アービトラム対オプティミズム対zkSync対ポリゴン?

いがみ合いから追加レイヤーまで: 暗号プロジェクトとスケーラビリティの問題

イーサリアムネットワークには、他の広範なブロックチェーンと同様に、ネットワーク混雑の問題が頻繁に発生し、高額なガス料金が発生するという長い歴史があります。たとえば、2017 年 12 月に遡ると、ユニークなデジタル猫を表す暗号資産のコレクションである Cryptokitties がイーサリアムのメインネットを妨害しました。

この猫取引ゲームは短期間で非常に人気が出たため、実質的にイーサリアムが詰まり、取引時間が前例のないレベルまで遅くなりました。その結果、30,000 件のトランザクションが処理を待って停止状態になりました。

いがみ合いが終わった後も、イーサリアムは暗号通貨コミュニティ内で最も人気のあるブロックチェーンの1つであり、時価総額は2,000億ドルを超えました。年が経つにつれて、ユーザーと暗号通貨市場の需要は成長し続けました。ますます多くの分散型アプリケーション (Dapps) をイーサリアム上に構築する必要がありました。基本層が、スケーラビリティを犠牲にすることなく、この数のユーザーとトランザクションでシームレスに機能できないことは明らかでした。

このような不幸な出来事は、将来同様の事件を回避する方法についての議論を引き起こし、ネットワークの詰まり、高額なガス料金、Dapps の作成を解決するためのレイヤー 2 スケーリング ソリューションの誕生につながりました。

レイヤ 2 という用語に慣れていない場合は、まずこの記事「暗号の基礎: レイヤ 2 とは何ですか、またどのように機能しますか?」を読むことをお勧めします。 。

Ethereum スケーリング ソリューションの比較

Arbitrum、Optimism、zkSync、Polygon などのレイヤー 2 スケーリング ソリューションはすべて、イーサリアムの主要な破壊ポイントに取り組むために作成されました。高度なセキュリティを維持しながら、スケーラビリティ、トランザクション スループット、トランザクション速度など、ブロックチェーン ネットワーク全般を悩ませる問題を解決するように設計されたレイヤー 2 は、オフチェーン処理を提供します。

一般に、スケーリング ソリューションは、トランザクションをメイン チェーンから外し、第 2 レイヤーにオフロードすることで、ブロックチェーン ネットワークの解放に役立ちます。その後、トランザクションは基本層に返されます。オフチェーン処理により、スケーラビリティが向上し、ガス料金が削減され、トランザクション処理能力が向上します。

これらすべてのオフチェーン ソリューションには、イーサリアムのすべての課題に対処し、さまざまな方法で拡張性の向上を提供するという同じ約束が付いています。頻繁に読んでいる方は、 「2023 年に検討すべき上位レイヤー 2 プロジェクト」でその一部について言及したことを覚えているでしょう。

おそらく、これらの問題を最も効率的に解決できるのはどれなのか、また、これらのイーサリアム スケーリング ソリューションの主な違いは何なのか疑問に思うかもしれません。この記事では、ガスの使用、接続、Dapps の作成など、特定の側面からこれら 4 つのソリューションに取り組みます。

A. アービトラム

Offchain Labs 社のブロックチェーン研究者とエンジニアのチームによって 2021 年に作成されたArbitrum は、セキュリティを犠牲にすることなくネットワークの混雑と高額な料金を解決することを約束していました。

このスケーリング ソリューションは、メイン チェーン上のスマート コントラクトと 2 番目のレイヤー上のスマート コントラクト間でデータを転送することにより、イーサリアムスマート コントラクトのスケーリングを可能にするオプティミスティック ロールアップを利用します。オプティミスティックロールアップは、ロールアップ内に含まれるすべてのトランザクションが有効であると想定します。その結果、複数のトランザクションが一度に確認されます。

不正な取引の可能性がある場合、オプティミスティック ロールアップ テクノロジーは不正行為の証明に依存します。簡単に言えば、誰かがデータが無効であると述べた場合、無効とされるトランザクションは暗号化によってチェックされ、検証されます。これは、このソリューションの主な欠点の 1 つでもあります。不正行為の可能性がある場合に、オンチェーン トランザクションの待ち時間が長くなるということです。

その良い面の 1 つは、プラットフォームの EVM 互換性です。言い換えれば、開発者はメインチェーンのセキュリティレベルの恩恵を受けながら、変更されていないイーサリアム仮想マシン（EVM）スマートコントラクトとトランザクションをレイヤー2で実行できるようになります。

Arbitrum はまた、独自の仮想マシンである Arbitrum Virtual Machine (AVM) を設置し、Arbitrum スマート コントラクトを実行し、イーサリアム互換のスマート コントラクトをその上で実行するように自動的に変換することで、EVM のみへの依存度を減らします。

ガス料金と使用量

イーサリアムと比較すると、平均して 1 日あたりのガス料金が約 10 倍安くなります。過去 1 年間を見ると、毎日の Arbitrum ガス価格は高値 4.57 ドルと安値 0.42 ドルの間で推移しています。

このプラットフォームは ArbGas を使用して実行コストを追跡します。 ArbGas は、Arbitrum の計算またはユーザーのトランザクションで使用される基本単位です。各 Arbitrum 仮想マシン命令には、ArbGas コストと、イーサリアムのガス制限と比較した ArbGas 料金の合計値の計算コストが含まれています。

ただし、第 2 層ソリューションには ArbGas の厳しい制限はありません。イーサリアムと比較するとはるかに安い料金は、通常、チェーンバリデーターの補償と、仮想マシンによるすべての命令の証明チェックのために請求されます。

Arbitrum エコシステム内のガスを推定するにはどうすればよいですか?

2 番目のレイヤーで料金を支払うことに関する主なアイデアは、レイヤー 1 とレイヤー 2 のネイティブ リソースという 2 つのものに対して同時に支払う経済的に設計されたシステムを提供するということです。

Optimistic Rollup テクノロジーに基づいて、料金を支払っているレイヤー 1 リソースは基本的にイーサリアムのコールデータです。たとえば、トランザクション時間内の生データのサイズを支払います。

レイヤ 2 リソースは、ストレージや実行など、トランザクションが Arbitrum で実行する計算アクティビティを指します。この値は、レイヤー 2 ガスの価格に ArbGas の量を乗算して表されます。

Arbitrum やその他のイーサリアムのスケーリング ソリューションに関する問題は、イーサリアム プラットフォームが主に料金を 1 次元で表すことができるメイン層用に作成されたのに対し、第 2 層には 2 次元の手数料が含まれていることです。

これは、簡単に言うと、現在の構造は暗号通貨ウォレットや開発者ライブラリなどで構成されており、手数料は単一のガス単位と価格である取引形式を想定していることを意味します。

アービトラムのガスサージ

2022 年 6 月、Arbitrum の計算ガスは、Odyssey の活動の直接の原因として急増しました。オデッセイは、ユーザーが独占的な非代替可能トークン (NFT) を要求できるようにするために開始された相互運用性の取り組みです。

この取り組みは 6 月 21 日に開始され、わずか数日後に何かが起こりました。レイヤー 2 のガス料金がメインチェーンの料金よりも高くなったのです。

Arbitrum のチームは、オデッセイのイベント開始とともに参加者が爆発的に増加したため、料金が値上がりしたと主張した。彼らは、レイヤー 2 が正常に機能できるように、オデッセイを保留にすることにしました。

アービトラムへの接続

Arbitrum を使用したい場合は、分散型アプリケーションを通じてアクセスするか、暗号通貨ウォレットを Arbitrum Bridge に接続します。

Arbitrum Bridge は、Arbitrum とイーサリアム ブロックチェーン間のリンクを確立するために設計されたツールです。これにより、ユーザーはこれら 2 つのチェーン間で暗号資産を転送できるようになります。

ブリッジ自体は、2 つのレイヤー間にチェーン リンクを作成する複数のスマート コントラクトで構成されています。また、ロールアップ プロトコルを調停し、第 2 層の効率を確保します。

ウォレットを Arbitrum に接続するには、Arbitrum Bridge にアクセスし、右上隅にある「L2 ネットワークの追加」をクリックしてウォレットで確認します。それが完了すると、ウォレットが接続されるはずです。

Arbitrum 上の Dapps

Arbitrum のソリューションは、Dapps の多くが Arbitrum システム内に統合されているため、Dapps を実装するための優れた基盤となります。これは、かなりのパフォーマンス、不正防止メカニズム、実装の容易さ、高いセキュリティなど、開発者にとっての Arbitrum の利点によって説明できます。

Arbitrum が Ethereum 仮想マシンと完全な互換性があることを考慮すると、開発者は、Solidity 言語とは別に新しいコーディング言語を使用することなく、Arbitrum ネットワーク内で Dapps を簡単に構築できます。

したがって、イーサリアムレイヤー2には、DeFiまたはNFT関連のDappがたくさんあります。 Arbitrum で人気のある Dapp には、Uniswap、Stargate、SushiSwap、GMX などがあります。 NFT Dapps に関して言えば、人気のある選択肢は Stratos と tofuNFT です。

B. 楽観主義

2019 年に Benjamin Jones、Jinlang Wang、Kevin Ho によって作成されたOptimism は、使いやすいスケーラビリティ、低料金、トランザクション スループットの向上を提供することに重点を置いた、もう 1 つのイーサリアム スケーリング ソリューションになりました。

Arbitrum として、Optimism は Optimistic Rollups を使用してトランザクションを処理し、ネットワークの混雑と手数料を削減します。前述したように、オプティミスティック ロールアップはすべてのトランザクションが有効であると想定し、複数のトランザクションをまとめて、トランザクションを検証することなくバッチをメイン レイヤーに移動します。不審な取引が発生した場合に備えて、不正防止検証モデルが設定されています。

Optimism には、Optimistic Virtual Machine (OVM) という独自の仮想マシンがあります。問題のテクノロジーはイーサリアムによく似ており、すべてのイーサリアムスマートコントラクトをオプティミズム上に展開して、トランザクションコストの削減とトランザクション速度の向上を実現できます。

Optimism のロールアップ テクノロジに関しては、スケーラビリティの優位性が明らかに明らかですが、それには 1 つのトレードオフが伴います。現在のバージョンでは、オプティミズムは、イーサリアムのメインネットにトランザクション データを送信する責任を負う唯一の当事者 (シーケンサーとして知られる) です。オプティミズムはいかなるトランザクションも変更することは許可されていないと述べていますが、暗号通貨業界の一部はそれを中央集権化の要素と考えています。

ガス料金と使用量

Optimism チームが述べているように、手数料の仕組みを理解するには、取引手数料の構成要素を知る必要があります。料金は、ロールアップ コスト、またはトランザクションをバッチにロールアップするコストとレイヤー 2 実行コストから構成されます。

オプティミズムは、トランザクション実行全体に対してイーサリアムガスの価格を支払う代わりに、メインチェーンに送信されるトランザクションデータの一部に対してのみそれらの価格を支払うという利便性を定めました。これには、呼び出しデータと、別のトランザクションをバッチに追加するために必要な追加処理としての固定オーバーヘッド コストが含まれます。

Optimism で実行されるトランザクションは基本的に、イーサリアム メイン チェーンで同様のトランザクションが使用するのと同じ量のガスを使用しますが、レイヤー 2 のガスの標準コストははるかに低くなります。

比較してみると、イーサリアム送金などの単純なトランザクションに関しては、Optimism のガス料金は約 5 倍安くなりますが、オプション取引や永久スワップなどのより複雑なアクティビティの場合、レイヤー 2 の方が 200 倍以上安くなる可能性があります。

楽観主義につながる

Optimism はイーサリアム ブロックチェーンに接続されたレイヤー 2 チェーンであるにもかかわらず、別のシステムでもあります。言い換えれば、あるブロックチェーンから別のブロックチェーンにデータを転送したい場合、これら 2 つは別個のブロックチェーンであるため、ブリッジを使用する必要があります。

ブロックチェーン間でのトークンの移動などの通常の転送には、標準トークン ブリッジを使用できます。これは、Optimism と Ethereum の間でトークンを転送するために必要なすべての機能を網羅する、Optimism によって作成されたスマート コントラクトです。

2023 年の初めに、オプティミスティック ブリッジ ネットワークである Pheasant Network が Optimism エコシステム内に実装され、ブリッジ アーキテクチャの概念を実現し、相互運用性の課題に対処しました。この実装により、セキュリティが向上し、コストが削減され、現在のネットワーク制限を超えた転送が可能になると主張されています。

楽観的なDapps

Optimism プラットフォーム上の Dapps は、特に分散型金融の分野で急速に開発されています。最も人気のある選択肢には、Sonne、Curve、Synthetix、Velodrome などが含まれます。

ネイティブ トークンとエアドロップ イベントの開始が、開発者とユーザーをプラットフォームに引き付ける鍵となることが判明しました。 Optimism チームは、コミュニティの参加を促進するために、シーズン全体をエアドロップすることも発表しました。

Dapps の数の増加に貢献したもう 1 つの重要な要因は、オプティミズム財団がトークン報酬とガバナンス特権を調整し、分散型の意思決定プロセスを約束することに重点を置いたことです。

これはおそらく、集中化に関する現在進行中の問題と、オプティミズムが分散型レイヤー 2 ソリューションの 1 つを装った集中化された組織であるという複数の非難に対する答えとなるでしょう。

C.zkSync

zkSyncプロジェクトは、2020 年 6 月に開始されました。Matter Labs スタートアップによって作成された zkSync の背後にあるチームは、正式リリースの少し前からレイヤー 2 スケーリング ソリューションに取り組んできました。

このレイヤー 2 プロトコルは、ZK ロールアップ アーキテクチャに基づいています。 ZK は Zero-Knowledge の略で、追加情報を明らかにすることなく、一方の当事者が何かが真実であることを他方の当事者に証明できることを意味する暗号用語です。

したがって、ZK 証明にはプロアクティブな暗号化が含まれます。簡単に言うと、ZK ロールアップは「これを信頼してください」というアプローチに従っています。

ロールアップという用語は、Arbitrum と Optimism に関する部分で上で説明したように、メイン チェーンの外側でトランザクションの実行を実行するスケーリング ソリューションを指します。

Zero-Knowledge (ZK) Rollup テクノロジーは、オフチェーンで何百もの転送をバンドルし、SNARK (知識の簡潔な非対話型引数) として知られる暗号化された有効性証明を作成します。 1 秒あたり 100,000 トランザクションを超える高いトランザクション スループットは、ZK ロールアップとシャーディングを組み合わせたプロトコルである zkPorter によって可能になりました。

ZK プルーフ ソリューションは、トランザクションに異議を唱える待ち時間がないため、より高度なオンチェーン処理を提供しますが、より多くのコンピューティング能力を備えているため、オンチェーン アクティビティが多い Dapp により適しています。

イーサリアム ネットワーク上でスマート コントラクトを直接実行するオプティミスティック ロールアップとは対照的に、ZK ロールアップは実行しません。 zkSync の主要コンポーネントの 1 つは、ZK プルーフ計算と互換性のある方法でスマート コントラクトを実行する仮想マシンである zkEVM です。

ガス料金と使用量

zkSync の主な利点の 1 つは、レイヤー 2 でのガス料金が低いことです。メインネットのセキュリティを維持しながら、イーサリアムと比較して最大 100 倍低く抑えることができます。

zkSyncの背後にいるチームが述べているように、料金モデルはイーサリアムに似ており、計算コスト、ストレージ効果、オンチェーンでのデータ公開コストに対してガスが課金されます。一方、ブランド変更後の zkSync または zkSync Era では、レイヤー 1 での公開とプルーフの生成に追加コストがかかります。

データを公開するためのレイヤー 1 のガス価格は変動しやすいため、レイヤー 2 に必要なガスの量は変動します。 zkSync シーケンサーは、ガス価格の動的パラメーターを定義します。

イーサリアムのモデルと同様に、最もコストがかかるアクティビティはストレージの更新ですが、算術演算の実行は計算のみを伴うため低コストです。

zkSync の背後にあるチームは、ZK ロールアップにはすべてのトランザクション データがレイヤー 1 に公開されず、コスト効率の高い契約展開が含まれているため、オプティミスティック ロールアップよりも競争上の利点があると主張しています。

zkSync に接続する

zkSync にアクセスする最も簡単な方法は、zkSync ウォレットに接続することです。 Metamask、Trezor、Ledger、Coinbase ウォレット、Portis などの多くの Web3 ウォレットでサポートされています。さらに、Wallet Connect または Argent Wallet 機能を使用して、レイヤー 1 Ethereum ウォレットに接続できます。

ウォレットを介してやり取りすることで、残高、連絡先、取引履歴、NFTを確認できます。

特に、他の 2 つの機能 (Block Explorer と zkCheckout) を通じて zkSync ネットワークと対話できます。 Block Explorer はネットワーク上のすべてのトランザクションとブロックを検査する可能性を提供し、zkCheckout は高速でコスト効率の高いソリューションとしてチームによって提案されています。

zkSync 上の Dapps

zkSync が zkSync 時代に移行するまでは、プラットフォーム上に Dapps を構築することはできませんでした。したがって、zkSync は Dapps ゲームの新しいプレイヤーです。ブランド変更により、既存のレイヤー 1 スマート コントラクトをレイヤー 2 に転送できるようになりました。

このスケーリング ソリューションは、すべてのアカウントを独自のロジックを持つスマート コントラクトに変えるアカウント抽象化と呼ばれるものをサポートしています。言い換えれば、誰もが自分のニーズに合わせたアカウントを持つことができます。

プラットフォーム上の人気のあるプロジェクトには、Curve、ZigZag、yearn Finance、Taker Protocol などがあります。 zkSync チームによると、約 100 のプロジェクトが作成中です。

D. ポリゴン

以前は Matic として知られていたPolygonは、3 人のインド人起業家によって 2017 年に設立されました。 Matic は、スケーリング プロトコルからマルチチェーン エコシステムにアップグレードされたため、2021 年の初めに Polygon ネットワークにブランド変更されました。

Ethereum を拡張するために、Polygon はゼロナレッジ (ZK) ソリューションを使用します。つまり、Polygon は、オフチェーン計算用のサイドチェーンと Proof-of-Stake (PoS) バリデーターのネットワークを利用することでスケーラビリティを実現するレイヤー 2 スケーリング ソリューションです。

サイドチェーンは、メインチェーンを改善する目的でメインチェーンの周囲で実行される個別のブロックチェーンとして定義できます。通常、ブロックの作成を可能にする独自のコンセンサス メカニズムが含まれています。メインチェーンとの通信はブリッジを介して可能になります。

一方で、サイドチェーンテクノロジーには特有のリスクが伴います。ブロックの生成に関してコンセンサスメカニズムが失敗した場合、チェーン上のすべての資金が失われる可能性があります。

Polygon は、メイン ブロックチェーン上の Polygon スマート コントラクト、Proof-of-Stake レイヤー、ブロック プロデューサー レイヤーの 3 つのレイヤーで構成されています。上で述べたように、Polygon はサイドチェーンを利用します。これらのサイドチェーンは、ZK ロールアップ、プラズマ チェーン、オプティミスティック ロールアップなどのさまざまなスケーラビリティ技術をさらに使用します。

ガス料金と使用量

記録されている手数料に基づくと、Polygon は一般的にイーサリアムよりも安価で高速なトランザクションを実現します。 Polygon の通常の取引コストは 0.1 ～ 0.5 MATIC の間で変動しますが、イーサリアムのコストは ETH に換算して約 2.5 ドルから 20 ドルです。これらの数値は、需要の高さやネットワークの混雑により変動する可能性があることを考慮してください。

Polygon の人気が高まるにつれて、ガス料金も上昇しました。 Polygon ネットワークがイーサリアムよりも高いガスサージを経験することさえ珍しいことではありません。このような急上昇により、一般ユーザーが価格を見積もるのが少し難しくなります。

Polygon の背後にあるチームは、Blocknative と提携してガス推定ツールを提供しました。 Polygon ガス見積りツールを使用すると、誰でもリアルタイムのガス価格を確認できます。

カーボンニュートラルなブロックチェーン

Polygon は、分散型環境活動家と起業家のグループである KlimaDAO と協力することで、約束されたカーボン ニュートラルのマイルストーンをなんとか達成しました。

同グループは、Offsetraと協力してPolygonのエネルギーフットプリントを分析し、ステーキングノードハードウェアからの排出、ステーキング操作のエネルギー消費、メインチェーンと相互作用する契約など、排出のホットスポットを特定した。

最終報告書では、プラットフォーム上の二酸化炭素排出量の 99% が、イーサリアム メインネット上の取引に関わるチェックポイント設定やブリッジング活動で放出されていることを強調しました。

ポリゴンへの接続

Polygon は、他のレイヤー 2 スケーリング ソリューションと同様に、多くの人気のある暗号ウォレットの選択肢でサポートされています。ウォレットは Polygon のメインネットとテストネットに接続できます。

ネットワーク上の Dapps やその他のツールと対話するには、アセットを転送する必要があります。ここで、Polygon ブリッジが登場します。Polygon ブリッジは、Polygon と Ethereum の間のクロスチェーン トランザクション チャネルとして定義できます。

Proof-of-Stake (POS) ブリッジとプラズマ ブリッジの 2 つのブリッジがあります。どちらも資産を転送するという同じ役割を担いますが、含まれるセキュリティのレベルは異なります。

POS ブリッジは POS コンセンサス アルゴリズムを使用してネットワークを保護し、ほとんどのトークンの転送をサポートしますが、プラズマ ブリッジはより高度なセキュリティを必要とする開発者やユーザーに適しています。

ポリゴン上の Dapps

Polygon は、Dapps を作成するための人気のあるプラットフォームです。 2022 年 8 月、Polygon チームは、Polygon は年初から 400% 増加し、開発者の活動も増加したと発表しました。

Polygon は、OpenSea、SushiSwap、 Sandbox 、Decentraland、Aave、Animoca Brands など、暗号通貨の世界で有名なプロジェクトの長いリストから Dapps をホストしています。

このような人気の背後にある理由は、サイドチェーン技術にあります。開発チームは、Ethereum を直接使用する場合と比較して、わずかなコストで Dapp を簡単にインポートし、Ethereum 全体で使用できるようにすることができます。

EVM との互換性以外にも、Polygon の構造により必要なエネルギーが少なくなるため、高度な相互運用性や環境への優しさなどの利点があります。

これらすべてを考慮すると、Polygon により、Dapps がイーサリアムの制限に悩まされることなくその機能を活用できるようになることは明らかです。 Polygon には約 19,000 の Dapps が含まれており、数の点ではイーサリアムを上回っています。

ただし、Polygon には独自の制限もあります。イーサリアムと比較すると、再販サポートが限られているため、オークションをサポートできません。さらに、Polygon 上のトランザクションは、イーサリアム ブロックチェーン上のトランザクションよりも安全性が低いと考えられています。

最後に

これらすべてのソリューションを比較すると、いずれも拡張性を実現していると言えます。それぞれが独自の本格的な方法でイーサリアムの問題に取り組んでいます。さまざまなテクノロジーの道を歩み、それらはすべて約束された目的地に到着します。

比較分析を見ると、それぞれが特定の利点と欠点で構成されていることが明らかです。したがって、第 2 レイヤーを選択するとき、特にビジネスに関しては、個別のアプローチを使用することが重要です。

最良の選択は主に、暗号化プロジェクトの特定の要件などのさまざまな要因によって決まります。黄金律は、主な目的と優先順位、およびそれらに合致するソリューションの種類を特定することです。それが終わったら、ファイターを選択してください!