遅かれ早かれ、私たちはレガシーな金融の世界を運営しており、より信頼できるデジタルインフラストラクチャを構築する必要があることに気づく必要があります。実際、変革する必要があるのは金融だけではありません。高度な信頼、セキュリティ、および分散が必要なあらゆる分野です。これには、EthereumなどのLayer 1ブロックチェーンメソッドを使用できますが、メインの台帳と計算インフラストラクチャが1秒あたり15–30件を超えるトランザクションを処理できないというスケーリングの問題が示されています。

しかし、Ethereumへの負荷を軽減しながら、信頼性と分散を維持するために、新しい方法が適用されています。これには、共有のためのLayer 1実装と、Proof-of-Stake（PoS）への移行が含まれます。ただし、最も興味深い進歩は、Layer 2メソッド内で発生しており、コアのEthereumネットワーク（Mainnet）上に構築されています。

Layer 2：ステートチャネル

ステートチャネルは、最初にBitcoin Lightningネットワークで実装され、その後Ethereumで拡張されました。これにより、基本的にMainnet台帳に2つのレコードがあり、関係する当事者は、費やされる可能性のある資金をコミットする必要があります。たとえば、Bobが顧客に支払いを行うためのサイドチャネルを作成し、10 $Ethをコミットするとします。彼は次にチャネルコントラクトを作成します。コミットされたEtherは、チャネルの時間の間ロックされ、費やすことはできません。Bobは次に、2 $EthをAliceに、3 $EthをCarolに与えることができます。これが完了すると、彼は完了したトランザクションをコミットして戻し、Bobは5 $Ethを取り戻し、Aliceは2 $Eth、Carolは3 $Ethを取得します。最終的に、Bobは要約データを投稿するだけで、台帳への2つのコミットメントに対してのみガス料金を支払います。ステートチャネルの実装はPolygonによって提供されており、完全なEVM互換性と低いトランザクション料金を実装しています。こちらからの例は次のとおりです。

pragma solidity ^0.7.0;

contract PaymentChannel {
    address public sender;
    address public receiver;
    uint256 public expiration;
    uint256 public amount;

    constructor(
        address _receiver,
        uint256 _amount,
        uint256 _expiration
    ) payable {
        sender = msg.sender;
        receiver = _receiver;
        amount = _amount;
        expiration = block.timestamp + _expiration;
    }

    function close(uint256 _payment) public {
        require(
            msg.sender == receiver,
            "Only the receiver can close the channel"
        );
        require(
            _payment <= amount,
            "Payment amount exceeds amount in the channel"
        );
        selfdestruct(receiver);
    }

    function extendExpiration(uint256 _expiration) public {
        require(
            msg.sender == sender,
            "Only the sender can extend the expiration"
        );
        require(
            _expiration > expiration,
            "Expiration must be set to a longer time than the current expiration"
        );
        expiration = _expiration;
    }
}

Layer 2：ロールアップ

Ethereumをスケールアップするための最良のメカニズムの1つは、ロールアップとサイドチェーンを介してトランザクションをオフチェーンに移動することです。

Optimisticロールアップ

これらはトランザクションをオフチェーンで処理し、トランザクションが有効であると想定します（基本的に、「信頼して検証する」アプローチ）。トランザクションに紛争がある場合にのみ、Mainnetで計算リソースを使用します。したがって、トランザクションが実際にMainnetに確認される前に必要な「チャレンジ期間」の遅延が発生します。

Arbitrumでは、不正監視者がトランザクションを分析し、不正なトランザクションが特定された場合、監視者は不正証明をMainnetに投稿します。実際、Arbitrumは不正分析に関連するコードの行を特定し、それをMainnetに投稿できます。Mainnetは、不正証明を裁定し、必要なコードを実行するかどうかを決定できます。Arbitrumの場合、7日間の引き出し期間があります[こちら]。

Optimismはまた、optimisticロールアップでオフチェーンメソッドを使用し、トランザクションが有効であると想定します。監視者（または検証者）を使用して、不正なトランザクションがあるかどうかを判断し、不正証明を提出できます。トランザクションを削除できます。監視者は、不正なトランザクションを見つけたことに対して報酬を受け取ります。全体として、チャレンジには約7日間の遅延があり、不正証明が正しいことが判明した場合、トランザクションは取り消されます[こちら]：

Zero-knowledgeロールアップ（zk-Rollups）

これらは、計算と状態のストレージをオフチェーンに移動し、トラストレスなアプローチを伴います。Mainnetに投稿されると、状態の変更とこれに関連する証明に必要な更新は最小限になります。証明が圧縮された形式であるため、更新されたトランザクションの迅速な検証と、トランザクションのプライバシーのサポートが可能になります。これにより、コミットに数日かかるoptimisticロールアップとは異なり、zk-Rollups（zkSnarksに基づく）では、証明の検証に約1時間しかかかりません。これにより、二重支出がなく、すべてのトランザクションが支払い能力があることが保証されます。例としては、ZKsyncがあります[こちら]：

zk-Rollupsでは、トランザクションの有効性の暗号化証明があり、Mainnetにリンクされます。したがって、不正なトランザクションを実行することは非常に困難です。optimisticロールアップでは、暗号化証明がないため、Mainnetにコミットする前に、不正なトランザクションを検出できるように遅延が発生します。

サイドチェーン

これは独立したサイドチェーンであり、Mainnetにブリッジされた別のブロックチェーンです。ロールアップメソッドとは異なり、更新されたトランザクションは、必要に応じてMainnetにエコーバックできます。全体として、独自のブロックチェーンと、Proof of Authority（PoA）などの独自のコンセンサスメカニズムがあります。Polygonは、サイドチェーンインフラストラクチャの例です。サイドチャネルの全体的な弱点は、メインのEthereumネットワークとは異なるセキュリティモデルを持っている可能性が高いことです[こちら]：

結論

私にとって、オフラインチェーンでのZero Knowledge Proofsは、トランザクションをメインチェーンに迅速に検証し、トランザクションを行う人のプライバシーを維持できるため、最適なソリューションです。ZKPs内で選択的な開示を使用することもできます。これは、人がリソースにアクセスする権利を持っているかどうかなど、重要な情報を明らかにするのに役立ちます。

optimisticロールアップでは、トランザクションが有効であると証明されない限り有効であると想定し、トランザクションが確定する前に異議を申し立てるためのチャレンジ期間が必要です。zk-Rollupsでは、トランザクションにはこれに関連する証明があるため有効になり、Mainnetへの迅速なコミットメントがあります。残念ながら、zk-Rollupsは暗号化とブロックチェーンの強力な理解を必要とし、開発を遅らせる可能性があります。

明らかに、Ethereumだけがすべてではありません。Polygon [こちら]、Solana [こちら]、Cardano [こちら]、およびPolkadot [こちら]は、Ethereumよりも優れたスケーリングを提供する代替手段を提供しています。しかし、私たちはスマートコントラクトとEVM（Ethereum Virtual Machine）をもたらしたブロックチェーンを愛しており、多くの人がそのスケーラビリティの問題を克服し、同じレベルの分散とセキュリティを維持できることを願っています。

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