楽観的なロールアップとは何ですか?

オプティミスティック ロールアップは、オフチェーン計算に依存して、レイヤー 2 で発生するトランザクションをトラストレスに記録するタイプのレイヤー 2 スケーリング ソリューションです。システムは、「状態」を更新するために、ロールアップ内で発生するトランザクションのマークル ルートを定期的に公開します。主要な基礎となるブロックチェーン上のロールアップの。外部バリデーターのネットワークはマークル ルートをチェックして、しばらくして状態が更新される前にそれらが正しいことを確認します。不一致が発生した場合、バリデーターは紛争期間中に不正行為の証拠を公開することができ、これによりシステムの状態が以前の有効な状態にロールバックされる可能性があります。

ZK ロールアップとオプティミスティック ロールアップの違い

ゼロナレッジロールアップと比較した楽観的ロールアップの主な欠点は、レイヤー 2 ユーザーが資金を基礎となるブロックチェーンに引き出すことができるようになるまでに時間がかかることです。オプティミスティック ロールアップでは、状態を更新する前に外部バリデーターに依存してマークル ルートに「不正行為」がないかチェックする必要があるため、バリデーターがレイヤー 2 で発生したアクティビティをチェックして異議を申し立てるのに十分な時間が必要です。

オプティミスティック ロールアップの主な利点は、同等のゼロ知識ロールアップと比較して、より汎用的であり、基礎となるスマート コントラクト対応ブロックチェーンと同様の方法でスマート コントラクトをサポートできることです。ロールアップ内のスマート コントラクトのネイティブ サポートにより、追加の開発を必要とせずに、アプリをより簡単に起動できるようになります。

オプティミスティック ロールアップと ZK ロールアップについて詳しく知ることができるかもしれません。

楽観的ロールアップの説明 

オプティミスティック ロールアップは、計算とデータ ストレージをオフチェーンに移動することでイーサリアムのスループットとレイテンシーを強化するように設計されたレイヤー 2 スケーリング ソリューションです。これらのロールアップは、イーサリアム メインネットの負荷を軽減し、メインネットの外部でトランザクションを処理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ロールアップの 3 つの主なコンポーネントは次のとおりです。

1. イーサリアム上のスマートコントラクト

2. シーケンサー

3. バリデーターのセット

スマート コントラクトは、レイヤー 2 チェーンとイーサリアムの間の相互作用を管理します。シーケンサー (サードパーティ) は、レイヤー 2 チェーン上でトランザクションを収集、命令、および実行します。ノードのグループで構成されるバリデータは、レイヤー 2 チェーンを監視し、無効なトランザクションを特定した場合は不正行為の証拠をスマート コントラクトに送信します。

オプティミスティックロールアップを使用するには、ユーザーがイーサリアムスマートコントラクトに資金を入金する必要があります。その後、スマート コントラクトは資金をロックし、入金を知らせるイベントを発行します。シーケンサーはイベントを受信し、レイヤー 2 チェーン上の同等のトークンをユーザーにクレジットします。

ユーザーは、同様にスマート コントラクトに資金を入金している他のユーザーとレイヤー 2 チェーン上で自由に取引できます。彼らはトランザクションに署名し、シーケンサーに送信します。シーケンサーはトランザクションを検証してキューに追加します。

シーケンサーは定期的に、キューに入れられた数千のトランザクションを 1 つのブロックにまとめて、単一のトランザクションとしてイーサリアムに送信します。ブロックには、状態ルート (レイヤー 2 チェーンの状態のマークル ルート) やトランザクション ルート (ブロック内のトランザクションのマークル ルート) などの最小限のデータが含まれます。スマート コントラクトはこれらのルートを保存し、それに応じて状態を更新します。

シーケンサーは、オフチェーンの完全なブロック データを、分散ストレージ ネットワーク (IPFS など) または集中サーバーのいずれかに公開します。バリデーターはこのデータにアクセスし、それがオンチェーンで送信されたルートと一致することを検証できます。矛盾が見つかった場合は、不正行為の証拠をスマート コントラクトに送信できます。これにより、無効なブロックが元に戻され、シーケンサーの結合が切断されます。

ユーザーがレイヤー 2 チェーンからイーサリアムに資金を引き出したい場合は、レイヤー 2 チェーン上で終了リクエストを開始する必要があります。シーケンサーはこのリクエストをブロックに含めてイーサリアムに送信します。その後、スマート コントラクトによって資金のロックが解除され、ユーザーのアドレスに資金が転送されます。ただし、出金が完了するまで待機期間 (通常は 1 週間) があり、この期間中は、不正証拠が無効であれば誰でも出金に異議を申し立てることができます。

オプティミスティック ロールアップの主な特徴は、すべてのトランザクションがデフォルトで有効であると仮定し、不正行為の証拠が提出された場合にのみトランザクションを検証することです。これにより、セキュリティや分散化を犠牲にすることなく、高い拡張性が実現します。

楽観的ロールアップの種類

オプティミスティック ロールアップは単一のプロトコルではなく、共通の機能と設計上の選択肢を共有する次のようなプロトコルのクラスです。

実行モデル

EVM 互換のロールアップは、イーサリアム仮想マシン (EVM) をベース レイヤとして使用し、イーサリアム上で実行されるスマート コントラクトを変更せずに実行できるようにします。 EVM と同等のロールアップは、機能的に同等の仮想マシンを使用し、わずかな変更を加えるだけでほとんどの Ethereum スマート コントラクトを実行できるようにします。

EVM 互換のロールアップには Optimism および Arbitrum が含まれ、EVM と同等のロールアップには Boba Network および zkSync 2.0 が含まれます。

データ可用性ソリューション

分散型データ可用性ソリューションは、ピアツーピア ネットワークまたは分散型ストレージ ネットワーク (IPFS など) を使用して、フルブロック データを保存および配布します。一元化されたデータ可用性ソリューションは、単一サーバーまたは信頼できるサードパーティを使用して、フルブロック データを保存および提供します。

分散型ソリューションはより安全で検閲に耐性がありますが、より高価で複雑です。一元化されたソリューションは安価でシンプルですが、より脆弱で信頼に依存します。

分散型データの可用性を備えたロールアップの例には、Optimism や Arbitrum が含まれ、一方、集中型のデータ可用性を備えたロールアップの例には、Boba Network や zkSync 2.0 などがあります。

不正防止の仕組み

インタラクティブな不正防止メカニズムでは、ブロックの有効性を検証するために、シーケンサーとバリデータ間のチャレンジ/レスポンス ゲームが必要です。非インタラクティブな不正防止メカニズムでは、暗号化証明または証人を利用して、インタラクションなしでブロックの有効性を検証します。インタラクティブな不正防止メカニズムはより柔軟で汎用的ですが、コストと時間がかかります。一方、非インタラクティブなメカニズムはより効率的で高速ですが、より制限的で特殊化されています。

インタラクティブな不正防止メカニズムを備えたロールアップの例としては、Optimism や Arbitrum がありますが、非インタラクティブな不正防止メカニズムは Boba Network や zkSync 2.0 にあります。

なぜ「楽観的」ロールアップと呼ばれるのでしょうか?

オプティミスティックロールアップでは、「オプティミスティック」という用語は、すべてのトランザクションがデフォルトで有効であるという仮定を指します。これは、チャレンジがない限り、レイヤー 2 チェーンがイーサリアムに送信する前にトランザクションを検証または検証しないことを意味します。代わりに、経済的インセンティブと不正行為の証明に依存して、システムの正確性とセキュリティを確保します。

楽観的ロールアップの利点

ガス料金の値下げ

オプティミスティック ロールアップは、計算処理とデータ ストレージの大部分をオフチェーンに移動することで、トランザクションのガス料金を削減します。数千のトランザクションを 1 つのブロックにまとめ、最小限のデータをオンチェーンで送信することで、ガスコストを節約し、効率を向上させます。

より高いスループット

オプティミスティック ロールアップは、レイヤー 2 チェーン上でトランザクションをより迅速かつ頻繁に処理することで、トランザクションのスループットを向上させます。基本層の輻輳と制限を回避することで、トランザクション速度の向上と確認時間の短縮を実現できます。

確認時間の短縮

レイヤ 2 チェーンでの即時確認により、オプティミスティック ロールアップでのトランザクションの遅延が改善されます。

既存のスマートコントラクトおよびツールとの互換性

オプティミスティック ロールアップは、イーサリアムの既存のスマート コントラクトおよびツールと互換性があります。開発者は、Solidity、EVM、ERC-20 などの使い慣れた言語、フレームワーク、ライブラリ、標準を使用できます。ユーザーは、同じウォレット、ブラウザ、インターフェイス (MetaMask など) を使用することもできます。

セキュリティと分散化

オプティミスティックロールアップは、トランザクション結果をオンチェーンで公開し、不正行為の正当性を証明することに依存することで、ベースレイヤーからセキュリティと分散化を実現します。

楽観的ロールアップの課題または限界

不正防止の遅延

これは、不正なトランザクションがオンチェーンに送信されてから、不正行為の証拠によって取り消されるまでの期間です。この間、レイヤー 2 チェーンはレイヤー 1 チェーンと矛盾する可能性があり、ユーザー エクスペリエンスとアプリケーションのセキュリティに影響を与える可能性があります。不正行為防止の遅延は通常 1 週間続きますが、実装やネットワークの状況に応じてこれより短くなったり、長くなったりする可能性があります。

データの可用性の問題

トランザクションを検証または異議を申し立てたい人がオフチェーンから完全なブロック データにアクセスできるようにすることは、課題となります。データが利用できないか破損している場合、不正行為の証拠を生成または送信できず、システムのセキュリティと完全性が損なわれる可能性があります。分散型および集中型のデータ可用性ソリューションは、データ可用性の問題を軽減できますが、それぞれ長所と短所があります。

シーケンサー集中化のリスク

レイヤ 2 チェーン トランザクションの収集、注文、実行を単一のエンティティまたは小規模なエンティティ グループに依存すると、集中化のリスクが伴います。悪意のあるシーケンサーまたは侵害されたシーケンサーは、トランザクションを検閲、並べ替え、または操作し、ロールアップ上のユーザーやアプリケーションに損害を与える可能性があります。シーケンサー集中化のリスクは、複数のシーケンサーを使用するか、シーケンサーの選択をランダム化するか、ユーザーがシーケンサーをバイパスできるようにすることで軽減できます。

互換性のトレードオフ

オプティミスティック ロールアップはイーサリアム上の既存のスマート コントラクトやツールと互換性がありますが、この互換性にはトレードオフが伴います。オプティミスティック ロールアップは、イーサリアムと同じ実行モデルを使用することにより、複雑な計算やストレージ操作にかかる高いガスコストなど、イーサリアムの制限と非効率性の一部を継承します。 zk-rollup などの代替スケーリング ソリューションでは、特定のユースケースやドメインに合わせて最適化できる別の実行モデルが使用されます。

寄稿者: Ross Middleton、 DeversiFi共同創設者兼 CFO   

Ross は、StarkWare のスケーラブルなテクノロジーを活用したレイヤー 2 分散型金融 (DeFi) 取引プラットフォームであるDeversiFiの共同創設者です。彼は財務を担当するだけでなく、DeversiFi のプロジェクト パートナーや最大の顧客の世話も担当しています。

DeversiFi に入社する前は、Ross は Ethfinex 取引所と Bitfinex 取引所で働いていました。仮想通貨に参入する前、ロスはロンドンで 10 年間プロのエネルギートレーダー兼アナリストとして働いていました。彼は、Centrica、Gazprom、RWE などの企業の世界的なエネルギー取引デスクで働き、独自のファンダメンタルズに裏付けられた高度な取引戦略に資金を展開しました。トレーディングの世界以外では、彼は熱心なエンジェル投資家であり、アイアンマン トライアスリートでもあります。ロスは、非伝統的および伝統的な資産取引と商業経験の両方に豊富な経験をもたらし、また代替金融分野とのつながりももたらします。ロスは経済学の理学士号を取得しています。