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Polygon は、ZKrollup を導入することで王冠を維持しています。
イーサリアムメインネットの問題
イーサリアムは、web3 エコシステムのバックボーンです。 それが持つ可能性で、世界で最も輝かしい頭脳を驚かせ続けています。 多様化するアプリケーションの可能性には、アインシュタインでさえ頭を悩ませることでしょう。
しかし、そうです、それはおとぎ話ではありません。 すべての素晴らしいものには制限または制限があります。 イーサリアムが直面している絶え間ない制限は「ガス料金」、つまりスケーラビリティです。イーサリアム クラシックには、15 秒あたり 2.0 トランザクションの実行という制限があります。 ただし、ETH XNUMX はこれよりもはるかに高速になりますが、まだ先は長いです。
試したソリューション
何年にもわたる研究、長期にわたる研究、およびせん断への献身の結果、web3 コミュニティは、より適切にスケーリングするのに役立ついくつかのソリューションを見つけることができました。
- レイヤー 1 スケーリング:- これは、アーキテクチャにいくつかの変更を加えることでブロックチェーンを改善しようとする方法論です。 たとえば、ETH 2.0 は、ETH Classic で PoW の PoS を確立しようとするため、レイヤー 1 スケーリング ソリューションです。 このタイプのソリューションは高価で時間がかかります。
- ロールアップ:- これは、最も有望な候補であるレイヤー 2 ソリューションです。 ユーザーは、スループットの高い Ethereum ブロックチェーンに裏打ちされたセキュリティを利用できます。
- サイドチェーン:- これらは EVM と互換性があり、汎用アプリケーションをスケーリングできますが、欠点があります。 イーサリアムはそのセキュリティをサポートしていないため、Web3 コミュニティは常に意識する必要があります。 これは、レイヤ 2 スケーリングの下にあります。
https://twitter.com/MessariCrypto/status/1377655515099062273/photo/1
ポリゴンのテイク
以前は Matic Network として知られていた、イーサリアムのスケーリング プロジェクトである Polygon は、web3 スペースで輝くスターとして登場しました。 ポリゴン ネットワークでトランザクションを確認するには数セントかかりますが、イーサリアム メインネットでは同じトランザクションにドルがかかります。 これはすべて、イーサリアムのメインネットの上に構築されたサイドチェーンのおかげで可能になりました。
その後、Matic Network は Ethereum ブロックチェーンをスケーリングするさまざまな方法を模索し、「Polygon」と改名されて、Ethereum ブロックチェーンをより適切にスケーリングするためのさまざまなソリューションを提供しました。
このブログを書いている時点でいくつかのプロジェクトがあります:-
- ポリゴンPoS
- ポリゴンスーパーネット
- ポリゴンゼロ
- ポリゴンミデン
- ポリゴンzkEVM
このブログでは、Ethereum をスケーリングするためのホットなプロジェクトの XNUMX つである Polygon の新しいリリース zkEVM について説明します。
ポリゴンzkEVM
Polygon zkEVM は、イーサリアムをスケーリングしてガス料金を削減し、スループットを向上させるためのポリゴンによる製品です。 「ZK」はロールアップの一種である「ゼロ知識」の略です。 先に進む前に、ロールアップについて理解する必要があります。
ロールアップとは
このように想像してみてください。たとえば、A 市から B 市への郵便サービスがありますが、車両は 1 台しかなく、100 日に 10 通の封筒しか受け取ることができません。 あなたはそれが限界であることに気づき、方法を見つけようとします。 できることは、99 通の手紙を取り、その要約を 10 通の手紙に書き、それを封筒に入れて郵送することです。 そうすることで、XNUMX + (XNUMX) 文字を投稿できます。 これは本質的にロールアップです。
これが、ロールアップがイーサリアムのメインネットで本質的に機能する方法です。 トランザクションのチャンクを取得し、それらを「ロールアップ」に収集して要約し、メインネットにプッシュします。 これにより、スループットが向上します。 トランザクション手数料は、ロールアップされるバッチ内のトランザクションに関連付けられたさまざまな当事者間で分割されます。 このようにして、ガス料金を大幅に削減します。
巻き上げ機構
各ロールアップは、以下に関連付けられているレイヤー 1 にいくつかのスマート コントラクトを展開します。
- デポジットの処理
- 引き出し
- 証明の検証
ここでの主な関心事は、検証メカニズムです。 レイヤー 1 に送信されたロールアップが不正でないことを確認するにはどうすればよいですか? これを確認するために、XNUMX つの検証メカニズムがあります。
- ゼロ知識:- このメカニズムは有効性の証明を使用し、暗号化によって強化されます。 ロールアップされたトランザクションのバッチには、「zk-snark」と呼ばれる暗号証明が含まれています。この証明は、トランザクション バッチが送信されるとレイヤー 1 スマート コントラクトによって迅速に検証され、無効なものは拒否されます。
- 楽観主義:- このメカニズムは、詐欺防止で機能します。 これは、レイヤー 1 に送信されたバッチが不正ではないことを証明する必要があることを意味します。 関係者は 2 人います。1 人はバッチが正しいと言ってレイヤー 1 プロトコルに送信し、それが間違っていることが証明された場合にいくらかのお金を賭けます。もう XNUMX 人は、このバッチが悪意のあるものであると述べて詐欺防止を提出しようとします。そして、この主張にはいくつかの利害関係があります。 誰かが詐欺の証拠を提出した場合、バッチはレイヤー XNUMX プロトコルでチェックされ、間違っていると証明された当事者は罰せられます。
ポリゴンの zkEVM のアーキテクチャ:-
ここまでで、ロールアップ、特に zk-rollup がどのように機能するかについて十分に理解している必要があります。 ポリゴンの zkEVM で見つかった主なコンポーネントは次のとおりです。
- コンセンサス コントラクト (PolygonZkEVM.sol)
- zkノード
- zkProver
コンセンサス契約
このコントラクトは L1 に展開され、状態遷移の堅牢性を確保するために有効性証明を採用することで重要な役割を果たします。 これを行うために、状態遷移を許可するために従う事前定義されたルールがあります。
状態遷移が正常に完了したことを確認するために、このコントラクトは zk-SNARK 回路を採用しています。 このシステムは、前述のように、バッチ処理とトランザクションの検証という XNUMX つのプロセスに依存しています。
トランザクションのバッチ処理とトランザクションの検証を実行するために、zkEVM は XNUMX つの参加者を採用しています。
- シーケンサー:- トランザクション バッチをネットワークに提案します。
- アグリゲーター:- トランザクション バッチの有効性を確認し、有効な証拠を提供します。
シーケンサーとアグリゲーターについては後ほど詳しく説明します。まず、このコントラクトに注目しましょう。 コントラクトは XNUMX つの呼び出しを行います。
- シーケンサーからバッチを受け取る
- バッチの検証を要求するアグリゲーターへ
このプロセス全体は、次の図に要約できます (ここで、PoE はコンセンサス コントラクトです)。
zkノード
Consensus Contract で Sequencer と Aggregator を紹介しました。これら 4 つは zkEVM アーキテクチャの重要な部分であり、zkNode はそれらを可能にするソフトウェアです。 zkNode は、同期を実装し、シーケンサーとアグリゲーターを管理するために必要なクライアントです。 したがって、zkNode ソフトウェアは XNUMX つの側面を容易にします。
- シーケンサー:- シーケンサーは、ユーザーから L2 トランザクションを受け取り、それらを新しい L2 バッチに前処理し、Concensous Contract に提案するものです。 シーケンサーは、L2 でのトランザクションに対してユーザーが送信した料金を受け取ります。 このバッチを L1 に公開するには、シーケンサーは L1 料金を支払う必要があり、また、このバッチを検証するためのアグリゲーターへのインセンティブとして機能するいくつかの MATIC トークンも支払う必要があります。 したがって、シーケンサーは次の場合に利益を上げます:- txn 料金 (L2 でユーザーがトランザクションに対して受け取る) > L1 コール (L1 で公開するためのガス料金) + MATIC 料金 (アグリゲーターが検証するようにインセンティブを与えるため)
- アグリゲーター:- アグリゲーターは、バッチの整合性を検証するために重要です。 アグリゲーターはすべてのトランザクション情報を受け取り、それを「zkProver」(詳細は後述) に送信します。これにより、複雑な多項式計算の結果である「zk-Proof」が提供されます。 次に、「zk-Proof」がスマート コントラクトに送信され、プルーフが正しいことを確認します。 このバッチは正しいとマークされ、追加する準備ができています。 アグリゲーターは次の場合に利益を上げます:- MATIC 料金 (シーケンサーによる) > L1 呼び出し (ガス料金) + サーバー コスト (証明を構築するため)
- シンクロナイザー:- シンクロナイザーの主な側面は、イーサリアム ブロックチェーンからイベントを読み取り、新しいバッチを含めて状態を同期させることです。 これらのイベントからの情報はデータベースに保存されます。 Synchronizer はスマート コントラクトからデータを取得します。 このデータはすべて、JSON-RPC サービスを通じてサードパーティに提供されます。
- RPC:- JSON-RPC は、Ethereum と互換性のある重要なインターフェイスです。 イーサリアム ブロックチェーンに接続するソフトウェア アプリケーションが必要な場合は、イーサリアム ノードに接続します。 これが RPC の登場です。 zkEVM が Metamask と Etherscan を統合し、Pool および State トランザクションとやり取りできるようにします。
zkProver
zkEVM アーキテクチャのこの部分は、最も技術志向で複雑です。 これを実行することを知って驚くでしょう。 開発者は、必要な要素を実装するために XNUMX つの新しいプログラミング言語を開発する必要がありました。
- Zero — Knowledge Assembly:- 簡単に言えば、この言語は zkProver のメイン ステート マシンから他のステート マシンへの命令をマップします。 この言語の詳細については、 この.
- Polynomial Identity Language (PIL):- ブロックチェーンのプライバシー、セキュリティ、スケーラビリティのトリレンマを解決するために多くの研究が行われてきました。 今日まで、いくつかの試みと異なる理論の試みがありましたが、現在までに最も受け入れられているのは「多項式コミットメントスキーム」です。 したがって、多項式言語で計算を実行することだけが便利です。 したがって、PIL コードは zkProver の検証コードの基礎を形成します。 詳細については、フォローしてください こちら.
zkProver は、その複雑さを正当化するさまざまな部門での長年の研究に支えられています。 主に zkProver のいくつかの主要なコンポーネントがあります:-
- Executor:- この部分は、メイン ステート マシンからの zkEVM の実行を扱います。 ここで、前述の新しい「ゼロ知識アセンブリ言語」(zkASM) を使用して EVM バイトコードが解釈されます。 この部分では、トランザクションのすべての有効なバッチが満たさなければならない多項式制約の設定を扱い、トランザクション、古い/新しい状態、チェーン ID などの入力をフィードします。多項式の制約。 このステップの出力は、PIL ハードウェア上ですべての命令を実行した結果である「コミットメント多項式」です。
- スターク再帰コンポーネント:- このステップには、コミットされた多項式、定数多項式、および命令のリストの XNUMX つの主要な入力の相互作用が含まれます。 これら XNUMX つの入力がブレンドされて、zk-STARK プルーフが生成されます。 これらのいくつかの zk-STARK プルーフは、いくつかの zk-STARK プルーフのバンドルで照合され、各バンドルの zk-STARK プルーフを生成します。 次に、これらのプルーフはバンドルに入れられ、照合されて XNUMX つの zk-STARK プルーフが形成されます。 これは、数百の zk-STARK 証明が表現され、たった XNUMX つの zk-STARK 証明で証明される方法です。
- CIRCOM ライブラリ:- このステップには、Verifier データと、Stark Recursion Componenet を介して作成された単一の zk-STARK プルーフとの相互作用が含まれ、「証人」を生成します。このステップは、zk-STARK プルーフを zk-スナーク証明。
- Rapid Snark:- これは zkProver の最後のコンポーネントです。 これは、CIRCOM ライブラリの出力である「証人」が STARK 検証データと共に供給され、zk-SNARK 証明を作成する段階です。
zk-STARK プルーフはその速度のために使用されますが、zk-SNARK プルーフよりもはるかにサイズが大きくなります。 そのため、zkProver は、zk-STARK プルーフからのデータを利用して、最終ステップで作成された zk-SNARK を使用します。 これら XNUMX つのコンポーネントの相互作用は、次のように見ることができます。
セキュリティ面を考える
セキュリティに関しては、zkEVM プロジェクトは中途半端な段階にあり、ポリゴン チームは内部および外部の監査に継続的に関与しています。 内部監査の結果に関する情報はほとんど機密扱いになっていますが、Polygon は XNUMX つの外部監査人 (Hexens と Spearbit) の助けを借りました。 の展示 スマートコントラクトの監査を受ける必要がある 大きな巨人によってさえ。 「ハッキングは思いがけずやってくる」というのは本当です。 確かに、これほど確実で安全なことはありません。 web3 エコシステムの巨人のほとんどはこれを理解しており、自分自身を保護するために懸命に努力しています。
これまで以上に、web3 を保護する必要があります。 この段階では、スマート コントラクトの専門的なコード レビューを受けることが不可欠であり、開発者は数え切れないほどの作業時間を節約できます。 契約が安全であることを確認することは、これまで以上に重要です。 私たちは協力して、Web3 をより安全な空間にすることができます。 訪問する クイルオーディッツ さまざまなサービスとソリューションを探索します。
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