zkSync vs StarkWare、zkRollupの競争
レイヤー2が登場し、レースがスタート
2024年3月、待望のCancunアップグレードがついに完了しEthereumは新たなステージに入りました。このアップグレードによりRollup手数料が大幅に削減されました。Rollupは主に2つの方向に分かれます。つまりOptimistic RollupとzkRollupです。Optimistic Rollupの代表的なプロジェクトはOptimismとArbitrumで、zkRollupの代表的なプロジェクトはzkSyncとStarkWareです（ただし後者はzkRollupだけではありません）。
zkSyncはzkRollupの技術をベースにしたトラストレスプロトコルで、Ethereum上で低コストのトランザクションを拡大するために使われています。StarkWareは許可制のStarkExとStarknetに分かれています。StarkExは2021年6月にメインネットをローンチし、Starknetは2024年2月にトークンをローンチしました。2024年5月15日現在、StarknetのTVLは9億を超え、トークンを発行していないzkSyncのTVLは7億8000万です。
本記事ではzkSyncとStarkWareのRollupの基礎技術や相違点、それぞれのエコシステムの現在の開発動向について簡単に概説します。
zkRollup
zkRollup は有効性証明を使用して計算をスケールするロールアップ技術の一種です。トランザクションの各バッチにはEthereumスマートコントラクトがトランザクションの有効性を検証する暗号証明が付いています。zkRollupの設計では、Ethereum上のスマートコントラクトがすべての資金を保持し、Ethereumのレイヤー2が計算とストレージの実行を担当します。基本的なプロセスは、ユーザーがトランザクションに署名しそれをバリデーターに提出することです。バリデーターは最大数千のトランザクションを集約し、最新の状態のルートハッシュをEthereumのメインネット上のスマートコントラクトに提出し、新しい状態が本当に古い状態の反復にいくつかの正しいトランザクションを適用した結果であることを検証するためのSNARKまたはSTARK証明と一緒に提出することができます。
他の既存のEthereum L2拡張ソリューションと比較して、zkRollup技術はセキュリティと可用性の面で特に優れています。zkRollupは複雑な暗号技術とオンチェーンデータ可用性を組み合わせており、資金のセキュリティを確保するためにサードパーティの操作を必要としない唯一のL2拡張ソリューションです。具体的には、zkSyncでは資金の流入と流出はすべて純粋に数学的な有効性の証明に依存しています。zkSyncの検証者は有効性の証明を偽造して状態を破壊したり資金を盗んだりすることはできないため、zkSyncは第三者によるオンライン監視を必要としません。たとえ検証者がProof-workを停止しても、ユーザーはいつでもzkRollupスマートコントラクトから資金の引き出し要求を開始することができます。またEthereumネットワークの混雑はzkSyncのアセットセキュリティに影響を与えないため、ネットワークがひどく混雑しているときに不正証明に基づくOptimistic Rollupが不正取引を時間内に防ぐことができないというセキュリティリスクを回避できます。
zkRollupのもう1つの利点は、引き出し速度が他のRollupソリューションよりも速いことです。L2からL1に資産を出金する場合、有効性証明のおかげでzkRollupは不正防止のために最長1週間のチャレンジ期間を設定する必要がありません。出金スピードは通常10分から数時間。取引回数が多いほど出金スピードは速くなります。
以下、著者はzkSyncとその主要なエコプロジェクトを分析します。
zkSyncの概要
zkRollupに基づくzkSyncもまた、L1の安全性を継承するために数学のみに依存しています。他の拡張ソリューションのように経済的保証や第三者に依存しないため、より強力なセキュリティ特性を提供します。しかし、zkRollupが採用しているゼロ知識は暗号技術の初期段階にありまだ多くのインフラが完成していません。開発の敷居は比較的高く、開発者にはより強力な開発能力が求められます。zkSyncの開発会社であるMatter Labsは、Ethereumのゼロ知識証明技術のパイオニアであり強力な研究開発能力を有しています。
2020年6月、zkSync1.0がEthereumメインネットで正式にローンチされ、主に決済に利用されました。https://l2fees.info/ のデータによると、zkSync1.0の送金コストはEthereumメインネットの約1/50です。zkSync1.0は2年近く安定して稼働しており、より多くのアプリケーションと接続されています。例えばzkSyncは最近のGitcoin寄付のラウンドでメインの支払い方法として選択されています。
2021年11月、zkSyncはシリーズBラウンドでa16zを含む5000万米ドルの融資を受けました。投資機関の背景はかなり豪華で、有力機関から注目の的となっています。
2022年2月、zkSync 2.0パブリックテストネットが正式にローンチされ、zkSyncはネイティブのEthereumスマートコントラクトを実行できる初のzkRollupとなりました。具体的にはこのバージョンはSolidity 0.8.xをサポートし、提供されるWeb3 APIはEthereumと完全に互換性があるため、開発者はzkSync上でスマートコントラクトを簡単にテストおよび開発することやEthereum L1からzkSync上のスマートコントラクトにデータを渡すことができ、様々なスマートコントラクトの実行に必要な情報を提供することができます。
2023年2月、zkSync 2.0はzkSync Eraと改名され、1.0はzkSync Liteと改名されました。zkSync Eraメインネットが正式に開始され、Ethereumの最初のzkEVMメインネットとなり登録と展開がオープンになり、コードベースがオープンソースになりました。
zkSync キーエコシステムプロジェクト
以下に、いくつかのzkSyncエコシステムプロジェクトを列挙します。
DEXプロジェクトZigZag
ウェブサイト：https://info.zigzag.exchange
ZigZag は、zkRollup によって提供される分散型オーダーブック取引所で、ユーザーがシームレスかつ安全に指値注文または成行注文をほぼゼロの手数料で取引できるようにします。
クロスチェーンブリッジプロジェクトOrbiter
ウェブサイト：https://www.orbiter.finance/
Orbiter Financeは、分散型のクロスロールアップレイヤー2ブリッジで、現在、zkSyncを含むトークン転送を含む複数のレイヤー2プロトコルを低手数料と高速転送でサポートしています。
StarkWareの概要
StarkWareはEthereum上の一般的な計算をサポートする、分散型、パーミッションレス、検閲耐性のあるSTARK-powered L2 ZK-RollupプロトコルであるStarkNetを正式に発表しました。チューリング完全Cairo言語に基づいています。
開発者、ユーザー、StarkNetノードは、パーミッションレスのL2ロールアップに期待されるすべてのことを行うことができます。開発者は独自のビジネスロジックを実装したアプリケーションを構築しStarkNetにデプロイすることができます。ユーザーは、現在Ethereumとやりとりしているのと同じようにStarkNetにトランザクションを送信して実行することができます。
StarkExはアプリケーションの機能を拡張するためにSTARKベースのZK-Rollupを使用する最初の実用的なケースです。これは、プロジェクトが安価なオフチェーン計算、つまり実行の正しさを証明するSTARK証明がオフチェーンで生成されることを実装するために使用できる、そのL2スケーラビリティエンジンです。このような証明は最大12,000～500,000トランザクション（トランザクションの種類によって異なる）をサポートすることができ、証明はチェーン上で受け入れられるようにSTARKバリデーターに送信されます。これはすべてのトランザクションが一度だけ検証される、つまり各トランザクションのガスコストが極めて低いことを意味します。2020年6月以降、StarkExはDeversiFi、dydx、ImmutableX、Sorareなど、論理的に複雑な取引（スポット取引、デリバティブ、NFT）や決済の処理などの分野で複数のユーザーにサービスを提供してきました。
注目すべきは、StarkWareがコインを発行する前に継続的に利益を上げ始めた企業になっていることです。これはzkRollup SaaSサービスを提供するStarkExと密接な関係があります。将来的には、おそらくより多くのDAppや伝統的な機関がそのカスタマイズされたサービスを利用するようになるでしょう。
StarkNetはパーミッションレスのレイヤー2ネットワークで、ユーザーや開発者は誰でもCairo言語で開発されたスマートコントラクトをデプロイできます。StarkExとは異なり、StarkNetのアプリケーションはトランザクションの送信を担当し、ソーターはトランザクションのバッチ処理と証明のための送信を担当します。StarkNetはRollupデータ可用性モードをサポートしており、これはRollupの状態がSTARK証明とともにEthereumに書き込まれることを意味します。
StarkNet Alphaは2021年6月にパブリックテストネットに、11月にメインネットにリリースされました。2024年1月にはStarkNet v0.13がメインネットでローンチされ、より効率的な取引によってコストを大幅に削減することができます。将来的にはソーターがコミュニティ管理に引き継がれ分散化が徐々に実現される予定です。またフルノードにより、誰でもローカルにネットワークの状態を保存・検証し、何が起こっているかを正確に追跡することが可能になります。フルノードを開発しているのはErigon、Nethermind、Equilibriumの3チームです。
資金調達に関しては、2022年5月25日、StarkWare社は80億ドルの評価額で1億ドルのシリーズD資金調達の完了を発表しました。この資金調達ラウンドはGreenoaks CapitalとCoatueが主導しTiger Globalを含む他の既存および新規投資家が参加しました。シリーズD資金調達の完了後、スタークウェアの資金調達総額は2億6200万ドルに達しました。
2024年5月18日現在、StarkExプラットフォームを通じたTVLは1億1,100万米ドル、Txの総数は6億9,200万回、累積取引高は1兆2,600億米ドル、1億3,400万NFTがミントされています。
StarkExがサポートするスタープロジェクトに加え、StarkNetも急速に発展しています。多くのプロジェクトやDAppsがメインネットワーク上で開発・展開することを選択しており、zkSync上でも開発・展開される予定です。以下にStarkwareエコシステムのいくつかのプロジェクトを列挙します。
1. インフラ層プロジェクト Nethermind
ウェブサイト：https://nethermind.io/
Nethermind.ioはEthereumとレイヤー2のソフトウェアソリューションを専門とする会社で、複数の分散型インフラストラクチャのビルディングブロックを提供しています。 Nethermindクライアント（カスタマイズ可能なEthereumクライアント）、Warp（オープンソースのEVMからCairoへのトランスレータ）、Voyager（StarkNet上のスマートコントラクトの直接デプロイを可能にし、StarkNetの閲覧ややり取りを容易にします）。
2. ウォレットプロジェクト
Braavos
ウェブサイト：https://braavos.app/
StarkNet上のセルフホストウォレットで、ユーザーは自分の資金やNFTをユーザーフレンドリーな方法で管理できます。FirefoxとGoogle Chromeをサポートし現在バージョン2.0まで開発中です。
Argent
ウェブサイト：https://www.argent.xyz
ArgentはもともとzkSyncをベースとしたノンカストディアルウォレットで、zkSyncの決済機能を含め一般ユーザーにDeFiとWeb3で最もシンプルで安全な体験を提供するために設計されました。2024年初頭、ArgentはzkSync Eraのサポートを終了しStarknetの開発に専念することを決定しました。暗号化されたウォレットの敷居が高いという問題を解決するために、Argentはニーモニックなしでオフチェーンからアカウントを復元する方法を提案しました。この方法に基づいて、Argentはユーザーの秘密鍵を暗号化してクラウドストレージに保存することができ、暗号化された秘密鍵のパスワードKEKはArgentに保存されます。ユーザーが携帯電話を紛失し、新しいデバイスでアカウントを復元する必要がある場合、Argentはユーザーのクラウドストレージに暗号化された秘密鍵があるかどうかを検出し、SMSや電子メールを通して身元を確認し、最後にユーザーのデバイスにKEKを送信します。このようにして、ユーザーはKEKを使ってクラウドストレージ上の暗号化された秘密鍵を復号化することができます。
3. NFT Marketplace Project Aspect (前PlayOasis)
ウェブサイト：https://testnet.aspect.co/
AspectはStarkNet上に構築されたNFTマーケットプレイスです。StarkNetのテストネット上で動作し、現在アルファ版の段階にあります。作成、売買をサポートします。またArgent X WalletとBraavos Walletで実現可能です。
4. メタバースプロジェクト Altzone
ウェブサイト：https://www.altzone.io/
Altzoneはスマートコントラクトのインタラクションを3Dインタフェースに置き換え、既存のプロトコルと統合し、破壊的なユーザー体験を構築するプロトコルです。Altzoneのアプリケーションにはクロスチェーンブリッジ、コンポーザブルDeFi戦略、DEXが含まれ、破壊的なオンチェーンデータの可視化も可能です。製品形態としてはAltzoneは3DバージョンのNFTショッピング体験ギャラリー、銀行などのDeFiインタラクションの場を持ち、JediSwapと協力しています。
5. クロスチェーンブリッジプロジェクト Layerswap
ウェブサイト：https://www.layerswap.io/
LayerSwapでは、ユーザーは自分の暗号アカウントを直接Layer 2ネットワークにブリッジすることができます。現在サポートされている8つの中央集権型取引所であるCoinbase、Binance、FTXからArbitrum、zkSync、Loopring、Starknet、その他のL2に暗号資産を送金する場合、ユーザーは最大10倍の手数料を節約することができます。
6. レンディングプロジェクト zkLend
ウェブサイト：https://zklend.com/
zkLendはStarkNet上に構築されたL2マネーマーケットプロトコルで、zkRollupのスケーラビリティ、優れたトランザクション速度、コスト削減、保証されたセキュリティを兼ね備えています。zkLendはDeFiユーザーだけでなく機関投資家ユーザーもターゲットにしており、StarkNetのコンプライアンスとセキュリティに影響を与えることなく、認可を受けた参加者が預け入れ、借り入れ、貸し出しを行うことができます。
zkSync vs. StarkWare、zkRollup分野における競争
zkSyncとStarkWareは、zkRollup分野における2大プレーヤーです。どちらも zkRollup をベースとしており、有効性の証明を提出するためのアーキテクチャが類似しており、対応する zkRollup の技術的優位性を持っていますが特定の技術では若干異なります。
StarkWare は彼らが発明した STARKs 証明の暗号技術を使用し、zkSync は SNARKs 証明を使用します。STARKsはトラストレスでシステムが動作することを意味し、STARKs証明の生成速度はSNARKsの10倍です。しかしその一方でSTARKs技術はSNARKsよりも比較的成熟していません。
データの可用性という点では、zkRollupプロジェクトはcalldataを通じてEthereumに取引データを保存することができL1上で取引記録を見つけることができますが、このデータオンチェーン方式の最大TPSは約2,000です。しかし、ユーザーは処理手数料を削減するためにデータをオフチェーンに保存することも選択でき、その場合はTPSを10倍に拡大することができます。zkSyncとStarkWareの両社はzkPorterとVolitionという独自のオフチェーンデータストレージソリューションを提供しています。
zkPorterは、zkSyncのトークンステーカーによってPoS方式で保護されます。zkPorterが稼動すれば、データをオフチェーンに移動することで1～3セントという一定の取引手数料を提供できます。
EVMのサポートに関しては、StarkWareはEVMをネイティブにサポートしておらず、Warpと呼ばれるコードトランスレータを通してのみSolidityをStarkWareの新しい言語Cairoに翻訳することができます。現在、zkSyncはスマートコントラクトの開発サポートに主な力を注いでおり、Ethereumスマートコントラクトを実行するための効率的でチューリング完全なSNARKフレンドリー仮想マシンzkEVMを発表しています。ゼロ知識証明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します。これにより、EthereumアプリケーションをzkSync上で実行するようにシームレスに移行することができます。
まとめ
zkRollup技術に基づくzkSyncとStarkwareは、ゼロ知識証明とオンチェーンデータ可用性を用いてEthereumと同等のユーザー資金のセキュリティを確保しています。また、セキュリティの確保を前提とした場合でも、zkSyncとStarkwareの取引コストはEthereumと比較して非常に低くなっています。そのため、zkRollupはVitalik氏が言うように中長期的にEthereumが拡大する主要な手段になる可能性が高いです。
zkRollupのスタープロジェクトとして、zkSyncはユーザーと開発者の経験に焦点を当てプラットフォーム全体の複雑さを軽減することを望んでいます。過去数年の実績から判断すると、そのチームMatter Labsはプロトコル開発で着実な進歩を遂げ、zkSync 2.0がリリースされ更新されエコシステム全体が繁栄しています。Starkwareは初期のStarkEx Saasサービスで非常に強力な開発とエコロジーの経験を蓄積したため、StarkNetは急速に発展しました。現在、その開発の焦点はパフォーマンスのさらなる最適化と向上であり、同時に分散化に対する姿勢はより明確になっています。
また、Layer2の儲け方は両者のエコシステムの内容の広さと深さをさらに試します。zkSyncとStarkNetという2大エコシステムも技術、エコロジー、使いやすさの面でインセンティブを競っています。