原題: 「OP+ZK、ハイブリッド ロールアップはイーサリアム拡張の究極の未来になるでしょうか?」 」
元の投稿は @kelvinfichter によるものです
オリジナルコンピレーション: Jaleel、BlockBeats
私は最近、イーサリアム ロールアップの将来は実際には 2 つの主要なアプローチ、ZK とオプティミスティックのハイブリッドであるとかなり確信しています。この投稿では、このアーキテクチャがどのようなものであると私が想像しているのか、そしてなぜこれが私たちが向かうべき方向であると私が信じているのかの基本を説明しようと思います。私はオプティミズム、別名オプティミスティック ロールアップの作業にほとんどの時間を費やしていますが、ZK の専門家ではないことに注意してください。 ZK についての話で間違いがあった場合は、お気軽にご連絡ください。修正させていただきます。
この記事では、ZK と Optimistic Rollups の動作原理を詳しく説明するつもりはありませんが、Rollups の本質を説明するのに時間を費やすと、記事が長くなりすぎます。したがって、この記事は、読者がこれらのテクノロジーについてすでに一定の理解を持っているという事実に基づいています。もちろん、専門家である必要はありませんが、少なくとも ZK およびオプティミスティック ロールアップとは何か、およびその一般的な操作メカニズムについては知っておく必要があります。とにかく、この記事を楽しんで読んでください。
ZK と Optimistic Rollup を混合したシステムは、もともと Optimism の Bedrock アーキテクチャに基づいた Optimistic Rollup をベースにしていました。 Bedrock は、イーサリアム クライアントとほぼ同一の実行クライアントを実行することにより、イーサリアムと最大限の互換性 (「EVM 同等」) を実現するように設計されています。 Bedrock は、イーサリアムの今後のコンセンサス/実行クライアント分割モデルを活用し、EVM からの差異を大幅に削減します (もちろん途中で常に何らかの変更が発生しますが、対応できます)。
すべての優れたロールアップと同様に、オプティミズムはイーサリアムからブロック/トランザクション データを抽出し、コンセンサス クライアントでこのデータを何らかの決定的な方法で並べ替え、このデータを実行のために L2 実行クライアントにフィードします。このアーキテクチャは、「理想的なロールアップ」パズルの前半を解決し、EVM と同等の L2 を提供します。
もちろん、現在私たちが解決しなければならない問題は、Optimism 内で何が起こったのかを検証可能な方法でイーサリアムに伝えることです。この問題が解決されない場合、スマート コントラクトは楽観主義の状態に基づいて意思決定を行うことができません。これは、ユーザーがオプティミズムに入金することはできますが、資産を引き出すことはできないことを意味します。場合によっては一方向のロールアップも可能ですが、ほとんどの場合は双方向のロールアップの方が効果的です。
この状態に対して何らかのコミットメントを提供し、このコミットメントが正しいという証明を提供することで、すべてのロールアップの状態をイーサリアムに伝えることができます。つまり、「ロールアッププログラム」が正しく実行されたことを証明していることになります。 ZK とオプティミスティック ロールアップの唯一の実質的な違いは、この証明の形式です。 ZK ロールアップでは、プログラムが正しく実行されたことを証明するために、明示的なゼロ知識証明を提供する必要があります。 Optimistic Rollup では、明確な証拠を提供せずに約束について発言することができます。あなたの発言に異議を唱えたり、質問したりすることで、他のユーザーは、最終的に誰が「はい」であるかを決定するために、前後の熟議と異議申し立ての「ゲーム」に強制的に参加させることができます。
オプティミスティック ロールアップの課題については詳しく説明しません。この段階での最新技術は、プログラム (Geth EVM + Optimism の場合はいくつかのフリンジ ビット) を MIPS などの単純なマシン アーキテクチャにコンパイルすることであることに注目してください。これを行うのは、オンチェーンでプログラム インタープリターを構築する必要があり、EVM インタープリターよりも MIPS インタープリターを構築する方がはるかに簡単であるためです。 EVM も移動ターゲットであり (定期的なアップグレード フォークがあります)、証明したいプログラムを完全にはカバーしていません (EVM 以外のものも含まれています)。
シンプルなマシン アーキテクチャ用のオンチェーン インタープリターを構築し、いくつかのオフライン ツールを作成したら、完全に機能するオプティミスティック ロールアップが完成します。
全体として、今後数年間は楽観的ロールアップが主流になると私は強く信じています。 ZK ロールアップが最終的にはオプティミスティック ロールアップを超えるだろうと考える人もいますが、私はこの見方には同意しません。現在のオプティミスティック ロールアップの比較的シンプルさと柔軟性は、徐々に ZK ロールアップに変換できることを意味していると感じています。この移行を行うパターンを見つけることができれば、より柔軟性が低く脆弱な ZK エコシステムを構築しようとする代わりに、既存のオプティミスティック ロールアップ エコシステムに単純にデプロイすることができます。
したがって、私の目標は、既存の最新の OP エコシステム (Bedrock など) を ZK エコシステムにシームレスに移行できるようにするアーキテクチャと移行パスを作成することです。これは可能であるだけでなく、現在の zkEVM アプローチを超える方法であると私は信じています。
先ほど説明した Bedrock アーキテクチャから始めましょう。 Bedrock には、L2 プログラム (EVM を実行する MIPS プログラムとその他の追加要素) の特定の実行の正当性を検証するためのチャレンジ ゲームがあることを (簡単に) 説明したことに注意してください。このアプローチの主な欠点は、ユーザーが間違ったプログラム結果の提案を検出して異議を申し立てる機会を得るまでに一定の時間を与える必要があることです。これにより、資産引き出しプロセスにかなりの時間が追加されます (現在の Optimism メインネットでは 7 日)。
ただし、私たちの L2 は、MIPS などの単純なマシン上で実行されるプログラムにすぎません。このような単純なメカニズムの ZK 回路を構築することは十分に可能です。この回路を使用して、L2 プログラムが正しく実行されたことを明確に証明できます。現在の Bedrock コードベースに変更を加えることなく、Optimism の有効性証明の公開を開始できます。実際にはとても簡単です。
簡単な説明: このセクションでは「zkMIPS」について言及していますが、実際には、これはすべての一般的かつ簡略化されたゼロ知識証明仮想マシン (zkVM) を指す用語として意味しています。
zkMIPS (またはその他の種類の zk 仮想マシン) の構築には、zkEVM に比べて 1 つの大きな利点があります。それは、ターゲット マシンのアーキテクチャがシンプルで静的であるということです。 EVM は頻繁に変更され、ガソリン価格が調整され、オペコードが変更され、要素が追加または削除されます。そして MIPS-V は 1996 年以来変わっていません。 zkMIPS に焦点を当てれば、固定された問題空間を扱うことになります。 EVM が更新されるたびに回路を変更したり、再監査したりする必要はありません。
もう 1 つの重要な洞察は、zkMIPS が zkEVM よりも柔軟であるということです。 zkMIPS を使用すると、対応する回路を更新することなく、クライアント コードを自由に変更したり、さまざまな最適化を実行したり、ユーザー エクスペリエンスを向上したりできます。 Ethereum だけでなく、あらゆるブロックチェーンを ZK ロールアップに変換するコア コンポーネントを作成することもできます。
ゼロ知識証明の時間は、制約の数と回路のサイズという 2 つの軸に沿って変化します。 (EVM のような複雑なマシンではなく) MIPS のような単純なマシンの回路に焦点を当てることで、回路のサイズと複雑さを大幅に削減することができました。ただし、制約の数は実行される機械命令の数によって異なります。各 EVM オペコードは複数の MIPS オペコードに分割されます。これは、制約の数が大幅に増加し、全体的な証明時間も増加することを意味します。
ただし、校正時間の短縮は、Web2 ドメインに深く根ざした問題でもあります。 MIPS マシンのアーキテクチャがすぐに変更される可能性は低いため、EVM に対する将来の変更に関係なく、回路と証明器を高度に最適化できます。私は、明確に定義された問題を最適化するために上級ハードウェア エンジニアを雇用することにかなり自信を持っています。おそらく、移動する zkEVM ターゲットを構築およびレビューするエンジニアの数の 10 倍、さらには 100 倍です。 Netflix のような企業はおそらく、トランスコーディング チップを最適化するハードウェア エンジニアを多数抱えており、この興味深い ZK の課題に取り組むために多額のベンチャー キャピタル資金を投じるつもりである可能性があります。
このようなサーキットの初期証明時間は、7 日間のオプティミスティック ロールアップ引き出し期間を超える可能性があります。この校正時間は時間の経過とともに減少するだけです。 ASIC と FPGA を導入することで、証明時間を大幅に短縮できます。静的な目的を使用すると、より最適な証明者を構築できます。
最終的には、この回路の証明時間は現在の 7 日間のオプティミズム取り消し期間よりも短くなり、オプティミズムの削除を検討するためのチャレンジ プロセスを開始できるようになります。プルーバーを 7 日間実行するのはおそらくまだコストが高すぎるため、もう少し待ったほうがよいかもしれませんが、この点は維持できます。両方の証明システムを同時に実行することもできるため、できるだけ早く ZK 証明の使用を開始し、証明者が何らかの理由で失敗した場合は Optimism 証明にフォールバックすることができます。準備ができたら、オプティミスティック プルーフはアプリケーションに対して完全に透過的な方法で削除できるため、オプティミスティック ロールアップは ZK ロールアップになります。
ブロックチェーンの実行は、単に大量のバックエンド コードを記述するだけでは不十分な複雑な問題です。オプティミズムでは、私たちの仕事の多くは、便利なクライアント側ツールを提供することによってユーザーと開発者のエクスペリエンスを向上させることに重点を置いています。また、私たちは「ソフト」な問題、つまりプロジェクトと対話し、問題点を理解し、インセンティブを設計することに多くの時間とエネルギーを注ぎました。チェーン ソフトウェアに費やす時間が増えれば増えるほど、他のことに対処する必要がある時間が減ります。より多くの人を雇用することはいつでも試みることができますが、組織は直線的に拡大するわけではなく、新規雇用するたびに内部コミュニケーションコストが増加します。
ゼロ知識回路の作業はすでに実行されているチェーンに直接適用できるため、コア プラットフォームの構築と証明ソフトウェアの開発を同時に行うことができます。回路を変更せずにクライアントを変更できるため、クライアントと証明チームを切り離すことができます。この方法での楽観的なロールアップは、実際のオンチェーンアクティビティの点で、知識ゼロの競合他社よりも何年も先を行く可能性があります。
＃＃＃ 結論は
率直に言って、時間をかけて大幅に最適化できない限り、zkMIPS 証明器に重大な欠点は見当たりません。アプリケーションに対する唯一の実際の影響は、さまざまなオペコードのガスコストを、これらのオペコードの証明時間の増加を反映するように調整する必要がある可能性があることです。この証明者を適切なレベルに最適化することが本当に不可能である場合、私は失敗を認めます。しかし、この証明器を最適化することができれば、zkMIPS/zkVM アプローチが現在の zkEVM アプローチを完全に置き換える可能性があります。過激な発言のように聞こえるかもしれませんが、少し前までは、単一ステップの楽観的な失敗証明は完全に複数ステップの証明に置き換えられました。
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ZK と OP の混合はイーサリアム ロールアップの将来となるでしょうか?
原題: 「OP+ZK、ハイブリッド ロールアップはイーサリアム拡張の究極の未来になるでしょうか?」 」
元の投稿は @kelvinfichter によるものです
オリジナルコンピレーション: Jaleel、BlockBeats
私は最近、イーサリアム ロールアップの将来は実際には 2 つの主要なアプローチ、ZK とオプティミスティックのハイブリッドであるとかなり確信しています。この投稿では、このアーキテクチャがどのようなものであると私が想像しているのか、そしてなぜこれが私たちが向かうべき方向であると私が信じているのかの基本を説明しようと思います。私はオプティミズム、別名オプティミスティック ロールアップの作業にほとんどの時間を費やしていますが、ZK の専門家ではないことに注意してください。 ZK についての話で間違いがあった場合は、お気軽にご連絡ください。修正させていただきます。
この記事では、ZK と Optimistic Rollups の動作原理を詳しく説明するつもりはありませんが、Rollups の本質を説明するのに時間を費やすと、記事が長くなりすぎます。したがって、この記事は、読者がこれらのテクノロジーについてすでに一定の理解を持っているという事実に基づいています。もちろん、専門家である必要はありませんが、少なくとも ZK およびオプティミスティック ロールアップとは何か、およびその一般的な操作メカニズムについては知っておく必要があります。とにかく、この記事を楽しんで読んでください。
オプティミスティックロールアップから始めましょう
ZK と Optimistic Rollup を混合したシステムは、もともと Optimism の Bedrock アーキテクチャに基づいた Optimistic Rollup をベースにしていました。 Bedrock は、イーサリアム クライアントとほぼ同一の実行クライアントを実行することにより、イーサリアムと最大限の互換性 (「EVM 同等」) を実現するように設計されています。 Bedrock は、イーサリアムの今後のコンセンサス/実行クライアント分割モデルを活用し、EVM からの差異を大幅に削減します (もちろん途中で常に何らかの変更が発生しますが、対応できます)。
すべての優れたロールアップと同様に、オプティミズムはイーサリアムからブロック/トランザクション データを抽出し、コンセンサス クライアントでこのデータを何らかの決定的な方法で並べ替え、このデータを実行のために L2 実行クライアントにフィードします。このアーキテクチャは、「理想的なロールアップ」パズルの前半を解決し、EVM と同等の L2 を提供します。
もちろん、現在私たちが解決しなければならない問題は、Optimism 内で何が起こったのかを検証可能な方法でイーサリアムに伝えることです。この問題が解決されない場合、スマート コントラクトは楽観主義の状態に基づいて意思決定を行うことができません。これは、ユーザーがオプティミズムに入金することはできますが、資産を引き出すことはできないことを意味します。場合によっては一方向のロールアップも可能ですが、ほとんどの場合は双方向のロールアップの方が効果的です。
この状態に対して何らかのコミットメントを提供し、このコミットメントが正しいという証明を提供することで、すべてのロールアップの状態をイーサリアムに伝えることができます。つまり、「ロールアッププログラム」が正しく実行されたことを証明していることになります。 ZK とオプティミスティック ロールアップの唯一の実質的な違いは、この証明の形式です。 ZK ロールアップでは、プログラムが正しく実行されたことを証明するために、明示的なゼロ知識証明を提供する必要があります。 Optimistic Rollup では、明確な証拠を提供せずに約束について発言することができます。あなたの発言に異議を唱えたり、質問したりすることで、他のユーザーは、最終的に誰が「はい」であるかを決定するために、前後の熟議と異議申し立ての「ゲーム」に強制的に参加させることができます。
オプティミスティック ロールアップの課題については詳しく説明しません。この段階での最新技術は、プログラム (Geth EVM + Optimism の場合はいくつかのフリンジ ビット) を MIPS などの単純なマシン アーキテクチャにコンパイルすることであることに注目してください。これを行うのは、オンチェーンでプログラム インタープリターを構築する必要があり、EVM インタープリターよりも MIPS インタープリターを構築する方がはるかに簡単であるためです。 EVM も移動ターゲットであり (定期的なアップグレード フォークがあります)、証明したいプログラムを完全にはカバーしていません (EVM 以外のものも含まれています)。
シンプルなマシン アーキテクチャ用のオンチェーン インタープリターを構築し、いくつかのオフライン ツールを作成したら、完全に機能するオプティミスティック ロールアップが完成します。
ZK ロールアップに切り替えます
全体として、今後数年間は楽観的ロールアップが主流になると私は強く信じています。 ZK ロールアップが最終的にはオプティミスティック ロールアップを超えるだろうと考える人もいますが、私はこの見方には同意しません。現在のオプティミスティック ロールアップの比較的シンプルさと柔軟性は、徐々に ZK ロールアップに変換できることを意味していると感じています。この移行を行うパターンを見つけることができれば、より柔軟性が低く脆弱な ZK エコシステムを構築しようとする代わりに、既存のオプティミスティック ロールアップ エコシステムに単純にデプロイすることができます。
したがって、私の目標は、既存の最新の OP エコシステム (Bedrock など) を ZK エコシステムにシームレスに移行できるようにするアーキテクチャと移行パスを作成することです。これは可能であるだけでなく、現在の zkEVM アプローチを超える方法であると私は信じています。
先ほど説明した Bedrock アーキテクチャから始めましょう。 Bedrock には、L2 プログラム (EVM を実行する MIPS プログラムとその他の追加要素) の特定の実行の正当性を検証するためのチャレンジ ゲームがあることを (簡単に) 説明したことに注意してください。このアプローチの主な欠点は、ユーザーが間違ったプログラム結果の提案を検出して異議を申し立てる機会を得るまでに一定の時間を与える必要があることです。これにより、資産引き出しプロセスにかなりの時間が追加されます (現在の Optimism メインネットでは 7 日)。
ただし、私たちの L2 は、MIPS などの単純なマシン上で実行されるプログラムにすぎません。このような単純なメカニズムの ZK 回路を構築することは十分に可能です。この回路を使用して、L2 プログラムが正しく実行されたことを明確に証明できます。現在の Bedrock コードベースに変更を加えることなく、Optimism の有効性証明の公開を開始できます。実際にはとても簡単です。
なぜこの方法が信頼できるのでしょうか?
簡単な説明: このセクションでは「zkMIPS」について言及していますが、実際には、これはすべての一般的かつ簡略化されたゼロ知識証明仮想マシン (zkVM) を指す用語として意味しています。
zkMIPS は zkEVM よりも簡単です
zkMIPS (またはその他の種類の zk 仮想マシン) の構築には、zkEVM に比べて 1 つの大きな利点があります。それは、ターゲット マシンのアーキテクチャがシンプルで静的であるということです。 EVM は頻繁に変更され、ガソリン価格が調整され、オペコードが変更され、要素が追加または削除されます。そして MIPS-V は 1996 年以来変わっていません。 zkMIPS に焦点を当てれば、固定された問題空間を扱うことになります。 EVM が更新されるたびに回路を変更したり、再監査したりする必要はありません。
zkMIPS は zkEVM よりも柔軟です
もう 1 つの重要な洞察は、zkMIPS が zkEVM よりも柔軟であるということです。 zkMIPS を使用すると、対応する回路を更新することなく、クライアント コードを自由に変更したり、さまざまな最適化を実行したり、ユーザー エクスペリエンスを向上したりできます。 Ethereum だけでなく、あらゆるブロックチェーンを ZK ロールアップに変換するコア コンポーネントを作成することもできます。
あなたの使命は証明時間に変わります
ゼロ知識証明の時間は、制約の数と回路のサイズという 2 つの軸に沿って変化します。 (EVM のような複雑なマシンではなく) MIPS のような単純なマシンの回路に焦点を当てることで、回路のサイズと複雑さを大幅に削減することができました。ただし、制約の数は実行される機械命令の数によって異なります。各 EVM オペコードは複数の MIPS オペコードに分割されます。これは、制約の数が大幅に増加し、全体的な証明時間も増加することを意味します。
ただし、校正時間の短縮は、Web2 ドメインに深く根ざした問題でもあります。 MIPS マシンのアーキテクチャがすぐに変更される可能性は低いため、EVM に対する将来の変更に関係なく、回路と証明器を高度に最適化できます。私は、明確に定義された問題を最適化するために上級ハードウェア エンジニアを雇用することにかなり自信を持っています。おそらく、移動する zkEVM ターゲットを構築およびレビューするエンジニアの数の 10 倍、さらには 100 倍です。 Netflix のような企業はおそらく、トランスコーディング チップを最適化するハードウェア エンジニアを多数抱えており、この興味深い ZK の課題に取り組むために多額のベンチャー キャピタル資金を投じるつもりである可能性があります。
このようなサーキットの初期証明時間は、7 日間のオプティミスティック ロールアップ引き出し期間を超える可能性があります。この校正時間は時間の経過とともに減少するだけです。 ASIC と FPGA を導入することで、証明時間を大幅に短縮できます。静的な目的を使用すると、より最適な証明者を構築できます。
最終的には、この回路の証明時間は現在の 7 日間のオプティミズム取り消し期間よりも短くなり、オプティミズムの削除を検討するためのチャレンジ プロセスを開始できるようになります。プルーバーを 7 日間実行するのはおそらくまだコストが高すぎるため、もう少し待ったほうがよいかもしれませんが、この点は維持できます。両方の証明システムを同時に実行することもできるため、できるだけ早く ZK 証明の使用を開始し、証明者が何らかの理由で失敗した場合は Optimism 証明にフォールバックすることができます。準備ができたら、オプティミスティック プルーフはアプリケーションに対して完全に透過的な方法で削除できるため、オプティミスティック ロールアップは ZK ロールアップになります。
他の重要な問題を気にすることはできます
ブロックチェーンの実行は、単に大量のバックエンド コードを記述するだけでは不十分な複雑な問題です。オプティミズムでは、私たちの仕事の多くは、便利なクライアント側ツールを提供することによってユーザーと開発者のエクスペリエンスを向上させることに重点を置いています。また、私たちは「ソフト」な問題、つまりプロジェクトと対話し、問題点を理解し、インセンティブを設計することに多くの時間とエネルギーを注ぎました。チェーン ソフトウェアに費やす時間が増えれば増えるほど、他のことに対処する必要がある時間が減ります。より多くの人を雇用することはいつでも試みることができますが、組織は直線的に拡大するわけではなく、新規雇用するたびに内部コミュニケーションコストが増加します。
ゼロ知識回路の作業はすでに実行されているチェーンに直接適用できるため、コア プラットフォームの構築と証明ソフトウェアの開発を同時に行うことができます。回路を変更せずにクライアントを変更できるため、クライアントと証明チームを切り離すことができます。この方法での楽観的なロールアップは、実際のオンチェーンアクティビティの点で、知識ゼロの競合他社よりも何年も先を行く可能性があります。
＃＃＃ 結論は
率直に言って、時間をかけて大幅に最適化できない限り、zkMIPS 証明器に重大な欠点は見当たりません。アプリケーションに対する唯一の実際の影響は、さまざまなオペコードのガスコストを、これらのオペコードの証明時間の増加を反映するように調整する必要がある可能性があることです。この証明者を適切なレベルに最適化することが本当に不可能である場合、私は失敗を認めます。しかし、この証明器を最適化することができれば、zkMIPS/zkVM アプローチが現在の zkEVM アプローチを完全に置き換える可能性があります。過激な発言のように聞こえるかもしれませんが、少し前までは、単一ステップの楽観的な失敗証明は完全に複数ステップの証明に置き換えられました。
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