レイヤー
ロールアップは、ベース層に保存されているアンカースマートコントラクト内でコーディングされます。このスマートコントラクトは、ネットワークのアクティビティとシーケンサーとして知られる集中ノードの動作を管理します。ロールアップシーケンサーは、状態の保存、トランザクションの実行、スマートコントラクトの実行、バッチの生成とベースレイヤーへのポストを担当します。シーケンサーは、ロールアップネットワークが機能するために重要です。
ロールアップの主な利点はスケーラビリティであり、ロールアップはレイヤ2スケーリングソリューションとして分類されます。これらにより、トランザクションのスループットが大幅に向上し、トランザクションコストが削減されます。ただし、コールデータなど、ロールアップのスケーラビリティに対するボトルネックが存在します。Calldataは関数引数の保管場所であり、ロールアップシーケンサーから渡されたトランザクションデータで構成されます。ロールアップが新しいバッチをベースレイヤにポストするとき、有効性を検証できるように、各トランザクションを記述する呼び出しデータがロールアップに含まれます。このプロセスは効率的ではありますが、メインネット上のデータストレージの制限に直面し、混雑やトランザクション料金の増加を引き起こす可能性があります。
ブロックチェーンロールアップネットワークの種類
ロールアップはオフチェーンでトランザクションを実行し、不正行為の証明を使用してバッチを検証および決済します。ロールアップにはオプティミスティックロールアップとゼロ知識ロールアップの2種類があり、トランザクションバッチの正当性を証明するために使用される証明のタイプが異なります。
楽観的なロールアップ
オプティミスティックロールアップは、ロールアップテクノロジの最も一般的な実装です。これらは、基本レイヤーにポストされたときにバッチが有効であると仮定して、楽観的な検証を使用します。各バッチは最終決定の前に「チャレンジ期間」を経ます。この期間中、ネットワーク参加者は不正防止を計算することでトランザクションに異議を唱えることができます。異議が申し立てられた場合、シーケンサーは追加の証明を提供する必要があり、そうでない場合はバッチは拒否されます。シーケンサーに対して継続的にチャレンジすると、ペナルティが発生する場合があります。
オプティミスティックロールアップにより、スケーラビリティが向上し、仮想マシンとのシームレスな互換性が提供され、ベースレイヤとの構成可能性が向上します。ただし、それらは基盤となるチェーンの分散化とセキュリティに依存しています。集中型シーケンサーはトランザクションを検閲したり並べ替えたりする可能性があり、チャレンジ期間中に不正防止が発行されなかった場合、楽観的なロールアップでは無効なトランザクションが終了する危険性があります。その結果、ベースレイヤーでの最終決定までに長いチャレンジ時間がかかります。さらに、一部の楽観的なロールアップには不正の証拠がなく、セキュリティをシーケンサーに依存しています。悪意のあるユーザーは、パブリックリポジトリに保存されているロールアップスマートコントラクトを悪用する可能性があります。楽観的なロールアップには利点がありますが、これらの問題は全体的な魅力に影響を与えます。
ゼロナレッジロールアップ
ゼロナレッジロールアップ（ZKR）は、オプティミスティックロールアップよりも安全ではありますが、効率が低いアーキテクチャを備えています。彼らはゼロ知識証明を使用して、取引の詳細を明らかにすることなく取引の正当性を検証します。ZKRは、圧縮されたトランザクションデータを呼び出しデータとして基本層にポストします。
ZKRで使用されるZK証明には、zkSNARKとzkSTARKの2種類があります。zkSNARKは、有効性証明の証明と検証に共通参照文字列（CRS）を使用し、小さな証明サイズと検証時間を生成します。ただし、zkSNARKベースのロールアップのセキュリティはCRSのセキュリティに依存します。侵害された場合、偽の有効性証明や無効なトランザクションが生成される可能性があります。一部のzkSNARKベースのロールアップでは、CRSのセキュリティを確保するためにマルチパーティの計算式が使用されます。一方、zkSTARKはCRSの代わりに公的に検証可能なランダム性を使用し、透明性とスケーラビリティを提供します。これらは量子的に安全であると考えられていますが、この主張はまだ検証されていません。
有効性証明を使用すると、活性度の仮定に依存せずに各オフチェーントランザクションの正確性が保証され、楽観的なロールアップよりもファイナリティ時間が短縮されます。ZKRはより優れたデータ圧縮を提供し、ブロックチェーン上のトランザクション関連のデータコストを削減します。ただし、証明の生成と検証には、大量の計算リソースが必要です。ZKRシーケンサーは、バッチ内のトランザクションの順序付けにも影響を与える可能性があります。ZKRの主な欠点は、EVMとの互換性がないことで、ZKRでのDApp開発が妨げられることです。プログラム検証用のZK証明を生成するための専用仮想マシン（zkEVM）が開発されていますが、ZK証明の数学的複雑さのため、これは依然として困難です。
ロールアップの風景
現在、共同創設者のヴィタリック・ブテリン氏が発表したプラットフォームの「ロールアップ中心のロードマップ」に従って、ほとんどのロールアップアクティビティはイーサリアム上で行われている。ロールアップエコシステムの大部分は、ArbitrumやOptimismなどの楽観的ロールアップで構成されており、スマートコントラクトにはそれぞれ12億3000万ドルと7億1,500万ドルの総価値ロック（TVL）が含まれています。これらのロールアップは急速に成長しており、毎日の合計トランザクション数でイーサリアムを上回っています。
ロールアップの状況は、スケーラビリティ、セキュリティ、分散化の問題に直面しています。ロールアップはスケーラビリティを向上させますが、大量の呼び出しデータを生成し、基本層のブロック領域を占有します。楽観的なロールアップは活性の仮定に依存しているため、不正なバッチが最終的に発生する危険があります。集中型シーケンサーは、オフラインの場合にトランザクションを検閲したり、ネットワークのダウンタイムを引き起こしたりする可能性があります。
これらの問題にもかかわらず、ロールアップはブロックチェーンのスケーラビリティにとって有望なソリューションです。ロールアップ開発は今後も継続し、新しいプロジェクトやユースケースが出現すると予想されます。イーサリアムはロールアップにとって理想的な決済レイヤーになることに向けて進歩しており、ロールアップ開発の主導的役割を維持する態勢が整っています。
将来的には、ブロックチェーンのロールアップがエコシステムで重要な役割を果たすことが期待されます。イーサリアムには現在、OptimismやArbitrumなどの楽観的なロールアップが主な最大のロールアップエコシステムがあります。ロールアップエコシステムの多様性は、CosmosやSolanaなどの他のネットワークにも拡大しています。Eclipseのような革新的なアーキテクチャにより、ロールアップネットワークの構築、起動、実行のプロセスが合理化されています。
結論
現在のブロックチェーン環境ではスケーリングソリューションが不可欠であり、ブロックチェーンロールアップは有望なオフチェーンスケーリングソリューションです。ロールアップは、トランザクションを情報の圧縮バッチとして基盤となるレイヤー1ネットワークに送信することで、スケーラビリティを高めます。オプティミスティックとZKのロールアップ技術が進歩するにつれて、ロールアップがスケーリングソリューション市場を支配する可能性があります。最終的に、ロールアップはモジュール式ブロックチェーンアンサンブル内でのトランザクション実行に不可欠であり、スケーリングソリューションに革命をもたらします。
- ロールアップ:アンカースマートコントラクト内でコード化されたレイヤー2スケーリングソリューション。
- シーケンサー:状態の保存、トランザクションの実行、およびバッチの投稿を担当する集中型ノード。
- Calldata:トランザクションデータのストレージ。スケーラビリティにおいて潜在的なボトルネックを引き起こします。
- 楽観的なロールアップ:有効性を想定し、スケーラビリティを提供しますが、不正なトランザクションのリスクがあります。
- ゼロ知識ロールアップ（ZKR）:ゼロ知識証明を使用します。安全性は高くなりますが、計算量が多く、EVMとの互換性が低くなります。
- ロールアップの状況:イーサリアムは楽観的なロールアップでリードしていますが、多様性は増大しています。
- 結論:ロールアップはブロックチェーンのスケーラビリティにとって不可欠であり、将来の発展が期待できます。