モジュラー・ロールアップ・スタックの構造

実行レイヤー：EVM、WASM、カスタムVM

近年、ロールアップにおける実行環境は従来のEthereum Virtual Machine（EVM）互換から大きく進化し、多様化が進んでいます。EVMは多くの導入事例でデフォルトとされ、その使いやすさやツールの充実により広く利用されていますが、最新のフレームワークではWASMベース仮想マシンや、zkEVM・カスタムVMといったハイブリッドソリューションも登場しています。これらの新たな選択肢は、EVMの制限を克服し、高速な処理、多言語対応、また暗号証明システム最適化などを実現しています。たとえば、一部の実装ではEVMとWASMを融合させた環境も提供されており、開発者はSolidityやRustといった多様な言語でコントラクトを書きながら、先進的な実行モデルによるパフォーマンス向上も享受できます。

DTVMのような先進的なアプローチでは、決定論的な仮想マシンアーキテクチャを採用し、スマートコントラクトの実行速度を大幅に向上させています。また、複数のISA（命令セットアーキテクチャ）への対応や、決定論的JITコンパイルパイプラインの実装にも成功しています。こうしたハイブリッド設計は、EVM専用チェーンに比べ約2倍の実行速度を実現しつつも、EthereumのツールとのABI互換性を保持しています。

シーケンサー：中央集権型、分散型、共有モデル

シーケンサーは、ロールアップにおけるトランザクションの順序付けやバッチ化において重要な役割を果たします。従来は中央集権型シーケンサーが主流であり、高スループットとシンプルな運用を実現できる一方、検閲リスクやMEV（Miner Extractable Value）の集中といった課題が生じます。近年では、分散化を目指し、L1プロトコルと統合されたバリデータセットやプロポーザーネットワークにシーケンス権限を段階的に移譲する「ベースド・ロールアップ」方式への移行が進められています。

2025年には、複数のロールアップが単一の分散型シーケンスネットワークを活用する「共有シーケンサー」という第三のモデルが登場しました。このモデルは、各ロールアップが独自にシーケンスインフラを維持するコストや運用負担を軽減しつつ、クロスロールアップ間のコンポーザビリティも向上します。AstriaやEspressoなどのプロジェクトがこの共有シーケンスネットワークの先例となっており、MEVの調整やアービトラージ収益への影響についても初期研究が進められています。

データ可用性（DA）レイヤー：Celestia、EigenDA、Avail

データ可用性（DA）レイヤーは、実行レイヤーからデータ保存・可用性保証を切り離すことで、モジュラーロールアップの基盤を形成します。Celestiaは実行を持たず、コンセンサスとDAサービスのみを提供するモジュラーブロックチェーンを先駆けて実現しました。データ可用性サンプリング技術により、ライトクライアントでもフルノードのような信頼性でブロックデータを検証でき、高スループット（例：毎秒複数メガバイト）やスケーラビリティを実現しています。

EigenDAは、EigenLayerでリステークされたEthereumのセキュリティを受け継ぎながらDAサービスを提供します。消失訂正符号化や暗号コミットメントの手法を導入することで、Ethereumに全データを直接投稿するよりも低コストで高スループットなDAを実現しています。Polygon発のAvailは、チェーン非依存型のDAレイヤーとして設計され、さまざまなエコシステムのロールアップに最適化されています。DAとコンセンサスの分離やライトクライアント向けサンプリングもサポートし、異なるロールアップネットワーク間での高い相互運用性を目指しています。

決済およびブリッジ：L1チェーンへの証明投稿

決済は、ロールアップの状態をLayer 1（L1）チェーン上で確定させるプロセスを指します。多くのケースでは、EthereumなどのL1へ状態コミットメントや証明を投稿します。オプティミスティック・ロールアップはチャレンジウィンドウ中に不正が指摘された場合、不正証明で状態が覆される仕組みを持ち、ZKロールアップは有効性証明を用いて前もって暗号学的な正当性を担保します。いずれの方式もベースレイヤーでの信頼性と決済保証を実現し、ロールアップ独自のコンセンサスやセキュリティから独立した運用を可能にします。

ブリッジインフラは、ロールアップとユーザーの資産や外部ネットワークとの接続を担います。ブリッジは、トークンやデータを安全にチェーン間で移動できる設計で、ロールアップの証明システムやDAレイヤーとの連携が求められます。決済はブリッジプロトコルと密接に連動しており、ロールアップ上で登録されたトランザクションがターゲットチェーンでも認識・確定されます。こうした接続はオンチェーンコントラクトとオフチェーンインフラの双方を活用し、信頼性とシステムの連続性を維持します。

セキュリティモデル：不正証明、有効性証明、リステーキング型セキュリティ

モジュラーロールアップにおけるセキュリティは、証明システムと決済レイヤーの構成に依存します。オプティミスティック・ロールアップでは、指定された期間内に不正な状態遷移がチャレンジされる仕組み（不正証明）によって、無効なトランザクションのロールバックが保証されます。ZKロールアップでは、有効性証明が用いられ、記録前に暗号的な正当性が担保されることで、即時確定と状態改ざん耐性を実現します。

証明方式に加え、EigenLayerのActively Validated Services（AVS）によるリステーキング型セキュリティモデルを導入するロールアップもあります。この方式では、Ethereumでバリデータセットが資産をリステーキングすることで、そのセキュリティ保証をDAレイヤーや実行環境にも拡張します。これにより、Ethereumの信頼基盤を維持しながら、セキュリティ保証の拡張性やロールアップの柔軟な展開・アップグレードが可能となります。証明システム、DAプロバイダー、バリデータのステーキングモデルを適切に組み合わせることで、モジュラーロールアップ構築者は確定速度、分散性、信頼前提、コストのバランスを自在に調整できます。