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Opside Litepaper V2 リリース: マルチチェーン ZK-PoW メカニズムの導入

に Lumoz (formerly Opside)12m2023/06/20

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Opside は、分散型 ZK-RaaS プラットフォームであり、ZKP (Zero-Knowledge Proof) マイニングを容易にする PoW (Proof of Work) ネットワークです。 PoSとPoWを組み合わせたハイブリッドコンセンサスメカニズムを採用しています。このプラットフォームは、Web3 開発者に独自の機能、つまり zkEVM アプリケーションチェーンを生成する機能を提供します。

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オプサイドとは何ですか？

Opside は、分散型 ZK-RaaS ( ZK-Rollup as a Service ) プラットフォームであり、ZKP (Zero-Knowledge Proof) マイニングを容易にする PoW (Proof of Work) ネットワークです。 PoSとPoWを組み合わせたハイブリッドコンセンサスメカニズムを採用しています。このプラットフォームは、Web3 開発者に独自の機能、つまり、ワンクリックで zkEVM アプリケーションチェーンを生成する機能を提供します。多数の ZK ロールアップは計算能力の大幅な必要性をもたらし、世界中のマイナーにとって有益なマイニング環境を作り出します。

L2 の概念は、スケーラビリティソリューションにおいて広く認識されています。ただし、L2 は、データの可用性、ZKP の計算能力、ノードのパッケージングなど、さまざまなタイプのハードウェアリソースを適切に管理しません。さらに、L2、特に ZK-Rollup の運用には、多大なハードウェアメンテナンスコストと高度な技術的熟練度が必要であり、これは多くの開発者にとって不快なものとなる可能性があります。これらの課題に対処するために、Opside は ZK-RaaS コンセプトを導入しました。このサービスを使用すると、開発者は ZK やチェーンノードに関する詳細な知識を必要とせずに、1 分以内に zkEVM チェーンを起動できます。 Opside は ZK-PoW の概念も導入し、マイナーが zkEVM の維持と ZKP の計算に参加するよう招待しました。

Opside の目的は、ZK-Rollup の使用を簡素化し、その幅広い採用を促進して、zkEVM ベースのアプリケーションチェーンの大規模な展開を促進することです。開発者は、ワンクリックで ZK ロールアップ (zkEVM) を複数のチェーンに展開できます。マイナーにとって、Opside はマルチチェーン PoW プロトコルとして機能し、ZK マイニングをサポートし、さまざまなパブリックチェーンにわたる ZK ロールアップのゼロ知識証明を生成します。

ZK-RaaS

ZK-RaaS (ZK-Rollup as a Service) は、ワンクリックで ZK-Rollup を生成するサービスをすべてのユーザーに提供します。 Opside は一般的な ZK-Rollup ランチパッドを提供しており、開発者がさまざまなタイプの ZK-Rollup をさまざまなベースチェーンに簡単にデプロイできるようにします。これらのベースチェーンには、イーサリアム、オプサイドチェーン、BNB チェーン、ポリゴン PoS、およびその他のパブリックチェーンが含まれます。 ZK ロールアップ (zkEVM) の種類には、zkSync、Polygon zkEVM、Scroll、StarkNet、およびその他の zkEVM、およびその他の種類の ZK ロールアップが含まれます。

Opside は、各ベースチェーンにロールアップシステムコントラクト (RSC) を展開し、登録、一時停止、取り消しなど、そのチェーン上のロールアップのライフサイクルを管理します。一定数の IDE (Opside ネイティブトークン) でロールアップスロットをリースすることで、開発者は ZK-Rollup を所有できます。

ロールアップスロットの考え方は、Polkadot のスロットや Cosmos のアプリケーションチェーンに似ています。ただし、Cosmos のアプリケーションチェーンでは、独自のコンセンサス層とクロスチェーンブリッジを維持する必要があり、重大なセキュリティリスクが生じます。逆に、ZK-Rollup は ZK テクノロジーを適用し、Rollup とベースチェーン間の共有コンセンサスとデータ可用性レイヤーを数学的に確保します。この方法はより安全で、より分散化されており、メンテナンスコストが低くなります。

ロールアップスロットをリースすると、開発者は独立した実行環境を取得し、そこで独自の ZK-Rollup チェーンを所有できるようになります。開発者は、ZK ロールアップを完全に制御し、ガストークンの選択を含む経済モデルをカスタマイズできます。ガス料金を自由に調整し、ゼロにすることもできるため、ユーザーは料金の支払いを免除されます。

開発者はハードウェアのコストを負担する必要がありません。データ可用性、シーケンサー、ZKP コンピューティング能力などのすべてのハードウェアリソースは分散化されており、Opside ZK-PoW クラウドによって提供されます。

さらに、ネイティブのクロスロールアップ通信は、同じベースチェーン上の異なる ZK-Rollup 間で実装できます。これは、あるロールアップ上のアドレスが別のロールアップ上のコントラクトと直接やり取りできるようにするメッセージ通信メカニズムです。この機能は、ユーザー資産の断片化に大きく対処し、アプリケーション間の相互運用性を強化します。

反対側 ZK-PoW クラウド

OP-Rollup と比較して、ZK-Rollup には、強化されたセキュリティ、トラストレスな操作、より速い出金速度など、いくつかの利点があります。重要な技術的違いは、ZK-Rollup がゼロ知識証明を生成するために堅牢な ZKP 計算能力を必要とすることです。\

Opside のマルチチェーン ZK-PoW メカニズム

Opside ZK-PoW Cloud のマルチチェーン ZK-PoW メカニズムは、イーサリアム、BNB チェーン、ポリゴン PoS、およびオプサイドチェーン自体を含むがこれらに限定されない複数のチェーンに展開されます。 Opside の設計により、開発者はこれらの異なるベースチェーンに ZK ロールアップをデプロイできます。 ZK-Rollup のテクノロジーが成熟するにつれて、数百、さらには数千の ZK-Rollup が登場し、ZKP の計算能力に対する大きな需要が生じる可能性があります。

イーサリアム PoW から PoS への移行後、多くのイーサリアムマイニングマシンはアプリケーションシナリオを失いました。これらの機械の価値は、資本規模で約 120 億ドルに達し、多くは現在遊休状態です。 ZK-Rollup の大規模な実装では、ZKP の生成には、計算能力を提供するために CPU、GPU、FPGA などの多くのハードウェアとマイニングマシンが必要になります。

Opside は、ZK-PoW メカニズムを使用してマイナーに ZKP の計算能力を提供するよう奨励し、それによって ZK-Rollup のための包括的なハードウェアインフラストラクチャを提供します。これはオプサイドの核となる考え方の 1 つです。ユーザー、開発者、マイナーを含むすべての参加者は、このオプサイド経済モデルから恩恵を受けることができます。

ZKP 検証のための 2 段階の送信メカニズム

より多くのマイナーが ZKP 計算タスクに同時に参加することを奨励するために、Opside は ZKP 検証のための 2 段階の送信メカニズムを提案しました。 ZKP の PoW 報酬のシェアは、特定のルールに従って、有効な ZKP 提出者であるマイナーに分配されます。

Submit Proofhash : 特定のシーケンスの指定された時間枠内で、複数のマイナーがゼロ知識証明の計算に参加できます。各マイナーは証明を計算した後、元の証明を直接送信するのではなく、(証明/アドレス) の証明ハッシュを計算し、この証明ハッシュをコントラクトに送信します。
ZKP の送信: 期間が終了すると、マイナーは元のプルーフを送信し、以前に送信されたプルーフハッシュと照合して検証します。この検証に合格したマイナーは、マイナーの賭け金に応じて報酬量が配分された PoW 報酬を受け取ります。を参照してください。 ZKP の 2 段階の送信アルゴリズム詳細については。

最適化された ZKP 生成アルゴリズム

Rollup のスマートコントラクトが ZKP を検証する際、オリジナルの証明が提出されると、オンチェーン攻撃を誘発する可能性があります。このような攻撃を回避するために、ZK-Rollup は多くの場合、元の証明データを隠すために追加の操作を実行します。 Opside の ZKP 用の革新的な 2 ステップ送信アルゴリズムは、「最初に送信し、後で検証する」アプローチを活用し、証明とアドレスのための不必要な集計計算を回避します。

さらに、一部のオープンソース zkEVM では、ZKP の計算と送信が連続して行われます。マイナーは複数の ZKP を同時に計算できないため、ZK-Rollup が多数のシーケンスを送信する場合、これがボトルネックになる可能性があります。 Opside の 2 段階の送信アルゴリズムにより、ZKP の並列計算と逐次送信が可能になり、マイナーが複数の ZKP 生成タスクを同時に実行できるようになり、ZKP 生成効率が大幅に向上します。

Opside チームは、ZKP 再帰的集約アルゴリズムも強化し、クラスター内のマシンリソースの使用率を大幅に向上させ、ZKP 計算をさらに高速化しました。実際の環境でのストレステストでは、20 ユニット (それぞれ 128 コア CPU と 1TB RAM を搭載) のマシンクラスターを使用するマイナーが、約 40 分間 27.8 TPS のトランザクションレートを維持できることがわかりました。同様の条件下で、Opside は平均トランザクション確認時間を約 5 ～ 6 分から約 3 分に短縮することに成功し、ZKP 生成効率を約 80% 向上させました。

より多くの ZK ロールアップとマイナーの参加により、ZKP 計算能力市場の需要と供給の規模は拡大し続け、Opside の PoW アルゴリズムによってもたらされる効率の向上がますます顕著になります。

オプサイドチェーン

Opside チェーンは、ベースチェーンの 1 つとして、Opside ZK-PoW クラウドをサポートするだけでなく、ZK-Rollup のさらなる最適化も提供します。これには、ZKP 検証の高速化のためのプリコンパイルされたコントラクトの使用、データシャーディングのサポート、ETH 2.0 に基づく PoS コンセンサスの採用が含まれます。将来のサポートは、EIP-4844、DankSharding、およびその他のフルシャードソリューションにも拡張され、ロールアップガスのコストがゼロ近くまで削減される可能性があります。

イーサリアムは現在、50 万以上のノードを誇る世界最大の分散型ネットワークです。これらのノードは大幅な分散化を実現し、将来的にはデータシャーディングテクノロジのおかげで膨大なデータ可用性を提供する予定です。イーサリアムにインスピレーションを受け、Opside Chain は ETH 2.0 から派生した PoS コンセンサスを強化することを選択しました。 Opside Chain には 100,000 ノードを超える優れたネットワークがあると予想されます。

ロールアップを検討する場合、集中パッケージ化のために単一のノードに依存するのではなく、シーケンサーをさらに分散化する方法についての問題が生じます。実用的なアプローチは、Opside Chain のブロック提案者がロールアップレイヤーのブロックも提案できるようにし、構築者と提案者の役割を効果的に分離することです。ビルダーはパーミッションレス P2P ネットワークによってサポートされていますが、プロポーザーは Opside Chain のブロックプロポーザーに依存しています。この方法では、Miner Extractable Value (MEV) と検閲に対する耐性を維持しながら、単一ノードの可用性リスクを排除します。

その結果、Opside Chain は標準化された分散シーケンサーメカニズムを提示し、そのブロック提案者もロールアップ用のブロックを提案します。このように、ZK-Rollup は上位層からセキュリティを継承するだけでなく、分散化の程度も継承します。

Opside Chain は、PoS と PoW を含む混合コンセンサスモデルを導入します。

オプサイドチェーン内:
- PoS: Opside はイーサリアム 2.0 の PoS アルゴリズムを採用および変更する計画です。これにより、Opside トークンを保有する誰もがバリデーターになることができ、その後、Opside チェーン内でブロック報酬とガス料金を受け取ることができます。
ロールアップレイヤーで:
- PoS (シーケンサー): バリデーターは、オプサイドチェーンとロールアップ層 (つまり、データバッチ) の両方でブロックを提案します。したがって、ロールアップレイヤーのシーケンサーとしても機能し、トランザクションからガス手数料を獲得できます。
- PoW (証明者): ZKP 計算に十分な計算能力を持つ個人は、ロールアップ層の証明者になることができます。 PoW ルールでは、証明者はシーケンサーによって送信されたロールアップ層ブロックから zk-proof を生成します。

比較すると、ZK-Rollup はコンピュータに似ており、ハードドライブは PoS によって提供されるデータ可用性によって表され、CPU には PoW によって付与された計算能力が反映されます。 Opside Chain の任務は、PoS と PoW のバランスをとり、すべての関係者が貢献と利益を最大化できるようにし、それによって大規模な ZK-Rollups ネットワークのパフォーマンスとユーザーエクスペリエンスを向上させることです。

IDEトークンの需給

トークンの需要と供給に関しては、Opside トークン (IDE) が PoS と PoW の報酬として鋳造され、それぞれバリデーターとマイナーに対応します。プレアルファテストのネットフェーズでは、PoS と PoW のブロック報酬比率が一時的に 1:2 に設定されます。将来的には、この比率はネットワークの ZKP 計算電力の需要と供給の関係に基づいて動的に調整されます。

PoS報酬

前述したように、Opside Chain は ETH 2.0 に基づいた強化された PoS コンセンサスを採用しています。バリデーターとして機能するには、ユーザーはデポジットコントラクトに一定量の IDE トークンをデポジットし、実行クライアント、コンセンサスクライアント、バリデーターの 3 つの個別のソフトウェアモジュールを操作する必要があります。これらのバリデーターは、ネットワーク上で循環する新しいブロックの検証を監督し、場合によっては新しいブロック自体を生成して伝播します。バリデーターが不正または非アクティブであることが判明した場合、罰としてステークされた IDE は没収されます。

PoS メカニズムの下で、Opside Chain は固定レートのブロック生成を維持します。タイムフレームは、それぞれ 12 秒続くスロットと、32 のスロットで構成されるエポックに細分化されます。各スロット内で、新しいブロックを提案するバリデーターがランダムに選択されます。このバリデータは、新しいブロックを作成してネットワークの残りの部分にブロードキャストする役割を果たします。同様に、バリデータ委員会が各スロット中にランダムに選ばれ、その集合的な投票によって提案されたブロックの正当性が確認されます。このメカニズムの詳細については、以下を参照してください。イーサリアムのPoSコンセンサスモデル。

アルファテストネットフェーズでは、Opside Chain が組み込まれるように設定されています EIP-4844 。これにより、単一ノードに過剰な負荷をかけることなく、ZK-Rollup からのトランザクションデータが実行後に利用可能になることを保証するために使用されるツールである Data Availability Sampling (DAS) が導入されます。実際には、各バリデータは BLOB からトランザクションデータをランダムに取得して、その存在を確認します。同じ方法で、ブロックプロデューサーからのすべてのデータが安全なライトクライアントにアクセスできるようにすることもできます。に沿って提案者と構築者の分離 (PBS) 原則、ブロック全体を処理する必要があるのはブロックビルダーだけですが、他のバリデーターは検証にデータ可用性サンプリングを使用します。

Opside Chain は特定のパラメーターによって異なる場合があることに注意してください。最新の値はコードリポジトリでアクセスできます。

大まかに言えば、ステーキングはネットワーク保護への個人の参加を促進し、分散化を促進します。バリデーターノードは、通常のラップトップコンピューター上で実行できます。一部の委任ステーキングプールでは、十分な量の IDE トークンを保持していないユーザーでもステーキングアクティビティを許可しています。

捕虜の報酬

Opside が提供する ZK-Rollup ランチパッドに基づいて、開発者はベースチェーン上に独自の ZK-Rollup を含めることを選択できます。多数の ZK ロールアップに必要な大規模なハードウェアリソースをサポートするために、Opside は統合された ZKP 計算市場を提供し、マイナー (または証明者) がこれらの ZK ロールアップ用の ZKP を生成することを奨励します。これが Opside の ZK-PoW メカニズムです。

単一ロールアップシーケンスの報酬割り当て

ZK-PoW はマルチチェーンプロトコルであり、PoW の報酬がイーサリアム、オプサイドチェーン、BNB チェーン、ポリゴン PoS を含むさまざまなベースチェーンに分散されることを意味します。各ベースチェーンの PoW 報酬の数は、登録されたロールアップスロットの数、ZKP ワークロードなどによって異なります。

ブロック内の各ベースチェーンについて、各ロールアップは 1 つのシーケンスのみを送信できます (ロールアップの複数のブロックを含めることができます)。各シーケンスは現在のブロックの PoW 報酬を均等に共有します。これは、たとえば、ベースチェーン上のブロック内にシーケンスを送信する 4 つのロールアップがある場合、PoW 報酬は 4 つの部分に分割され、各シーケンスがブロックの PoW 報酬の 4 分の 1 を受け取ることを意味します。もちろん、一部のブロックにはシーケンスを送信するロールアップがない可能性があるため、PoW の実際のインフレは予想よりも低い可能性があります。

将来的には、各シーケンスには、対応する ZK ロールアップタイプ、ロールアップトランザクションの数、ガス使用量などに基づいてワークロードが推定され、シーケンスごとに異なる価格が設定されるようになります。

プローバーズ・ステーキングとペナルティ

証明者に関連する悪意のある行為を防ぐために、証明者は特定のシステム契約に登録し、トークンをステークする必要があります。証明者は、1 つ以上のロールアップの PoW マイニングに自由に参加できます。証明者は、参加したいロールアップごとにシステム契約に一定量の IDE を賭ける必要があります。現在の賭け金がしきい値を下回っている場合、証明者はそのロールアップに対して ZKP を提出することはできません。 ZKP を提出することで証明者が獲得した報酬は、賭け金の割合に基づいて分配されるため、ZKP を複数回提出する証明者による悪意のある行為が防止されます。

証明者は、次の行為に対して異なるペナルティを課されます。

証明者が間違ったハッシュを提出した場合。
ZKP が検証に合格しない場合、ハッシュを送信したすべての証明者がペナルティを受けます。没収されたオプサイドトークンは焼却されます。

ZKP の 2 段階の送信メカニズムの詳細と考慮事項については、公式ドキュメントを参照してください。証明者の賭け金とペナルティの具体的な数値は、将来変更される可能性があります。

ロールアップスロットをリースする開発者

各ベースチェーン上で、Opside は ZK-PoW プロトコルを展開します。開発者は、ZK-Rollup ラウンチパッドから 1 回クリックするだけでロールアップスロットを登録し、独自の ZK-Rollup を作成できます。この ZK ロールアップのすべてのハードウェアリソースは、分散型 Opside ネットワークによって提供されます。開発者はロールアップスロットのレンタル料を支払う必要があり、レンタル料のこの部分は直接燃やされます。

固定額の賃貸料に加えて、開発者は ZK ロールアップに追加の ZKP 補助金を提供して、マイナーに計算能力の提供を奨励することもできます。

家賃と補助金に関する具体的なルールとパラメーターは、公式ドキュメントまたはコードリポジトリに記載されています。

ガバナンスと開発

Opside ネットワークの機能とパフォーマンスは、時間の経過とともに進化し続けます。以下に、優先度の高い例をいくつか示します。

ネットワーク全体の ZKP 計算能力の需要と供給の関係に基づいて、PoS と PoW の報酬分配率を動的に調整します。
Validator のデータシャーディングとデータ可用性サンプリングは、ロールアップレイヤー全体により豊富なストレージスペースを提供し、より多くの ZK-Rollup エコシステムに対応します。
ロールアッププロポーザーとビルダーの分離により、ロールアップレイヤーは、前のレイヤーから分散化を継承し、ブロックプロポーザーとして Opside チェーンのバリデーターを使用できるようになります。
マイナーのステーキングおよびスラッシュメカニズムの最適化により、マイナーは継続的かつ安定した ZKP 計算能力を提供できるようになります。
アプリケーション開発者は、マイナーに計算能力を提供するよう奨励するために、ロールアップの ZKP 生成に補助金を出します。
ZK ロールアップタイプ、ロールアップトランザクションの数、ガス使用量などに基づいてワークロードを推定し、ロールアップバッチのパーソナライズされた価格設定メカニズムを確立します。これらの改善により、Opside ネットワークの有用性が大幅に向上し、ZK-Rollup as a Service の長期的な発展と繁栄が促進されます。

Opside メインネットの立ち上げ後、Opside DAO が確立されます。これには、ネットワークの将来を共同で決定する合理的なプロセスとメカニズムが含まれます。 Opside メインネットのパラメータとメカニズムに対するすべての更新は、Opside DAO を通じて決定されます。オプサイドは共同構築された経済であり、時間の経過とともに進化することを強調することが重要です。

将来の改善はDAOの提案で詳しく説明され、これらの計画がオプサイド経済と各参加者カテゴリーの長期的な利益にどのように役立つかを説明します。ネットワークが発展するにつれて、多数のツールや補助金を必要とせずに、独立して堅牢に運営できる経済を構築することが重要です。