イーサリアムは1万TPSを目指すのか？ZK技術で「不可能三角形」を解く方法

編集者: imToken

オリジナルリンク: https://cointelegraph.com/magazine/ethereums-roadmap-10000-tps-using-zk-zkevm-tech-dummies-guide/

編集者注：イーサリアムは10,000TPSを目指し、スケーラビリティの新たな時代へと向かっています。その重要な推進力として、ゼロ知識証明（ZK）技術が注目されています。この記事は「イーサリアム10,000TPSロードマップ」の第1弾です。ZK技術、zkEVMロードマップ、そしてイーサリアムのL1スケーリング計画について分かりやすく解説します。次回の記事では、ZK実装の課題、L2エコシステムの進化、そしてイーサリアムの経済構造への将来的な影響について深く掘り下げます。

2025年7月30日、イーサリアムはジェネシスブロック10周年を迎えました。10年にわたる探求を経て、イーサリアムの拡張ロードマップは新たな方向性とビジョンを模索しています。

もちろん、最近の ETH 価格の上昇によりコミュニティの信頼は回復しましたが、本当に興奮しているのは、L2 拡張に関する数年間の調査を経て、Ethereum L1 がついに最大限の分散化を維持しながら大幅な拡張を達成するための信頼できる道筋を見つけたことです。

つまり、今後、イーサリアムのガスリミットとTPSは年に数回増加する予定です。バリデータは各トランザクションを再実行しなくなります（編集者注：つまり、トランザクションの状態変化を最初から再計算する必要はありません）。代わりに、ゼロ知識証明（ZK証明）のみを検証し、一連のトランザクションが正しく実行されたことを証明します。これにより、基盤となるネットワークのTPSは毎秒数万トランザクションまで向上します。

同時に、L2 も同期的に拡張され、数十万、あるいは数百万の TPS を達成し、「ネイティブロールアップ」と呼ばれる新しい L2 がプログラム可能なシャーディングのように実行され、L1 と同じセキュリティを提供します。

これらの提案はまだイーサリアムのガバナンスプロセスによって正式に承認されていないが、ヴィタリック・ブテリン氏が2017年に検討を始めたアイデアに基づいており、イーサリアム財団のコア研究者であるジャスティン・ドレイク氏が推進してきた。

7月のEthCCカンファレンスで、ドレイク氏は次のように述べました。「イーサリアムのスケーリングは今、重要な転換点を迎えています。L1のギガガス時代、つまり約10,000TPSの時代が到来すると確信しています。この時代を切り開く鍵となるのは、zkEVMとリアルタイム証明です。」

Drakeの最終目標は、Ethereumエコシステムが10年以内に1000万TPSを達成することですが、これは単一のブロックチェーンだけではこのスループット要件を満たすことができないことを意味します。将来は必然的に「ネットワーク内ネットワーク」アーキテクチャへと移行するでしょう。異なるL2がそれぞれ異なるシナリオ、トレードオフ、そして利点を担い、エコシステム全体を共同で拡大することで、グローバルなニーズを満たすことになるでしょう。

01. Ethereum L1 が大規模にスケーリングできないのはなぜですか?

他のブロックチェーンは、スループットを拡大するために、より強力なハードウェアと計算能力の使用を長年試みてきたが、イーサリアムは、分散化に対して、ほとんどイデオロギー的な、ある人たちが「ユートピア的」とさえ考えるほどの執着を常に持っていた。

ETHマキシスの観点から見ると、Solanaのような「データセンターチェーン」には、政府が取引検閲の直接的な標的にできる数百万ドル規模の集中型リスクポイントがあり、一方、Suiのようなハードウェア仕様が低いチェーンでさえ、法外なコストと帯域幅の要件があり、分散化に影響を与えます。

対照的に、イーサリアムはRaspberry Piでも動作可能です。この低い障壁の設計により、15,000～16,000以上のパブリックノードと数百万のバリデータがネットワークに参加できるため、イーサリアム上のトランザクションを検閲することはほぼ不可能であり、ネットワーク全体の攻撃に対する耐性は極めて高くなります。

もちろん、その代償として速度が非常に遅いです。現在の TPS は 1 秒あたり約 18 ～ 20 トランザクションですが、Solana の TPS は 1 秒あたり約 1,500 トランザクションです。

ブロックチェーンのアーキテクチャは、ある程度、本質的に非効率的です。Googleスプレッドシートのようなもので、セルを変更するたびに、コピーを持つ世界中のすべてのコンピューターがスプレッドシート全体を再計算し、更新前に正しいことを確認する必要があります。

ZKテクノロジー企業Succinct Labsの共同創業者であるウマ・ロイ氏は、「イーサリアムは、誰でもネットワークを追跡し、すべてのトランザクションを再実行できるように設計されています」と説明した。これはまた、各トランザクションを誰かが再計算する必要があるため、トランザクション量を無制限に増やすことはできないことも意味する。

分散化を維持しながらメインネットの拡張スペースが限られているため、イーサリアムは2020年にL2階層化拡張という物議を醸すルートに着手しなければなりませんでした。

02. ZK はブロックチェーンの不可能三角形をどのように解決しますか?

イーサリアムの創設者であるヴィタリック・ブテリン氏はかつて、パブリックチェーンがセキュリティ、スケーラビリティ、分散化を同時に実現する際のジレンマを説明するために「ブロックチェーン不可能三角形」という概念を提唱した。

ほぼすべての容量拡張計画では、上記の要件のうち 2 つしか同時に満たすことができず、3 番目の要件は犠牲にする必要があります。

今まで。

ドレイク氏が「ムーン・マス」と表現したゼロ知識証明（ZK-Proof）技術は、取引の詳細を明らかにすることなく、多数の複雑な取引が正しく実行されたことを数学的に証明できる。

ZK 証明を生成するプロセスは非常に複雑ですが、証明が正しいかどうかの検証は高速かつ軽量です。

したがって、Ethereum の将来のビジョンは、多数の弱い Raspberry Pi ノードにすべてのトランザクションを 1 つずつ再計算させるのではなく、検証者が非常に小さな ZK 証明の数学的結果のみをチェックすれば済むようにする方がよいというものです。

Succinct Labsの共同設立者であるUma Roy氏はさらに、「全員にすべてのトランザクションを再実行するよう求めるのではなく、これらの操作が行われたという証明を提供する方がよいでしょう。そうすれば、誰もが計算をやり直すことなく証明を検証できます。」と説明しています。

ドレイク氏は、将来的には、ZK 証明を検証するために必要な計算の複雑さが非常に小さくなり、7 ドルの Raspberry Pi Pico (通常の Raspberry Pi の 10 分の 1 未満のパフォーマンス) でも処理できるようになり、大規模なデータセンターは必要なくなるだろうと冗談を言った。

03. zkEVM: 10,000 TPSへのロードマップ

Ethereum Foundation の Sophia Gold による最近のブログ投稿がコミュニティ内で白熱した議論を巻き起こしました。今後 1 年以内に、L1 メインネットにゼロ知識証明駆動型 Ethereum 仮想マシン (zkEVM) が統合される可能性があります。

ZK技術の多くの実用的な探求が、実際にはL2ネットワークから始まったことは注目に値します。例えば、イーサリアムの共同創設者であるジョー・ルービン氏が所有するConsensysがインキュベートしたLineaは、EVMと100%互換性のあるZK Rollupパブリックチェーンです。イーサリアム上で実行可能なアプリケーションはすべて、Linea上でシームレスに実行できます。

Linea は自身を Ethereum の拡張機能と見なし、L1 価値の回復をサポートするために ETH 取引手数料の 20% を破棄することを最近発表しました。

Lineaの責任者であるデクラン・フォックス氏は、ZKテクノロジーがブロックチェーンの不可能三角形に対する答えを提供すると説明した。「ZKの魔法は、L1のガス制限を大幅に増加できることと、計算能力の拡大によって検証が複雑にならないことです。」

彼は、ZK 証明生成のレイテンシとコストが減り続けるにつれて、検証のハードウェア要件を非常に低く抑えながら、より高いスループットを処理できるようになり、スマートウォッチでも検証を行うことができるようになると付け加えました。

しかし、コミュニティは過度に楽観的になる必要はありません。たとえzkEVMが今後1年以内にL1に統合されたとしても、初日に10,000TPSを直接達成できるわけではありません。

04. 一歩ずつ進み、一瞬で完了させる

Ethereum には現在、ネットワークを実行するために使用できる 5 つの主要なソフトウェアクライアントがあり、1 つのクライアントに問題が発生しても Solana のようにネットワークが直接シャットダウンされることはありません。

今後のアップグレードでは、Ethereum は ZK 検証をサポートする 2 つまたは 3 つの修正されたクライアントをリリースする予定です。これにより、バリデーターは各トランザクションを再実行するのではなく、ゼロ知識証明 (ZK 証明) をチェックすることで検証を完了することを選択できるようになります。

潜在的な問題を早期に特定して修正できるように、最初は少数のバリデーターのみが新しい検証モードに最初に切り替えます。

イーサリアム財団のプロトコル調整チームのラディスラウス氏は、「スナークEVMへの移行は段階的なプロセスになります」と述べた。ここでの「スナーク」とは、SNARKタイプのゼロ知識証明の使用を指す。

ユーザーは主にL1のガス制限の上昇を徐々に実感することになるでしょう。これはネットワークの経済活動能力の向上を意味します。L1からZK認証への移行には時間がかかりますが、ガス制限の拡大は間近に迫っています。

先週、L1ガス制限が22%引き上げられ、4500万となりました。研究者のダンクラッド・ファイスト氏は、クライアントがガス制限を年に3回自動的に引き上げるEIP（イーサリアム・インタラクション・プロトコル）を提案しました。この計画によれば、イーサリアム・メインネットは4年後には約2,000TPSを達成できる見込みです。

ジャスティン・ドレイク氏はさらに、このペースを2年間延長することで、2031年までに1ギガバイトのスループット（TPS約10,000）を達成できると提案しました。