暗号通貨の分野におけるゼロ知識証明の進化と応用

2025-07-12 22:11:03

概要作成中

ゼロ知識証明:理論から実践への進化

zk-SNARKs(ZKP)技術は近年ブロックチェーン業界で急速に発展しており、特にスケーラビリティとプライバシー保護の分野での応用が注目されています。ZKPは複雑な数学原理を含むため、一般の暗号愛好者にとって理解が難しい場合があります。本稿ではZKPの発展の歴史、応用事例、基本原理の3つの側面から整理し、暗号通貨業界に対する影響と価値について考察します。

1. ゼロ知識証明の開発プロセス

現代のzk-SNARKs体系は、1985年にGoldwasser、Micali、Rackoffが発表した論文《インタラクティブ証明システムの知識複雑性》に起源を持ちます。この論文では、インタラクティブシステムにおいて、多段階のやり取りを通じてある主張の正しさを証明するために交換される知識の量について探討しています。もし交換される知識の量がゼロである場合、それはzk-SNARKsと呼ばれます。

初期のzk-SNARKsシステムは効率と実用性の面で不足があり、主に理論的なレベルに留まっていました。この10年間、暗号学が暗号通貨の分野で台頭するにつれて、zk-SNARKsは徐々に重要な研究方向となりました。その中で、汎用的で非対話的、証明サイズが小さいzk-SNARKsプロトコルの開発が重要な目標の一つです。

zk-SNARKsの重大なブレークスルーは、2010年にGrothが発表した論文《ペアリングに基づく短い非対話型のzk-SNARKs》であり、zk-SNARKの理論的基盤を築きました。応用の面では、2015年にZcashが使用したzk-SNARKsシステムが取引のプライバシー保護を実現し、zk-SNARKとスマートコントラクトの統合を促進し、応用シーンを拡大しました。

その他の重要な学術成果には、

2013年のPinocchioプロトコル
2016年のGroth16アルゴリズム
2017年のBulletproofsアルゴリズム
2018年のzk-STARKsプロトコル

さらに、PLONKやHalo2などの新たな進展もzk-SNARKsに改良を加えました。

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次に、ゼロ知識証明の主な応用

プライバシー保護

プライバシー取引はzk-SNARKsの最初のアプリケーションの一つです。代表的なプロジェクトには、SNARKを使用したZcashやTornado Cash、Bulletproofを使用したMoneroが含まれます。Zcashの例を挙げると、zk-SNARKsを使用した取引のステップには、システム設定、鍵生成、コイン発行、廃棄、検証、受信などの段階が含まれます。

しかし、プライバシー取引の実際の需要は期待したほど強くありませんでした。それに対して、スケーラビリティの需要がますます顕著になっています。

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拡張ソリューション

イーサリアム2.0がロールアップ中心の路線に移行するにつれて、零知识证明に基づくスケーリングソリューションが再び業界の焦点となっています。ZKロールアップには主に2つの役割があります：シーケンサーはトランザクションをパッケージ化し、アグリゲーターはトランザクションを統合して証明を生成します。

現在、市場で競争力のあるZK rollupプロジェクトには、StarkNet、zkSync、Aztec Connect、Polygon Hermez/Miden、Loopring、Scrollなどがあります。これらのプロジェクトは、技術的な路線として主にSNARK(およびその改良版)、及びSTARKの選択、さらにEVMのサポートの程度を中心に展開されています。

ZKシステムとEVMの互換性は常に難点でした。プロジェクトは通常、ZKの特性とEVMとの互換性の間でのトレードオフを強調します。近年、技術の急速な進化により、EVMの互換性が大幅に向上し、これがZKの開発エコシステムと競争環境に影響を与えるでしょう。

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