラクトのロジックは公開実行も可能ですが、秘密裏に実行もできます。さらに、Noirというプログラミング言語を開発し、ゼロ知識回路の開発を支援。これにより、ZKアプリの開発難易度を大きく低減しています。プロトコルはメインネット公開時に完全な非中央集権化を約束しています。**コア競争力**：プログラム可能なプライバシーと開発容易性を兼ね備え、プライバシーを重視するアプリに適しています。### ZKFair：DEXの「手術刀」**開始時期**：2023年12月 | **トークン**：ZKF（時価総額1.63億ドル、ガス代・ガバナンス・手数料報酬）ZKFairは分散型取引所ですが、ZK Rollupを用いてフロントランニング対策を行っています。これは取引順序の操作を防ぐための細分化されたソリューションで、多くのDEXが抱えるフロントラン問題を解決します。**コア競争力**：取引の公平性を守るゲートキーパーとして、多くのスリッページを気にするトレーダーを惹きつけています。### DeGate V1：低コストのDEXソリューション**開始時期**：2022年9月 | **トークン**：DG（時価総額2,114万ドル、ガバナンス・ステーキング・手数料）DeGate V1は、もう一つのDEX型アプリで、ZK Rollup技術を用いて大口取引の高コスト問題を解決します。オフチェーンで取引をまとめてEthereumに一括決済し、コスト削減とスリッページの低減を実現しています。**コア競争力**：大口取引に最適な選択肢で、手数料とスリッページの両方を大きく改善。### ZetaChain：クロスチェーン連携の使者**開始時期**：2021年2月 | **トークン**：ZETA（時価総額7,955万ドル、ガス代・ガバナンス・クロスチェーン機能）ZetaChainはクロスチェーンの連携を目指し、zk-SNARKsを用いて異なるチェーン間の資産移動に暗号学的保証を提供します。アプリは一つのチェーン上で他のチェーンの資産やデータを利用でき、シームレスに跨ることが可能です。さらに、ZetaMLという技術を用いてオフチェーンのコントラクト実行も行います。**コア競争力**：多チェーン資産の集約と「汎用ブリッジ」体験の実現。### Taiko：分散型シーケンスメカニズムの革新**開始時期**：2024年1月（テストネット） | **資金調達規模**：3700万ドル（2ラウンド）Taikoの最大の革新点は、「based」シーケンスメカニズムです——中央集権的な順序付け者ではなく、Ethereumメインチェーン自体がシーケンサーの役割を担います。これにより、中央集権リスクや検閲の可能性を根本的に排除し、検証者や開発者の参入障壁も低減します。これにより、従来のロールアップにおけるシーケンサーの単点故障リスクを解消します。**コア競争力**：シーケンスの分散化は新規性が高く、全体の検閲耐性を向上させる。## ZK Rollup技術が直面する現実的な課題将来性は明るいものの、ZK Rollupには以下の課題も存在します。- **高度な複雑性の壁**：ゼロ知識暗号学は「頭脳殺し」とも呼ばれ、実装や保守には高い技術力とコストが必要- **柔軟性の限界**：すべての取引タイプに対して効率的に対応できるわけではなく、適用範囲が限定的- **データ可用性の問題**：Rollupのデータは常にアクセス可能である必要があり、データ管理インフラの整備が求められる- **証明生成のコスト**：証明の生成には多大なリソースが必要で、効率化が急務- **ユーザー採用の難しさ**：エコシステムの構築はゼロから始まり、多くの信頼とインフラの協力が必要- **ガバナンスの複雑さ**：プロトコルのアップグレードやパラメータ調整には、安全かつ効率的な分散型意思決定が求められる- **経済モデルの不確実性**：コスト削減を目指す一方で、運用コストが予想以上に高くなる可能性もあり、経済モデルの最適化が必要## ZK Rollupの未来展望：逆転できるのか長期的には、ZK Rollupの勢いは非常に強力です。研究開発への投資は継続的に複雑性の解決に向かい、流動性の断片化を緩和する革新的な方案も登場しています。エコシステムの協力が深まる限り、ZK RollupはEthereumのスケーリングの主力となり、高速・低コスト・安全なブロックチェーン時代を切り開くことができるでしょう。## 最後にZK Rollupは単なる技術概念ではなく、Ethereumの進化における重要な一歩です。オフチェーンで効率的に取引をまとめ、オンチェーンで数学的に安全性を担保することで、Ethereumエコシステムに新たな可能性の扉を開きます。これにより、性能の向上だけでなく、大規模なアプリケーションやユーザーの流入を促進する土台も築かれます。今後もZK Rollupは、私たちのブロックチェーンとの関わり方を変革し続け、その真の潜在能力を解き放つでしょう。
ZK Rollup:イーサリアム拡大の次の出口
なぜEthereumにはレイヤー2ソリューションが必要なのか
世界最大のスマートコントラクトプラットフォームであるEthereumは、DeFiの構造を再構築しただけでなく、無数の分散型アプリケーションの拠点ともなっています。しかし、成功の代償としてネットワークの混雑が生じています。ユーザー数の急増に伴い、オンチェーンの手数料は高止まりし、取引の承認速度も遅くなっています。Ethereum 2.0は段階的に進行していますが、根本的なスケーリング問題の解決にはまだ時間がかかります。
この背景の中で、レイヤー2ネットワークのソリューションが登場し、ZK Rollupはその独特な暗号学的仕組みにより、スケーリング競争の中で最も期待されている技術の一つとなっています。
ZK Rollupのコア原理：なぜこれが特別なのか
ZK Rollupはレイヤー2のスケーリングソリューションに属し、その基本的な考え方は非常にシンプルです——Ethereumのメインチェーン外で取引をまとめて処理し、暗号学的証明を用いてデータの安全性を保証します。
具体的には、ゼロ知識証明（zero-knowledge proofs）という「最先端技術」を採用し、取引の詳細を漏らすことなく、その有効性を証明します。これらの証明情報は非常にコンパクトであり、メインチェーンのストレージ負担を大幅に削減しつつ、取引をほぼ瞬時に成功させることを可能にしています。
ZK証明は三つの特性を持ちます：完備性（Completeness）、正確性（Soundness）、および零知識性（Zero Knowledge）。この三位一体の設計により、システムは安全かつ高効率を実現しています。
ZK Rollupの運用フロー
この仕組みは、メインチェーンのスマートコントラクトとオフチェーンの仮想マシンの連携に依存しています。
この分担により、Ethereumのメインチェーンは安全性と最終承認に専念し、重い計算処理はオフチェーンに委ねられるため、スループットの向上、手数料の低下、ユーザー体験の向上が実現します。
ZK Rollupは他のレイヤー2と比べてどこが優れているのか
Optimistic Rollup（楽観的ロールアップ）と比較すると、ZK Rollupの違いは明白です。楽観的ロールアップは「信頼してから証明する」モデルを採用し——取引の合法性を仮定し、異議が出た場合のみ検証します。一方、ZK Rollupは「すべての取引に証明を付ける」方式で、各取引はゼロ知識証明による暗号検証を経る必要があります。
これにより、いくつかの大きな違いが生まれます：
これらの優位性により、ZK Rollupはより複雑でありながらも堅牢なスケーリングソリューションとなっています。
EthereumエコシステムにおけるZK Rollupプロジェクトの現状
現在、ZK Rollupの分野は多彩なプレイヤーがしのぎを削っています。注目すべき主要なプロジェクトを一つずつ見ていきましょう。
Manta Network：プライバシーDeFiの先駆者
TVL規模：8.51億ドル | 開始時期：2023年9月（テストネット）| トークン：MANTA（管理・ステーキング・手数料）
Manta Pacificは、Ethereum上のManta Networkのレイヤー2です。プライバシー取引に特化し、zk-SNARKs技術を用いて、完全に秘密の環境下で暗号資産の取引と交換を可能にします——取引相手や金額は暗号化されているものの、システムはその正当性を検証できます。
リリース以来、Manta PacificはEthereumのレイヤー2のTOP4に急浮上し、CoinbaseのBaseをも超えました。DeFiエコシステムのプライバシー空白を埋め、多くのDEXにはこの機能が欠けています。
コア競争力：プライバシー層をDeFiエコシステムに実装し、多チェーンエコシステムのプライバシー基盤を目指す。
Linea：速度と利便性のバランサー
TVL規模：2.02億ドル | 開始時期：2023年8月 | トークン：LINEA（用途未公表）
Lineaはzk-SNARKsを用いてオフチェーンの取引を圧縮し、上链します。開発者に優しい設計を重視し、既存のEthereumアプリケーションのシームレスな移行を可能にしています。2024年1月のエアドロップ予告により、コミュニティの期待値は高まっています。トークンの仕組みはまだ完全には明らかになっていませんが、すでに多くの注目を集めています。
コア競争力：スケーリングと使いやすさを両立し、同類の中でも高いスループットを実現。
Polygon zkEVM：エコシステムの巨人の野望
TVL規模：1.15億ドル | 開始時期：2023年3月（メインネットβ）| トークン：MATIC（ガス代・ガバナンス）
PolygonエコシステムのzkEVMは、学術的な選択肢とも言えます。EVM互換の仮想マシン環境でオフライン取引を実行し、その後ZK証明で上链検証します。Ethereumの既存ツールやコントラクトと完全互換性を持ち、Polygonエコシステムの一員としてエコシステムの連携メリットも享受できます。
コア競争力：Ethereumのツールをシームレスに移行でき、開発者の学習コストと導入コストを低減。
Starknet：STARKsによる革新
TVL規模：1.7億ドル | 開始時期：2022年2月 | トークン：STRK（流通時価総額3.8988億ドル、ガス代・ガバナンス・ステーキング）
Starknetはzk-SNARKsではなく、STARKs技術を採用しています。これは重要な違いです。STARKsは信頼設定を不要とし（trusted setup）、拡張性が高く、量子計算に対しても堅牢です。システムは汎用計算をサポートし、あらゆるスマートコントラクトのロジックを実行可能です。
コア競争力：量子耐性と信頼不要の前提を持ち、最も「暗号朋克」的な選択肢。
zkSync Era：Matter Labsの本気作
TVL規模：5.55億ドル | 開始時期：2023年3月（メインネット全面稼働）| トークン：ZKS（ガス代・ガバナンス・ステーキング）
zkSync Eraはユーザー体験に重点を置いています。オフライン処理とバッチまとめにより、取引コストと速度を大幅に向上させています。EVM互換性もあり、開発者は既存のEthereumコントラクトを直接展開でき、移行コストも不要です。
コア競争力：低ハードルと高効率を両立し、EVM互換のZK Rollupの中でもトップクラス。
Scroll：高速スループットの新星
TVL規模：6346万ドル | 開始時期：2023年10月（クロスチェーンブリッジ）| トークン：未計画
Scrollもzk-SNARKs系の技術で、高スループットと低遅延を追求しています。単一のzk-SNARK証明で取引全体を証明し、それをEthereumにブロードキャストします。EVM互換により、既存のスマートコントラクトの移行も容易です。
コア競争力：スループットを最優先し、DeFiや高インタラクションシナリオに適した設計。
Aztec Protocol：プライバシー選択可能なハイブリッドモデル
開始時期：2017年 | トークン：未発行のネイティブトークン
Aztecの新しい点は、パブリックとプライベートを融合させた点です——スマートコントラクトのロジックは公開実行も可能ですが、秘密裏に実行もできます。さらに、Noirというプログラミング言語を開発し、ゼロ知識回路の開発を支援。これにより、ZKアプリの開発難易度を大きく低減しています。プロトコルはメインネット公開時に完全な非中央集権化を約束しています。
コア競争力：プログラム可能なプライバシーと開発容易性を兼ね備え、プライバシーを重視するアプリに適しています。
ZKFair：DEXの「手術刀」
開始時期：2023年12月 | トークン：ZKF（時価総額1.63億ドル、ガス代・ガバナンス・手数料報酬）
ZKFairは分散型取引所ですが、ZK Rollupを用いてフロントランニング対策を行っています。これは取引順序の操作を防ぐための細分化されたソリューションで、多くのDEXが抱えるフロントラン問題を解決します。
コア競争力：取引の公平性を守るゲートキーパーとして、多くのスリッページを気にするトレーダーを惹きつけています。
DeGate V1：低コストのDEXソリューション
開始時期：2022年9月 | トークン：DG（時価総額2,114万ドル、ガバナンス・ステーキング・手数料）
DeGate V1は、もう一つのDEX型アプリで、ZK Rollup技術を用いて大口取引の高コスト問題を解決します。オフチェーンで取引をまとめてEthereumに一括決済し、コスト削減とスリッページの低減を実現しています。
コア競争力：大口取引に最適な選択肢で、手数料とスリッページの両方を大きく改善。
ZetaChain：クロスチェーン連携の使者
開始時期：2021年2月 | トークン：ZETA（時価総額7,955万ドル、ガス代・ガバナンス・クロスチェーン機能）
ZetaChainはクロスチェーンの連携を目指し、zk-SNARKsを用いて異なるチェーン間の資産移動に暗号学的保証を提供します。アプリは一つのチェーン上で他のチェーンの資産やデータを利用でき、シームレスに跨ることが可能です。さらに、ZetaMLという技術を用いてオフチェーンのコントラクト実行も行います。
コア競争力：多チェーン資産の集約と「汎用ブリッジ」体験の実現。
Taiko：分散型シーケンスメカニズムの革新
開始時期：2024年1月（テストネット） | 資金調達規模：3700万ドル（2ラウンド）
Taikoの最大の革新点は、「based」シーケンスメカニズムです——中央集権的な順序付け者ではなく、Ethereumメインチェーン自体がシーケンサーの役割を担います。これにより、中央集権リスクや検閲の可能性を根本的に排除し、検証者や開発者の参入障壁も低減します。これにより、従来のロールアップにおけるシーケンサーの単点故障リスクを解消します。
コア競争力：シーケンスの分散化は新規性が高く、全体の検閲耐性を向上させる。
ZK Rollup技術が直面する現実的な課題
将来性は明るいものの、ZK Rollupには以下の課題も存在します。
ZK Rollupの未来展望：逆転できるのか
長期的には、ZK Rollupの勢いは非常に強力です。研究開発への投資は継続的に複雑性の解決に向かい、流動性の断片化を緩和する革新的な方案も登場しています。エコシステムの協力が深まる限り、ZK RollupはEthereumのスケーリングの主力となり、高速・低コスト・安全なブロックチェーン時代を切り開くことができるでしょう。
最後に
ZK Rollupは単なる技術概念ではなく、Ethereumの進化における重要な一歩です。オフチェーンで効率的に取引をまとめ、オンチェーンで数学的に安全性を担保することで、Ethereumエコシステムに新たな可能性の扉を開きます。これにより、性能の向上だけでなく、大規模なアプリケーションやユーザーの流入を促進する土台も築かれます。今後もZK Rollupは、私たちのブロックチェーンとの関わり方を変革し続け、その真の潜在能力を解き放つでしょう。