要点
ZKThreadsは、ゼロ知識証明（ZKP）を使用して分散型アプリケーション（DApps）のパフォーマンスとスケーラビリティを拡張するフレームワークです。
ZKThreadsの長所には、ユーザーエクスペリエンスの向上、トランザクションコストの削減、セキュリティの強化などといった点が挙げられます。
ZKThreadsは、分散型取引所（DEX）、セッションベースのゲーム、ZKセキュアミドルウェア、オンチェーンAIシステムなど、さまざまなアプリケーションで使用され得ます。
はじめに
分散型アプリケーション（DApps）にとって、セキュリティ、コンポーザビリティ、相互運用性は、効率的なパフォーマンスを実現する鍵といえる一方、これらのバランスを取るのはかなりの困難を伴います。ZKThreadsは、このトリレンマに対する解決策を提案します。この記事では、ZKThreadsとその仕組み、他のZKソリューションとの相違点、メリットとユースケースについて取り上げます。
ZKThreadsとは
ZKThreadsは、DAppsのパフォーマンスとスケーラビリティを向上させるゼロ知識（ZK）フレームワークです。ZKThreadsはStarknetの機能を活用し、標準化されたフレームワーク（開発環境）でのアプリケーション開発、ならびにブロックチェーン上でアプリケーション間の相互運用を実現します。
ZKThreadsの仕組み
1. アプリケーションロジックのデプロイ
まず、アプリケーションロジックをZKThreadsのアプリコントラクトにデプロイします。基本的に、アプリコントラクトにはアプリケーションの動作方法を管理するルールと手順が含まれます。
2. トランザクションのバッチ処理
ZKThreadsは、各トランザクションを個別に処理せず、複数のトランザクションを1つのバッチにまとめます。これにより、大量のトランザクションを効率的に処理できます。
3. 証明（プルーフ）の作成
続いて、バッチ内のすべてのトランザクションがコントラクトルールに従い正常に処理されるよう、STARK証明と呼ばれる暗号証明が作成されます。
4. 検証
次に、STARKS証明がレイヤー2シーケンサーに送信され、dAppのカノニカル（Canonical）レコードと照合されます。カノニカルレコードとは、アプリケーションで検証され、承認されたステートを指します。
StarknetのコントラクトであるZKThread検証器は、証明をチェックしてその正確性をチェックします。二重支払が発生していないことのチェック、すべてのトランザクションが承認されていることの確認、さらにステートの結果がブロックチェーンのルールと一致するようにトランザクションを維持、管理します。
証明が有効であれば、ZKThread検証器はDAppのカノニカルステートレコードを更新します。証明が無効であれば、変更は拒否され、アプリケーションの整合性が保証されます。
ZKThreadsとその他のZKソリューションの比較
データ処理
ZKThreadsは、トランザクションを検証するためにゼロ知識証明（ZKP）を利用しながら、オフチェーンでステートとトランザクションの両方のデータを保存するように設計されています。これは、計算をオフチェーンに移しながらもトランザクションデータをオンチェーンに保存する従来の多くのゼロ知識ロールアップ（ZKロールアップ）とは異なります。
ZKThreadsはすべてのデータをオフチェーンに保管し、メインブロックチェーン上のデータ負荷を大幅に削減してスケーラビリティの向上とコストの削減を実現します。逆に、zkSyncなどのZKロールアップは、バッチ処理されたトランザクションデータを定期的にオンチェーンに送信し、ベースレイヤーがデータの可用性に対応できるようにします。
相互運用性
ZKThreadsの場合、アプリケーション間の断片化を減らし、相互運用性が優先され、異なるDAppが同じエコシステム内でシームレスに相互運用されることを保証します。対照的に、zkEVMなどの他のソリューションでは、互換性に重点が置かれています。
検証メカニズム
ZKThreadsの検証プロセスでは、バッチ処理されたトランザクションとステート変更が正当であることを検証するSTARK証明が作成されます。これらの証明は、DAppのカノニカルステートに対して検証されます。対照的に、zkSyncなどのZKロールアップは、zk-SNARKまたはzk-STARKを使用して、オンチェーン上で検証される暗号証明を作成します。
ZKThreadsのメリット
ユーザーエクスペリエンスの向上
ZKThreadsは、異なるdApps間のシームレスなやり取りを実現し、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。ネットワークを切り替えることなく、複数のアプリケーションにアクセスできます。
コストの削減
ZKThreadsはトランザクションをまとめて一度に処理することで、メインのブロックチェーンに記録するトランザクション数を削減します。そのため、トランザクション手数料が下がり、DApps利用コスト全体が削減されます。
さらに、ZKPを通じてセキュリティと完全性を維持しながら、ステートとトランザクションデータの両方をオフチェーンに保存します。これにより、ブロックチェーン上のデータ負荷が軽減され、ガス代の削減につながります。
セキュリティの向上
ZKThreadsは、ZKPを利用してセキュリティを向上させます。ZKPは、基礎となるデータを明らかにすることなくトランザクションの検証を可能にし、プライバシーを保護します。さらに、すべてのトランザクションが事前に定義されたルールに従って処理されることを保証し、不正行為を防止します。
ZKThreadsのユースケース
レイヤー2分散型取引所
ZKThreadsは、トランザクション手数料を削減し、Starknet上のDEXをより効率的に運用できます。通常、Starknet上のDEXは、取引するたびに手数料を支払う必要があり、実用的とは言えません。ZKThreadsを採用すれば、手数料の支払いは資金を引き出す時にのみ発生します。取引全体にかかるコストが削減され、DEXの利用の実用性が向上します。
セッションベースのゲーム
ポーカーやチェスのようなセッションベースのゲームでは、手数料の集計処理にZKThreadsが役に立ちます。一手ごとに手数料を請求する代わりに、ゲーム終了時に最終結果がStarknetに記録される時点で1回のみ手数料を支払います。高いトランザクションコストを心配することなく、より幅広い完全なオンチェーンゲームの開発が実現されます。
Zkセキュアミドルウェアと共有型流動性インフラストラクチャ
ZKThreadsは、オラクルやブリッジなどのミドルウェアアプリケーションに対し、セキュアで効率的なフレームワークを提供します。ZKThread内部に直接機能を組み込むことで、これらのアプリケーションはZKPを活用してセキュリティと相互運用性を確保できます。
オンチェーンAI
ZKThreadは、AIモデルをブロックチェーン上で直接実行するために必要なコンピューター能力を提供します。つまり、AIプログラムはZKThread内部で管理され、そのコアデータと運用の一貫性が維持されます。これらのAIモデルは、ゲーム、ソーシャルメディアプラットフォーム、生産性向上ツールなどのさまざまなアプリケーションで使用可能です。
まとめ
ZKThreadsは、ZKPを使用してスケーラブルでセキュアなDApps開発のためのフレームワークです。Starknet DEX、セッションベースのゲーム、ミドルウェアアプリケーションに活用できます。他のZKソリューションとは異なり、ZKThreadsは相互運用性を重視し、すべてのデータをオフチェーンに保ち、異なる検証メカニズムを利用しています。将来的に、ZKThreadsはDAppsのパフォーマンスと使い勝手を大幅に向上させる可能性を秘めています。
参考文献
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