ゼロ認識証明は、オンチェーンデータをどのように削減しますか？それは何を最適化しますか？

ZKPSは、オフチェーンの計算と検証を可能にし、ブロックチェーンシステムのトランザクションスループット、プライバシー、セキュリティ、コスト、およびスケーラビリティを最適化することにより、オンチェーンデータを削減します。

2025/05/18 10:02

ゼロ知識証明（ZKPS）は、ブロックチェーンおよび暗号通貨スペースで極めて重要な技術となっており、プライバシー、スケーラビリティ、効率の点で大きな利点を提供します。 ZKPSの最も魅力的な利点の1つは、チェーン上のデータを削減する能力であり、それによりブロックチェーン操作のいくつかの側面を最適化することです。この記事では、ゼロ知識の証明がこの削減をどのように達成し、どのような特定の要素を最適化するかを探ります。

ゼロ知識の証明を理解する

ZKPSがオンチェーンデータをどのように削減するかの詳細を掘り下げる前に、それらが何であるかを理解することが不可欠です。ゼロ知識の証明は、声明自体の有効性を超えた情報を明らかにすることなく、特定の声明が真実であることを、ある当事者（Prover）が別の当事者（検証者）に証明できるようにする暗号化方法です。このテクノロジーは、プライバシーと効率性が重要なブロックチェーンのコンテキストで特に役立ちます。

ゼロ知識証明でオンチェーンデータを削減します

ZKPSがオンチェーンデータを削減する主な方法の1つは、オフチェーンの計算と検証を可能にすることです。従来のブロックチェーンシステムでは、すべてのデータと計算をブロックチェーン上に保存および処理する必要があり、データサイズの増加とトランザクション時間が遅くなります。 ZKPSを使用すると、複雑な計算をオフチェーンで実行でき、計算の正確性の証明のみをブロックチェーンに保存する必要があります。

• 計算オフチェーンを実行します：Proverは、ブロックチェーンネットワークの外で必要な計算を実行します。
• ゼロ知識の証明を生成する：Proverは、基礎となるデータを明らかにすることなく、計算の正しさを検証するZKPを作成します。
• 証明をブロックチェーンに提出します：ZKPのみがブロックチェーンに提出され、鎖で保存する必要があるデータの量を大幅に削減します。

このアプローチは、ブロックチェーン上のデータフットプリントを削減するだけでなく、機密データが鎖で依存しているため、トランザクションのプライバシーを強化します。

トランザクションスループットの最適化

ブロックチェーンに処理および保存する必要があるデータの量を減らすことにより、ZKPSはトランザクションスループットを大幅に最適化します。典型的なブロックチェーンシステムでは、各トランザクションはネットワーク全体のノードによって検証する必要があります。これにより、トランザクションの数が増えるとボトルネックにつながる可能性があります。 ZKPは、複数のトランザクションをまとめて単一の証明で検証できるトランザクションのバッチを可能にします。

• バッチ複数のトランザクション：いくつかのトランザクションを単一のバッチにグループ化します。
• 単一のZKPを生成します：1つのZKPを作成して、トランザクションのバッチ全体を確認します。
• バッチと証明を提出します：バッチとその対応する証明はブロックチェーンに提出され、より速い処理と検証が可能になります。

この方法は、ブロックごとに処理できるトランザクションの数を増やし、それによりブロックチェーンの全体的な効率とスケーラビリティを改善します。

プライバシーとセキュリティの強化

ZKPSが最適化するもう1つの側面は、プライバシーとセキュリティです。従来のブロックチェーンシステムでは、トランザクションの詳細が公開されていることがよくあります。これは、プライバシーを大切にしているユーザーにとって懸念事項となる可能性があります。 ZKPにより、ユーザーは機密情報を開示せずにトランザクションの妥当性を証明できます。

• トランザクションオフチェーンを実施する：パブリックブロックチェーンネットワークの外でトランザクションを実行します。
• ZKPを生成する：トランザクションの詳細を明らかにすることなく、トランザクションが有効であるという証明を作成します。
• オンチェーンの証明の提出：証明のみがブロックチェーンに提出され、トランザクションの詳細がプライベートであることを確認します。

このアプローチは、ユーザーのプライバシーを強化するだけでなく、データ侵害や機密情報への不正アクセスのリスクを軽減します。

コストの削減

ZKPSによるオンチェーンデータの削減は、トランザクションコストの削減にもつながります。多くのブロックチェーンネットワークでは、トランザクションのコストは、保存および処理する必要があるデータの量に直接関連しています。データフットプリントを最小化することにより、ZKPSはこれらのコストを大幅に削減できます。

• トランザクションオフチェーンの計算：ブロックチェーンの外で必要な計算を実行します。
• ZKPを生成：計算の正確性の証明を作成します。
• 証明を提出する：証明はブロックチェーンに提出されます。これには、より少ないデータが必要であり、その結果、料金が低くなります。

このコスト削減の側面により、ブロックチェーンテクノロジーは、より広範なユーザーとアプリケーションにとってよりアクセスしやすく、経済的に実行可能になります。

スケーラビリティの向上

最後に、ZKPはブロックチェーンネットワークのスケーラビリティの改善に貢献します。前述のように、オフチェーンの計算と検証を許可することにより、ZKPSはブロックチェーンの負荷を減らします。このデータと処理要件の削減により、ブロックチェーンはパフォーマンスを損なうことなく、より多くのトランザクションを処理できます。

• 複雑な計算をオフチェーンで実行する：ブロックチェーンの外でリソース集約型操作を実行します。
• ZKPで結果を確認します。ZKPを使用して、オフチェーン計算の妥当性を確認します。
• オンチェーンのプルーフを提出します。ブロックチェーンに保存する必要があり、他のトランザクションのリソースを解放します。

このスケーラビリティの改善は、ブロックチェーンテクノロジーの広範な採用にとって非常に重要です。これにより、ネットワークは成長し、パフォーマンスの大幅な低下なしに需要を増やすことができます。

よくある質問

Q：ブロックチェーンでゼロ知識の証明を使用できますか？

A：ゼロ知識の証明は、さまざまなブロックチェーンで実装できますが、特定の実装の詳細は、ブロックチェーンのアーキテクチャとコンセンサスメカニズムによって異なる場合があります。一部のブロックチェーンはZKPをネイティブサポートしていますが、他のブロックチェーンは追加の開発と統合が必要になる場合があります。

Q：ゼロ知識の証明は安全ですか？

A：ゼロ知識の証明は、高度な暗号化技術に依存しているため、安全になるように設計されています。ただし、他のテクノロジーと同様に、それらのセキュリティは、適切な実装と潜在的な脆弱性に対処するための定期的な更新に依存します。

Q：ゼロ知識の証明は、ブロックチェーンの透明性にどのように影響しますか？

A：ゼロ知識の証明は、トランザクションの詳細を隠すことによりプライバシーを強化することができ、個々のトランザクションの透明性を低下させる可能性があります。ただし、ブロックチェーンの全体的な完全性と妥当性はそのままのままです。これは、敏感な情報を明らかにすることなくトランザクションが有効であることを証明するためです。

Q：ゼロ知識の証明は、オンチェーンデータを削減する以外の目的で使用できますか？

A：はい、ゼロ知識の証明には、オンチェーンデータを削減する以上の幅広いアプリケーションがあります。他のユースケースの中でも、アイデンティティの検証、機密投票システム、および安全なマルチパーティ計算に使用できます。