ZK-EVMとは何ですか？

ZK-EVMの基本を理解する

ZK-EVM（Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine）は、Ethereum Virtual Machine（EVM）と互換性のある仮想マシンの一種ですが、スケーラビリティとプライバシーを強化するためにゼロ認識証明を組み込んでいます。簡単に言えば、開発者は、トランザクションコストを削減し、スループットを増加させるレイヤー2スケーリングソリューションの恩恵を受けながら、イーサリアム互換のスマートコントラクトを実行できます。

重要な革新は、基礎となるデータを明らかにすることなくトランザクションを検証する暗号化された証明を生成する能力にあります。これらの証明は、検証のためにイーサリアムメインネットに提出され、プライマリチェーンの計算負荷を大幅に削減しながらセキュリティを確保します。

ZK-EVMはどのように機能しますか？

その中核では、ZK-EVMは従来のEVMと同じようにスマートコントラクトを実行します。ただし、すべての計算をブロックチェーンに直接ブロードキャストする代わりに、複数のトランザクションをバッチバッチし、通常はZK-SNARKまたはZK-STARKの簡潔なゼロ知識証明を生成します。

このプロセスには以下が含まれます。

• ZK-EVM環境内のトランザクション実行。
• プログラムロジックの回路編集システムの証明に適した算術回路への回路。
• 暗号化アルゴリズムを使用した証明生成。
• Ethereumのスマートコントラクトによる生成された証明のオンチェーン検証。

各ステップにより、メインネット上の計算全体を再実行する必要なく、最終的な状態遷移が有効であることが保証されます。

従来のEVMとZK-EVMの違い

従来のEVMとZK-EVMの両方がEthereumスマートコントラクトを実行しますが、それらはアーキテクチャとパフォーマンスの特性が大きく異なります。

標準EVMで：

• すべてのノードは、各トランザクションを検証するために各トランザクションを再実行する必要があります。
• これにより、ネットワーク輻輳中のガス料金が高く、スループットが制限されます。

対照的に、ZK-EVM：

• ゼロ知識証明を使用して、オフロード計算を行います。
• コンパクトな証明をメインネットに提出するだけで、ガスコストを大幅に削減します。
• EVMの互換性を維持し、既存のツールとDAPPがシームレスに移行できるようにします。

これらの違いにより、ZK-EVMは、高いスループットと費用対効果の高いトランザクションを必要とするアプリケーションにとって特に魅力的です。

ZK-EVMのユースケースとアプリケーション

ZK-EVMは、主にZksync、Polygon Hermez、Scrollなどのレイヤー2スケーリングソリューションの一部として採用されています。これらのプラットフォームは、地方分権やセキュリティを損なうことなく、イーサリアムのスケーラビリティを改善することを目的としています。

重要なユースケースには以下が含まれます。

• 迅速かつ安価な取引を必要とする分散型ファイナンス（DEFI）アプリケーション。
• 低コストの造りと取引が不可欠な非ファンなトークン（NFT）市場。
• 高いスループットと応答性を必要とするゲームとメタバースのプラットフォーム。

ZK-EVMテクノロジーを活用することにより、これらのプラットフォームは、イーサリアムメインネットと比較して、わずかなコストで毎秒数千のトランザクションをサポートできます。

ZK-EVMの課題と制限

その利点にもかかわらず、ZK-EVMの実装にはいくつかの技術的なハードルが伴います。

1つの大きな課題は、完全なEVM互換性を達成することです。 EVMは、もともとゼロ知識の証明を念頭に置いて設計されたものではなく、特定の操作を予測可能な回路に効率的に変換することを困難にしています。

その他の制限は次のとおりです。

• プルーフ生成中の高い計算オーバーヘッド。
• ユーザーエクスペリエンスに影響を与える可能性のあるより長い調査時間。
• 複雑な暗号化の実装に関連するセキュリティリスク。

開発者は、より良いコンパイラ、ハードウェアの加速、および改善された証明システムを通じて、これらの側面を最適化するために積極的に取り組んでいます。

ZK-EVM開発の開始

ZK-EVMの構築に関心のある開発者の場合、このプロセスは、 Zksync Era 、 Polygon Hermez 、 Scrollなどの互換性のあるレイヤー2プラットフォームの選択から始まります。

開発を開始する：

• HardhatやFoundryなどのツールを使用して開発環境を設定します。
• ZK-EVMテストネットに展開するようにプロジェクトを構成します。
• 潜在的なガスの最適化を念頭に置いて、堅実さのスマートコントラクトをいつものように書きます。
• プラットフォーム固有のSDKまたはプラグインを使用して、ZK-EVMインフラストラクチャと対話します。

展開手順には、通常、契約のコンパイル、必要なアーティファクトの生成、ターゲットZK-EVMネットワーク用に構成されたプロバイダーを介してそれらを送信することが含まれます。

よくある質問（FAQ）

Q：ZK-EVMベースのネットワークでメタマスクを使用できますか？はい、ほとんどのZK-EVMネットワークはメタマスクの統合をサポートしています。それぞれのネットワークドキュメントによって提供されるカスタムRPCエンドポイントを追加する必要があります。

Q：ZK-EVMトランザクションはデフォルトで非公開ですか？いいえ、ZK-EVMSは本質的にトランザクションプライバシーを提供しません。スケーラビリティの利点は提供されますが、プライバシーが必要な場合は、シールドプールやデータ隠蔽のためのZK-snarksなどの追加の手段を実装する必要があります。

Q：ZK-EVMでガスはどのように機能しますか？ ZK-EVMのガス料金は、一般に、鎖で検証が必要なため、一般にイーサリアムよりも低くなります。料金は、計算の複雑さではなく、データの可用性と証明検証コストに基づいて計算されます。

Q：ZK-EVMスマートコントラクトのデバッグに利用できるツールは何ですか？ほとんどのZK-EVMプラットフォームは、環境に合わせて調整されたRemix IDE 、 Truffle 、またはHardhatプラグインの拡張バージョンを提供します。開発者は、トランザクショントレースおよび契約検査のために、各ZK-EVM実装に固有のネットワークエクスプローラーを使用することもできます。