オリジナルのタイトルを転送する：次世代のEthereum L2s（III）の展開：ネイティブロールアップ

過去2年間、イーサリアムは完全に「ロールアップ中心」のロードマップに取り組んできました。この戦略は、ETHをブリッジ契約にロックし、トランザクションをオフチェーンで実行し、詐欺証明またはゼロ知識証明（ZKP）を使用してレイヤー2（L2）の状態を検証し、引き出しを処理することを含んでいます。

ただし、重要な課題があります。イーサリアムはEVMの実行をネイティブに検証しないため、ロールアップは独自のプルーフシステムをチェーン上に実装して状態遷移を検証する必要があります。

イーサリアムは頻繁にハードフォークを行い、EVMを変更することがあります。そのため、ロールアップチームは、カスタム実装のメンテナンスと更新に責任を持たなければなりません。これには、セキュリティカウンシルの形成やトークンベースの投票ガバナンスシステムの採用がしばしば必要です。彼らのブリッジ契約や証明メカニズムの更新を管理するためです。

前回のシリーズでは、ベースのロールアップとブースターロールアップについて調査しました。今回は、ネイティブロールアップの概念により深く掘り下げていきます。

ベース、ブースター、ネイティブ... 違いは何ですか？

ベースロールアップ、ブースターロールアップ、およびネイティブロールアップの定義の間には多くの混乱が生じる可能性があります。前のシリーズでは、すでにベースロールアップとブースターロールアップについて説明しましたので、この記事を読む前にそれらを確認することをお勧めします。ただし、これら3つのタイプについては簡単にお知らせいたします。

Based RollupsはトランザクションのシーケンスにL1のバリデータセットを使用し、分散化を促進しますが、比較的長いL1のブロック時間（12秒など）によりスループットに影響を与える可能性があります。ただし、事前確認技術によってこの体験を改善するための取り組みが行われており、コミュニティが革新を続けることで、ユーザーはより高速なトランザクションの最終性を享受することができます。

ブースターロールアップは、L2上でL1処理を模倣することで実行およびストレージのスケーリングを実現し、アプリケーションの再展開なしで成長することができます。このアプローチはスケーラビリティを提供しますが、従来のロールアップと比較して追加の複雑さを導入し、開発および維持により洗練されたエンジニアリングの取り組みが必要となります。

ネイティブのロールアップは、状態遷移の検証者としてL1の独自の状態遷移関数（STF）をアプリケーションレイヤで利用します。ただし、Optimism、Arbitrum、および他のロールアップは、EVM相当の環境で動作する一方で、カスタムの修正が含まれている場合があり、これらを直接Ethereum上に実装することは複雑であるか、または不可能である場合があります。

ネイティブロールアップはかつては聖域化されたロールアップとして知られており、さまざまな解説で詳しく議論されてきました。また、「カノニカルロールアップ」という用語も一時的に使用されました @apolynyaしかし、「確立された」という用語は最終的に「ネイティブ」に置き換えられ、既存のEVM相当のロールアップがこのモデルにアップグレードする可能性を示すために使用されることになりました。この用語「ネイティブ」は、提案されたものです。 @danrobinsonおよびLidoからの匿名の貢献者。

ネイティブロールアップはどのように機能しますか？

ネイティブロールアップ提案では、ロールアップの状態遷移の検証者として機能するEXECUTE precompileが導入されています。このprecompileを使用することで、ロールアップチームは自身の検証者契約内で利用でき、証明システムの基盤となり、ロールアップがイーサリアムのネイティブ検証を継承することが可能となります。

この新しいプリコンパイルは、ある意味で「EVM内のEVM」のコンセプトに似ているため、これはEthereumのハードフォークプロセスを通じて社会的合意の下で更新されます。これにより、EVMへの変更がプリコンパイルに反映され、ロールアップがEthereumの検証を引き継ぎ、セキュリティ評議会やマルチシグのようなガバナンス責任からロールアップチームを解放することを可能にし、結果としてユーザーにとってロールアップは本質的により安全になります。

EXECUTEプリコンパイル機能は、EVMステートの遷移の検証者として機能し、ロールアップがアプリケーションレイヤーでイーサリアムのネイティブインフラストラクチャを利用することを可能にします。 pre_state_root、post_state_root、trace、gas_usedなどの入力を使用して遷移を検証し、EIP-1559のようなガス価格メカニズムを活用しています。

バリデーターは、ロールアップのスケーラビリティのニーズに応じて、再実行またはSNARK証明を通じてロールアップの状態遷移の正確性を強制することができます。さらに、MEV駆動型の証明競争などの中心化リスクを緩和するために、1つのスロット遅延が組み込まれています。

プリコンパイルは、証明システムの観点から「信頼できるロールアップ」を可能にすることで、ロールアップの開発を簡略化します。 Ethereumによってシーケンシングと証明システムの両方が管理されるベースのロールアップ設計と組み合わせると、この構造はしばしば「超音波ロールアップ」と呼ばれる完全な信頼なさを実現できます。これにより、リアルタイム決済の可能性を備えた相互運用性が向上し、より相互運用性の高い安全なロールアップ設計が促進されます。

提案されたプリコンパイルは、EVMと同様の動作をし、ロールアップトランザクションを再実行して正当性を検証します。これはロールアップの主要な利点であるオフチェーン実行と、イーサリアムに提出される正当性の証明だけを持っているという点に矛盾しています。代わりに、プリコンパイルは本質的にはイーサリアムがすでに行っていることを反映しており、L1からの計算負荷のオフロードにおいて追加価値を提供していません。

ZK技術の現在の未熟さから、ZK技術の現在の未熟さから、現在の未熟なZK技術からのEVMライクな検証者の選択は、広く使用されているzkVMにも脆弱性があることが示されており、ZKPの急速な進化が、特定のzk-検証者をハードコーディングしてチェーン上でリスクを冒し、柔軟性を失う可能性があるためです。その代わりに、イーサリアムは多様性と中立性を重視し、単一の検証者にロックされることなく、さまざまなzk-クライアントでの実験を可能にしています。

しかしこれは、プリコンパイルがEthereumのスケーラビリティに貢献していないことを意味するわけではありません。Ethereumはzk-proof検証者をオフチェーンに保持することでセキュリティを確保している一方、このプリコンパイルを使用して、ロールアップによって提出されたzk-proofを検証します。これにより、Ethereumの検証者は、開始から終了までのすべてのロールアップトランザクションを完全にエミュレートすることを回避することができます。代わりに、オフチェーンのzk-proofに依存することで、ネットワークはセキュリティ保証を維持しながら、実行に関してスケーラビリティを追求します。

ネイティブロールアップの主な利点は何ですか？

ネイティブロールアップを使用すると、詐欺証明やSNARKチェックなどの複雑な作業の多くをプリコンパイルで処理できるため、記述とメンテナンスするコードが少なくなり、証明ネットワークやセキュリティ評議会などの追加システムが必要なくなります。

オンチェーンのSNARK検証は高コストですので、多くのzk-rollupsはコストを節約するためにトランザクションをより頻繁に解決しません。EXECUTE precompileは、SNARK再帰を使用して複数の証明をまとめてバンドルすることでこれらのコストを削減するのに役立つことがあります。このアプローチにより、ロールアップはトランザクションをより効率的に検証し、オフチェーンの検証をより手頃な価格にすることができます。

従来のロールアップでのバグのない動作を確保することは困難であり、しばしば詳細なチェックが必要です。多くのチームは、悪意のあるブロックの作成を防ぐために、集中型のシーケンスを採用することでリスクを緩和しています。ただし、プリコンパイルによるネイティブ実行は、より安全で許可されたシーケンスメカニズムを可能にすることができます。このアプローチにより、トランザクションがEthereumの信頼できる環境内で直接検証されるため、ロールアップはL1のセキュリティだけでなく、資産の交換性も引き継ぐことができます。

EVMと互換性のあるロールアップがたくさんありますが、ほとんどがEVMと同等ではありません。メインのブロックチェーンの変更に追従するには、ロールアップを更新するためにはグループや投票システムが必要であり、これにはリスクが伴います。ネイティブロールアップはメインのブロックチェーンと自動的に更新することができ、追加のルールや投票者を必要とせずにすべてを同期させることができます。

zk-rollupにおいて、100msなどの超低遅延の証明時間を実現することは、非常に困難なエンジニアリング課題です。一方、ネイティブロールアップでは、より「ゆるやかな」証明スケジュールが可能であり、それを一つのスロットにまで延長することができます。このアプローチにより、即座に証明を生成するという圧力が軽減され、信頼性とL1との統合の向上が期待できます。

すべてのロールアップがネイティブになりますか？

OPスタックやArbitrum Orbitスタックなど、すべての現在のロールアップスタックは、「ネイティブロールアップス」に変換する可能性があります。これにより、Ethereumのセキュリティ機能を直接継承することができます。このアップグレードにより、ユーザーはセキュリティが向上し、セキュリティ評議会の必要性がなくなるため、ロールアップチームはより満足することができます。一方、ロールアップチームは、効率的な共有シークエンシングレイヤーを提供し、シーケンサー手数料をキャプチャし、MEVを最大化することにより、引き続き競争することができます。

ただし、すべてのロールアップがネイティブに移行するわけではありません。一部のL2機能はネイティブなロールアップとは本質的に互換性がありません。これにはユニークなトランザクションタイプ、異なるガスの計算方法、およびメインのL1ブロックチェーンにはないプリコンパイルが含まれます。L2ロールアップのVMの多様性は、それぞれが共通のセキュリティ基盤を共有している今日のL2エコシステムの強みの1つです。 @EclipseFNDSVMロールアップであること @movementlabsxyzMoveVMロールアップであること、または @StarknetCairoVMロールアップであること。

注記されているように @doganeth_en,将来のロールアップは、企業向けロールアップ、パフォーマンス重視のロールアップ、そして「整合された」ネイティブのロールアップの3つのカテゴリに分類されます。

エンタープライズは、トランザクションの順序、実行、およびアプリケーションに関するWeb2のような制御を望むビジネスに最適なロールアップの管理、シーケンシング、所有に焦点を当てます。

パフォーマンスに焦点を当てたロールアップは、イーサリアムの決済を使用しますが、トップパフォーマンスのために代替データの利用に依存します。 @megaeth_labs使用すること @eigen_daデータの利用可能性のために。より分散化されていないが、これらのロールアップは増加します $ETHユーティリティですが、一部のEthereum機能には妥協します。

Native rollupsは完全にEthereumのインフラストラクチャと統合され、次のものを提供します：Ethereumレベルの分散化、直接状態アクセスを伴う共有実行、およびオフチェーンのZKプルーフ検証のコスト削減。これらのロールアップはEthereumのネットワーク効果に貢献し、収益を共有する可能性がありますが、持続可能性は自然な経済的インセンティブに依存します。

結論

ネイティブロールアップは、イーサリアムのロールアップ中心のロードマップにおいて重要な進歩を表しており、イーサリアムのインフラストラクチャーにより適合したアプローチを提供しています。EXECUTE precompileを導入することで、ネイティブロールアップは、マルチシグ、セキュリティ評議会、またはトークンベースの投票システムに依存しないように、ガバナンスを簡素化します。このアプローチにより、セキュリティが向上するだけでなく、オフチェーンのzkプルーフを使用してロールアップをより効率的にスケーリングすることが可能になり、信頼性の最小化とスケーラビリティを両立させることができます。

提案には大きな約束がありますが、課題もあります。ほとんどの既存のロールアップは、EVMとラベル付けされているにもかかわらず、しばしばEVMにわずかな変更が加えられています。その結果、ネイティブなロールアップモデルに移行することで、カスタマイズされたEVM実装を持つロールアップには追加の開発負荷が発生する可能性があります。

それにもかかわらず、ネイティブのロールアップは、ロールアップの設計とイーサリアムのセキュリティと柔軟性を統合する魅力的な進路を提供します。L1との調整を促進することで、イノベーションを促進し、断片化を減らし、イーサリアムのエコシステムを将来に向けてより結束力があり、強靭にします。

もしあなたがまだしていないなら、必ずチェックしてくださいパートIおよびパートII当社のロールアップ2.0シリーズの一環であり、それぞれベースロールアップとブースターロールアップに焦点を当てています。次回の投稿では、ギガガスロールアップの概念にさらに深く立ち入り、この革新的なロールアップ設計のアプローチがイーサリアムのスケーラビリティの限界を em とる方法や、ロールアップエコシステムをさらに高める方法について探求します。

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