L1 zkEVM:イーサリアムZKの終盤戦の第一歩

イーサリアムの技術発展を密にフォローしている人にとって、イーサリアムエンジニアのソフィア・ゴールドが最近発表したブログ記事『L1 zkEVM #1：リアルタイム証明』は重要な意義を持っています。これはイーサリアムのコア開発チームの技術的構想を示すものであり、まだ正式にEIP（イーサリアム改善提案）プロセスに入っていないため、メインネットのアップグレードの確定的なプランになるには長い道のりがありますが、そこから発せられる信号は無視できません。

この記事は、イーサリアムの未来の核心的な発展の青写真を明確に示しています：ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof, ZKP）技術をLayer 1プロトコルの各層に全面的かつ徹底的に統合し、コンセンサス層から実行層までを全方位的にカバーすることです。この技術ロードマップに従い、最初の重要なステップは、各ノードのEVMをzkEVMにアップグレードすることです。こうすることで、ノードは取引を実行し、スマートコントラクトを運用する過程で、対応するゼロ知識証明を同期生成し、検証ノードに今回の実行の正当性を確認するための根拠を提供します。

これは単なる従来の技術のイテレーションではなく、「The Merge」に匹敵するアーキテクチャレベルの革命です。それは、イーサリアムがスケーラビリティ、安全性、経済モデルの面で直面している複数の課題を根本的に解決することを目的としています。では、イーサリアムはなぜ今「全面的にZKに賭ける」ことを選んだのか？この戦略的転換の背後には、どのような深い論理が隠されているのか？それはどのように私たちが知っているL1や全体のL2エコシステムを再構築するのか？

この記事では、既存の研究を基にして、イーサリアムの「ZKエンドゲーム」の壮大な物語をお話しし、その背後にある動機、行動、そして深遠な影響を分析します。

一、"再実行"から"証明検証"へのパラダイムシフト ?

イーサリアムのZK化構想、その核心はコンセンサス検証メカニズムの一度のパラダイム再構築にあります。最近発表されたL1 zkEVMロードマップは、この変化に対して明確な技術的道筋を示しています。

• 現在のモデル：再実行（Re-execution） 現在、新しいブロックが提案されると、ネットワーク内のすべてのバリデータノードは独立して完全にそのブロック内の各取引を再実行し、最終的な状態ルートが提案者が宣言したものと一致するかどうかを計算して検証する必要があります。このプロセスはリソース集約型であり、イーサリアムL1のスループットを制限する主要なボトルネックです。
• 未来のモデル：証明検証（Proof Verification） 新しいL1 zkEVMアーキテクチャの下で、ブロックの構築者（Builder）はブロックを生成する際に、簡潔なZK有効性証明（ZK Proof）を生成します。他の検証者はブロックと証明を受け取った後、取引を再実行する必要はなく、この暗号証明を検証するだけで済みます。「ZK Proofを検証する」ための計算コストは「取引を再実行する」よりも数桁低く、さらに重要なのは、証明の検証に必要な時間は、その証明がカバーする取引の数とはほとんど無関係です。これにより、イーサリアムは検証者のハードウェアのハードルを大幅に引き上げることなく、ブロックのGas上限を大幅に引き上げてより多くの取引を受け入れることができるようになります。Vitalik Buterinは、L1のGas上限がこれにより10倍に引き上げられる見込みがあり、さらにはもっと長期的には100倍に達する可能性があると述べており、去中心化を維持しながらL1のスケーラビリティを実現することが期待されています。

要するに、将来のイーサリアムL1はアーキテクチャ的に非常に類似している巨大なネイティブZKロールアップであり、これによりイーサリアムL1自体が「世界最大のZKアプリケーション」になることが期待されています。

厳格な技術基準

イーサリアムチームはL1 zkEVMの実装に対して極めて厳しい技術基準を設定しており、遅延を削減し、スループットを向上させる一方で、安全性と非中央集権の約束も保証する必要があります。

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多証明安全モデル

未知の脆弱性が存在する可能性がある単一のzkEVM実装を防ぐために、このロードマップは「マルチプルーフ」（Multi-Proof）セキュリティメカニズムを導入しました。これは、同じブロックの有効性を異なるチーム（Scroll、Polygon、Kakarotなど）からの複数のzkEVMが複数の証明を生成することを要求します。バリデーターのクライアントは、これらの異なるソースからの証明をダウンロードして検証します。複数の独立した証明がすべて検証に合格したときにのみ、そのブロックはコンセンサスレイヤーに受け入れられます。これは本質的にイーサリアムの「クライアントの多様性」の理念が証明層において拡張・昇華されたものであり、プロトコルによって冗長性と多様性を強制的に導入し、L1に深い防御を提供し、プロトコルの堅牢性を強化します。

二、イーサリアムはなぜ「全面ZK化」する必要があるのか？

イーサリアムはゼロ知識証明技術を全面的に取り入れ、その経済モデル、競争環境、将来の市場ニーズに対する深い思考に基づいて重大な戦略的転換を策定しました。

• まず、これは「L2中心」の経済モデルに対する重要な修正です。 EIP-4844がblobメカニズムを導入した後、Layer 2の取引コストは成功裏に低下しましたが、予期しない副作用ももたらしました——Layer 1の価値捕捉能力が著しく弱まったのです。L1の取引手数料収入とETHの廃止量の急激な減少は、ETHのデフレーション予想に直接的な影響を与え、価格の低迷やコミュニティの不満感情の高まりを引き起こしました。EVMをzkEVMにアップグレードすることにより、検証ノードは時間のかかる「再実行」モードから効率的な「検証」モードに移行でき、L1の遅延を大幅に低下させ、スループットを向上させることができます。このようにして、イーサリアムはセキュリティと即時確定性に非常に高い要求を持つ高価値取引を再び引き寄せることができ、L1の手数料収入を増加させ、EIP-1559の廃止メカニズムを再活性化し、L1とL2の経済関係の再バランスを実現します。
• 次に、これは高性能のパブリックチェーン競争に対する非対称戦略です。 SolanaやSuiなどの新世代高性能L1がTPSにおいて強力なパフォーマンスを示す中、イーサリアムは独自の競争ルートを選びました。競合他社が去中心化の度合いを犠牲にして（たとえば、バリデーターのハードウェアの敷居を大幅に引き上げたり、バリデーションノードの数を減らしたりすることで）パフォーマンスの向上を追求するのではなく、ZK技術を活用して、その百万規模のバリデーターネットワークというコアな強みを保持しつつ、検証作業を「高価なリプレイ」から「安価な検証」へと変えることでパフォーマンスの飛躍を実現しました。この戦略は、イーサリアムが去中心化と安全性の面での競争優位を強化しつつ、パフォーマンスを向上させ、安全性と高性能を両立させることを目指しています。
• 最後に、これはRWAと機関金融の波に対する先見的な配置です。 RWAトークン化は、一般的にブロックチェーンの次の兆兆市場機会と見なされています。ブラックロックやフランクリン・テンプルトンなどの金融巨頭の参入に伴い、基盤となるパブリックチェーンに対して、パフォーマンス、安全性、プライバシー、およびコンプライアンスの面で前例のない厳しい要求が課されています。SolanaやSuiなどのL1は優れたパフォーマンスを持っていますが、バリデータノードが相対的に少なく、中央集権度が高く、過去にダウンタイムの黒歴史があるため、安全性と安定性の面で高価値金融活動の需要を満たすことが難しいです。一方、イーサリアムエコシステム内のさまざまなOP Rollup（Base、MegaETHなど）は性能が良好で、状態を書き戻すことによって良好な安全性を持っていますが、7日間のチャレンジ期間は高価値金融決済にとって受け入れがたいリスクエクスポージャーです。対照的に、ZK技術が提供する暗号学的最終性、および機密データを漏らさずにコンプライアンスを証明する能力（たとえば、特定のアドレスがKYCを通過したことを証明するなど）は、機関金融の核心的なニーズに完璧に適合します。もしzkEVMアップグレードが期待通りにスループットを向上させることができれば、ネイティブにZK技術を統合したイーサリアムエコシステム（L1+ZK Rollup）は「パフォーマンス、安全性、安定性」を兼ね備え、RWAの波を受ける理想的なグローバル決済レイヤーとなるでしょう。

第三に、ZKの終盤戦が進行中です

イーサリアムのZK終局はすでに端倪を見せており、Sophia Goldが今回発表したブログを除いて:

• 2025年4月に、ヴィタリック・ブテリンは、ZKによりフレンドリーなRISC-V命令セットアーキテクチャを既存のEVMに代わるものとして提案した。この提案を支持する人々は、EVMがZK回路を生成する際の非効率なパフォーマンスに対して、RISC-Vのよりシンプルなアーキテクチャが数桁の証明効率の向上をもたらすと考えている。この提案は既存のエコシステムを覆すことから議論を呼んだが、イーサリアムのZK化に向けた明確な「北極星」を設定した——理想的なzkEVMの基準を明確にし、最適化の方向性を示した。
• 2025年6月のベルリンワークショップで、イーサリアム財団の研究者Justin Drakeは、イーサリアムがL1のスケーリングにおいて「完全にZKに賭ける」と明言しました（Ethereum is going all in on ZK）。この発言は、コア開発チームの揺るぎない決意を証明しました。

イーサリアムのZK終局も**決して「机上の空論」**ではない。現在、Optimistic Rollupが各種重要指標でZK Rollupに対して依然として優位を保っているが、ZK技術の実戦応用を妨げる各種困難が一つ一つ克服されつつある。歴史的にZK Rollupの深刻な遅れを引き起こした三つの根本的な原因：

• 最初は技術的複雑性とパフォーマンスのボトルネック：これまで、汎用EVM計算によるZK証明の生成は非常に困難で、遅く、高価であると考えられており、計算上も実行不可能とされていました。
• 次に開発者体験のギャップ：ORUは最初から高度なEVM互換性を実現しており、初期のZKR（例えばStarkNetの初期バージョン）はEVMと互換性がなく、開発者に全く新しいプログラミング言語を学ぶことを要求し、非常に高い参入障壁を構成しています。
• 最後は流動性の断片化とネットワーク効果：ORUは先行者利益を活かして大量のユーザーと流動性を集め、強力なネットワーク効果を形成しました。

しかし、これらの歴史的障害は一つずつ克服されています。

• 証明速度の面では、PLONKやSTARKsなどの次世代証明アルゴリズムの進展と、GPU、FPGA、さらにはASICなどのハードウェアアクセラレーション技術の発展のおかげで、ZK証明の生成時間が大幅に短縮されました。例えば、Succinct社のSP1 zkVMは、平均10.3秒で93%のイーサリアムメインネットのブロックを証明できるようになり、イーサリアム財団が設定した10秒の目標に非常に近づいています。
• 互換性の面で、zkEVMはType 4からType 1互換性への段階的な進化を遂げてきました。現在、Scroll、Taiko、Polygon zkEVMなどのプロジェクトは、ほぼ完璧なEVM同等性（Type 2またはType 1基準に達する）を実現できるようになり、ORUとの開発者体験のギャップを根本的に解消しました。また、L1のZK化されたMulti-Proofセキュリティモデルは、複数の独立した証明システムに依存しており、現在のzkEVMトラックの活況は、このセキュリティモデルの実現の基盤を築いています。

以上のように、歴史的にZK技術の遅れをもたらした核心的な障害である性能と互換性は、急速に克服されつつあります。技術は大規模な実戦応用のために十分に準備されていますが、以前のZK技術の「遅く、コストが高く、難しい」というステレオタイプが人々の受け入れを一時的に妨げていました。そして、イーサリアムのコアチームが「イーサリアムを世界最大のZKアプリケーションにする」というビジョンは、現代のZK技術を支持し、ZK技術の大規模な実戦投入の号砲を鳴らしています。

四、Rollupエコシステムの転換

NATIVE ROLLUPは、ZK Rollupのハイウェイを開きます

イーサリアムL1の全面的なZK化はLayer 2の競争構造を根本的に再形成するものであり、最も革命的な変化は"ネイティブロールアップ"（Native Rollup）の提案です。現在のZK-Rollupは、L1上に数千行のコードを含む複雑な検証者スマートコントラクトを展開してL2が提出したZK証明を検証する必要があり、これにより開発の難易度が上がり、開発者のレベルのばらつきによる安全リスクが生じています。しかし、L1でzkEVMを実現することで、EXECUTEプリコンパイル機能が導入され、ZK RollupはL1上のスマートコントラクトからL1プロトコルに埋め込まれた検証ロジックを直接呼び出すことができるようになり、独自にコントラクトを作成する必要がなくなります。

この変化はZK-Rollupにもたらす三重の利点は次のとおりです：

• まずは安全性の根本的な向上です。Rollupプロジェクトチームは、EVMバリデーターの構築と維持に関する巨大なエンジニアリングの課題を完全にL1にアウトソーシングし、複雑な技術的問題を1行のコード呼び出しに簡素化できます；
• 次に、真のEVM互換性と前方互換性を実現し、ネイティブRollupとL1の同期アップグレードが可能で、独立したガバナンスプロセスは不要です；
• 最後はコスト効率の顕著な改善で、L1プロトコルに内蔵されたプリコンパイル機能を使用することで、仮想マシンの解釈実行のオーバーヘッドを回避し、検証効率はスマートコントラクトの実装よりも数桁高く、その結果、ZKロールアップの運用コストを大幅に削減できることが期待されます。

このNative Rollup機能は、イーサリアムL1がすべてのZK-Rollupに対して標準化され、高度な安全性と効率性を備えた検証レイヤーを無料で提供することに相当し、ZK-Rollupの発展を長年悩ませてきた核心的な問題、すなわち高額なオンチェーン証明検証コスト、EVM等価性を維持するための技術的課題、そして検証者契約の安全リスクを直接解決します。

OPロールアップの戦略的転換

対照的に、L1のZK化はOptimistic Rollupに生存レベルの挑戦をもたらします。ORUの核心的な弱点は、最大7日間の出金確認サイクルにあり、この遅延は多くの高価値アプリケーションにとって受け入れられません。もしL1 ZK化が成功してスループットを向上させれば、資本とアプリケーションがOP Rollupのエコシステムから大規模に流出する可能性があります。

しかし、現在のOP Rollups（例えばBase、Arbitrum、Optimism）はTVLとユーザー活動の面で主導権を握っており、この既得権益の構造は、L1の全面ZK化の展望に疑念を抱かせる。しかし、心強いことに、先進的なORUプロジェクトの関係者は対抗するのではなく、積極的に適応し、潜在的な対立を技術の収束に変えています。

• Optimismは明確なZK転向戦略を示しており、そのOP Stackは設計当初からモジュール化を強調し、証明システムなどのコアコンポーネントの交換を可能にしています。Optimismファウンデーションは、複数のチーム（RISC Zero、O(1) Labs、Succinctなど）のZK詐欺証明の開発を支援するために資金を投入しています。例えば、RISC Zeroが発表したZethはOP Stackとの統合を実現し、OptimismエコシステムはZK技術を通じてブロック状態の検証と紛争解決の能力を持つようになりました。
• Arbitrumは、2024-2025年の公式技術ロードマップで"ZK+Optimistic混合証明"の研究開発方向を明確に示し、より実用的なハイブリッドアプローチを採用しています。**この設計により、システムはZK証明が迅速に生成できる場合、それを"即時確認チャネル"**として使用し、オンチェーンの状態変更に即時の最終性を提供し、資金の引き出しやクロスチェーン通信の遅延を大幅に短縮します；ZK証明が迅速に生成できない場合、システムは自動的に従来の楽観的証明パスに戻り、異議申し立て期間と挑戦メカニズムを通じて安全性を確保します。

五、システム的影響

この変革の影響は、性能、分散化、経済モデルにわたって、システム全体に及ぶでしょう。

• 性能ビジョン：検証コストを極めて低く抑えることで、イーサリアムはブロックのガス上限を10倍から100倍に引き上げる能力を持ち、L1＋L2の合計TPSを10,000以上に達成し、真の高性能プラットフォームになる。
• 新しい経済分業：L1のZK化はPBS（提案者-ビルダー分離）に似た専門化された分業体系を生み出すだろう。

• プロバー (Provers)：高コスト（上限10万ドル）、高電力消費（上限10キロワット）の専門ハードウェアを運用し、ZK証明を生成する責任があります。その高い資本と運用コストのため、この役割は中央集権化する可能性が高いです。
• バリデーター (バリデーター)：その役割は大幅に簡素化され、負担が軽減されました。彼らはもはやトランザクションのリプレイのために強力な実行クライアントを運営する必要がありません。通常のノートパソコンや低スペックのデバイスで、短時間で300 KiB未満の軽量証明をダウンロードし、検証することができます。
• このデザインは、計算集約型タスクを集中化しつつ、検証の広範な分散化を維持することによって、スケーラビリティと分散化の矛盾を解決します。全く新しいオフチェーンのプロバイダー市場が出現します。プロバイダーは、取引手数料、MEVの分配、およびトークンのインセンティブを通じて報酬を得ることになります。

• ETHの価値捕獲の再構築：より強力なL1は、より多くの高価値取引を処理でき、直接的に取引手数料を押し上げることでETHの焼却量を増加させ、これはETHの価格を安定させるために重要です。
• Dankshardingとの相乗効果：L1のZK化ビジョンとDankshardingのロードマップは相互に補完し合い、イーサリアムの「ダブルドライブ」スケーリング戦略を構成しています。

• EIP-4844 とその後のフル Danksharding は、Rollups に安価で大量のデータ可用性空間 (BLOB) を提供します。
• ZK化のL1はRollup（特にZK Rollup）に対して、超高いセキュリティと超高速な最終性を持つ実行および決済層を提供します。
• 両者は技術的に高度に協調しており、イーサリアムが**実行層（ZKを通じて）とデータ層（Dankshardingを通じて）**で同時にスケーリングできるようにし、ネットワークの効用を全面的に向上させ、ETHをネットワークのネイティブ資産としての全体的な需要を推進します。

結論：検証可能な世界コンピュータへ向けて

イーサリアムの全面的なZK化への戦略的転換は、その発展の歴史におけるもう一つの決定的な瞬間です。これは孤立した技術的アップグレードではなく、技術的なボトルネック、経済的な課題、激しい市場競争に対処するための体系的かつ多次元的な総合戦略です。それはイーサリアムが世界的な最終決済層としての役割を深く確認し、「不可能な三角」問題に対して独自の解法を提供し、ETHの経済モデルを最適化し、全体のL2エコシステムを成熟に導いています。

前路依然充満挑戦だが、方向はすでに非常に明確である。イーサリアムは「世界コンピュータ」から「検証可能な世界コンピュータ」へ進化している。暗号学的真理をそのコアに深く埋め込むことによって、イーサリアムは自身の未来を築くだけでなく、全体の分散型世界の未来のために、より安全で信頼性が高く拡張可能な基盤を構築している。ZK終局は、イーサリアムがこの未来に対する最も揺るぎないコミットメントである。