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Plasma + zk-SNARKs: イーサリアム拡張の新しいアイデア?

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執筆者: dt、DODO Research、0xNing0x、EMC Fund 上級研究員

編集者: リサ

以前、イーサリアムの創始者であるヴィタリック氏(以下、本稿ではヴィタリックと表記)は、最新記事「Exit games for EVM validiums: the return of Plasma」を Twitter で公開しており、この記事は Plasma 拡張技術の導入に焦点を当てており、現在の主流を導くプラズマ拡張計画は、ZK ゼロ知識証明と組み合わされています。この記事が公開されるとすぐに、プラズマ技術に関連する多くのプロジェクトが急増し、この技術はロールアップに取って代わられ、徐々に世間から消えていきました。 eye、イーサリアム拡張トラックに戻りました。

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プラズマとは何ですか?

拡張の問題は、ブロックチェーンの世界の開発者にとって常に重要な研究プロジェクトであり、分散型世界コンピュータの目標を達成するには、安価で高速なブロックチェーンを構築することが不可欠です。そのため、イーサリアムを中心にさまざまな問題が浮上しています。メインネットの拡張計画であり、プラズマはかつてイーサリアムの主流の拡張計画でした。

プラズマとは、簡単に説明すると、イーサリアムのメインネットワーク上にチェーンを構築し、メインネットワークとプラズマチェーン間の入出金のやりとりをスマートコントラクトによって制御するものであり、サイドチェーン(BNBチェーン、グノーシスチェーン)とは異なります。チェーン上の最終状態はイーサリアムのメインネットワークに返送されますが、ロールアップ技術とは異なり、プラズマチェーンはチェーン全体のトランザクションデータを返すのではなく、状態であるメルケルツリーのルートのみを返します。プラズマチェーン上で。

出典: https://learnblockchain.cn/2018/10/20/plasma-framework

ゲームを終了する 安全な「ゲームを終了」メカニズム

メイン ネットワーク上で計算が実行されないため、プラズマ チェーンはネットワーク全体のスケーラビリティを大幅に向上させることができ、悪者を防ぐための比較的安全な検証メカニズムを備えています。セキュリティに関して言えば、ブテリンのタイトルにある「出口ゲーム」、プラズマチェーンの安全な「出口ゲーム」メカニズムについて言及する必要があります。

Plasma フレームワークの設計では、その終了メカニズムによってセキュリティが保護されており、ユーザーがメイン ネットワークに戻りたい場合、または Plasma チェーンへの攻撃があると思われる場合、ユーザーは Plasma コントラクトへの「終了」を提案できます。メイン ネットワーク チェーン上で、7 日以内であれば、チャレンジ期間中、「出口」に異議を唱える挑戦者が反証しなければ、メイン ネットワーク上で資産を正常に取得できるという証拠を提供します。成功しても「終了」は失敗し、悪意のあるユーザーは対応するペナルティを負わなければなりません。

一般的な攻撃動作には次の 3 つがあります。

一般的な攻撃動作には次の 3 つがあります。

  • トランザクション送信後すぐに引き出します (最新の所有者ではありません): この攻撃は、ユーザーが送金トランザクションを送信すると、チャレンジ期間中に資産をすぐに引き出します。これは無効です。なぜなら、資産の最新の所有者がトランザクションの受信者である必要があり、ネットワークは資産が他の人に譲渡されたことを証明するためにこの出口に異議を唱えることができるからです。
  • 二重支出攻撃: 二重支出攻撃とは、同じ資産が 2 回以上違法に使用されることを指します。たとえば、アリスがトークンをボブに転送し、次にアリスが同じトークンをチャーリーに転送します。ネットワークはトークンの二重使用を検出できるため、不正な転送に異議を唱えることができます。
  • 不正なトランザクション履歴 (無効な履歴): これは、資産トランザクション履歴で不正な状態遷移が検出されたことを意味します。たとえば、対応して消費されていないトランザクション出力があります。ユーザーは、対応する証明を提供することで、このチャレンジに応答できます。消費の。

プラズマキャッシュ

その後、V God はこの記事で Plasma フレームワークを使用したプロジェクト Plasma Cash を紹介しました. Plasma Cash では、ユーザーが預けたすべてのトークンは NFT とみなされます. 各 NFT には取引履歴があり、デフォルトに基づいて記録されますカーツリーの形式. ただし、NFT の独特で分割できない性質により、プラズマ キャッシュは使用シナリオが限られており、特定の転送目的のみに使用できます. 現時点では、UTXO モデルに基づいた改良版が登場しています. プラズマ キャッシュは解決可能ですCash のオリジナルの NFT 送金設計における切り離せないジレンマは、返済分野の発展に貢献しましたが、スマート コントラクトとの対話も困難にしました。

出典: https://vitalik.ca/general/2023/11/14/neoplasma.html

プラズマの技術的ボトルネック

Plasma の現在の技術的なボトルネックは、EVM の実装が難しいことです。EVM コントラクト内の多くの状態オブジェクトには明確な「所有者」がないため、これは Plasma のセキュリティ モデルと矛盾します。Plasma の終了メカニズムでは、各状態オブジェクトに明確な所有者: 所有者は、この状態オブジェクトのデータを監視し、資産のセキュリティを保護するために必要に応じて終了する責任があります。ただし、EVM コントラクトには明確な所有者を持たない多くの状態オブジェクトがあります。たとえば、Uniswap の流動性プールや MakerDAO CDP ポジションには単一の所有者がありません。この場合、Plasma に問題がある場合、連鎖すると、次のような状況が発生します。

  • 状態の終了を実行する所有者がいないと、状態はプラズマ チェーン上で永久にロックされる可能性があります。
  • たとえ部外者がExitを開始できたとしても、Exit Game攻撃が発生しやすく、リスクが高くなります。
  • 複雑な状態の契約は検証が困難です。

プラズマ + ZK-SNARK

Plasma が現在直面している技術的なボトルネックについて、Buterin 氏は、現在成熟している Validity Proof (zk-SNARKs) 技術と組み合わせることができれば、ボトルネックの一部は効果的に解決されると答え、そのボトルネックは次の 5 つの点に分けられます。

  1. zk-SNARK は、メインチェーン上のプラズマブロックの有効性を証明し、出口メカニズムへの依存を減らすことができます。
  2. プラズマチェーン上の資産の即時引き出しを実現し、7日間の不正証明チャレンジ期間を削除し、チェーン再編の問題を軽減します。
  3. EVM 状態を表す並列 UTXO 構造を構築し、zk-SNARK を使用して等価性を証明し、EVM の問題の一部を回避できます。
  4. zk-SNARK を使用すると、ユーザーが検証および保存する必要がある状態データの量が大幅に削減され、ユーザー エクスペリエンスが最適化されます。
  5. 所有者を定義するのが難しいスマート コントラクトの場合、主要な部分を検証可能なオブジェクトに分割できれば、部分的なセキュリティ保証も得られます。

これらの方法はまだすべての複雑な EVM 契約をカバーすることはできませんが、ZK テクノロジーのさらなる開発とプラズマ設計領域の継続的な探索により、セキュリティ、スケーラビリティ、エクスペリエンスの間でより良い妥協点を達成する新しいソリューションが見つかると期待しています。

著者の意見

DT @19971122::

Buterin 氏のこの記事を読むまで、著者は Plasma の技術アーキテクチャに詳しくありませんでした。結局のところ、現在のイーサリアム拡張計画はロールアップ テクノロジーによってほぼ支配されていると言えます。さまざまなチームがロールアップ テクノロジーを使用した L2 ネットワークの立ち上げを急いでいます。データ可用性層 (DA 層) は他のネットワーク (Celestia、EigenLayer、Avail) のモジュラー アーキテクチャ上に構築されているため、イーサリアム財団の研究者 Dankrad Feist のような人も Twitter で述べています。 「DA 層 (データ可用性層) のモジュラー ブロックチェーンはロールアップではなく、イーサリアム L2 でもないので ETH を使用しないでください。」 このような発言により、イーサリアム開発の正統性が誰であるかは常に誰もが好むポイントです。誰もが Rollup の開発を懸念しているのと同じように、議論が激しかったとき、V God の記事は Plasma に一撃を与えたようなもので、Rollup がイーサリアムの唯一の拡張ソリューションではなく、新しいソリューションであることをイーサリアム コミュニティに伝えました。 ZK+プラズマの方向性も選択肢になるかもしれない。

著者は、分散化された世界では多様な開発は自然なプロセスであると考えていますが、資本効率を考慮すると、モジュール化された均質な開発の方が経済的であると考えられ、OP Stack や Polygon zkEVM CDK などの標準化されたフレームワークが登場しています。イーサリアムは、さまざまな資本企業が独自のL2ネットワークを構築するために使用していますが、同時にその多様性の一部も失われており、ブテリン氏の動きは、イーサリアムの拡張計画の開発がバランスを失っているという信念に基づく方向性の指針である可能性があります。開発チームがそれを実装するために飛び出した場合は、それを追跡する必要があります. 著者は、イーサリアムの長期ユーザーおよび支持者として、イーサリアム拡張テクノロジーのバランスの取れた開発を見ることも嬉しく思います。

ニンニン @0xNing0x:

Plasma は、データと計算の大部分をオフチェーンに移動することで、ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させるように設計されたソリューションです。 2017 年に初めて登場し、Plasma Cash、Plasma Cashflow などを含む複数の反復バージョンを経てきました。ただし、支払いの範囲を超えて拡張する場合のプラズマの基本的な制限 (所有者なし状態の問題とインセンティブ フローの問題) により、プラズマ L2 ソリューションは徐々に疎外されていきます。

同時に、Rollup は主流の L2 ソリューションになり、その主な利点は設計のシンプルさと開発者の使いやすさです。しかし、ZkEVM テクノロジーの実装と成熟により、Plasma は新しい設計空間を導き、開発者のエクスペリエンスを簡素化し、ユーザー資産を保護するための新たな可能性を提供します。

Vitalik 氏が今回 Plasma L2 を推進する目的は、新しいパラダイムの Plasma L2 ソリューションがロールアップ L2 ソリューションの主流の地位に挑戦できると信じるのではなく、L2 パラダイムにおける多様性と革新の重要性を強調することかもしれません。現在、Rollup L2 ソリューションは TVL の規模とユーザー数の点で絶対的なリーダーの地位にあり、マシュー効果により、この地位は近い将来さらに強化されるでしょう。

過去 2 日間で、Paradigm チームと Blur チームによって立ち上げられた新しいパラダイム L2 Blast は、別の探索の道筋を示しました。そのアーキテクチャは Vitalik の L2 の厳密な定義を満たしていませんが、市場とコミュニティで大きな成功を収め、すぐにコミュニティの注目と多額の資金参加を集めました。これは、市場とコミュニティが L2 パラダイムの多様性を熱望しており、もはや 1 つまたは 2 つの標準設計だけでは満足していないことを示しています。

一般に、プラズマ L2 ソリューションには一定の可能性と革新性がありますが、L2 の開発は、最高の合理性を備えたトップレベルの設計者によって設計された青写真に依存すべきではなく、複雑で非線形な市場競争から成長する必要があります。

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