Optimistic Rollups と Boba Network での役割

Optimistic Rollups は BOBA Network が Ethereum および他の Layer-1 ブロックチェーンの混雑を緩和するための拡張メカニズムです。従来の Layer-1 トランザクション処理では、各トランザクションを個別に処理する必要がありましたが、Optimistic Rollups では複数のトランザクションをオフチェーンで集約し、その結果をバッチ形式で Layer-1 ブロックチェーンに提出します。この方法により、メインネットの負荷が大幅に低減し、ネットワークの処理効率が向上します。

オプティミスティック ロールアップの基本原則は、無効であるという証拠がない限り、すべてのトランザクションが有効であるという前提です。 これは、すべてのトランザクションを事前に検証するゼロ知識ロールアップやZKロールアップなどの他の検証方法とは対照的です。 このメカニズムは直感に反するように思えるかもしれませんが、オプティミスティック ロールアップでは、トランザクションが有効であると仮定することで、参加者が不正防止と呼ばれるプロセスを通じて不正の可能性のあるトランザクションに疑問を呈できるチャレンジ期間が導入されています。 通常、このチャレンジ期間は 7 日間にも及び、システムの信頼性とセキュリティを確保しながら、継続的な検証に必要なリソースのオーバーヘッドを削減します。

Boba Networkはこのモデルを使用してオフチェーン計算を処理し、トランザクションのスループットを向上させ、ハイスケーラブルな環境を分散型アプリケーション（dApp）に提供します。Layer-1と比較して、Bobaのトランザクションコストは最大で100倍削減され、処理速度も速くなります。

Optimistic Rollupsは、現在のイーサリアムのスマートコントラクトと互換性があり、開発者はわずかな変更で、彼らのアプリケーションをイーサリアムからBOBAのLayer-2に移行させることができます。

Boba Networkのオフチェーン計算とトランザクションバッチ処理

Layer-2ソリューション（Boba Networkなど）の主要な特徴の1つは、オフチェーン計算能力です。一部の計算作業をオフチェーンで実行することにより、Ethereumメインネットワークの負荷を劇的に軽減することができます。この機能は、Bobaおよびこれらの技術を利用する他のネットワークがガス料金を大幅に削減し、取引速度を向上させる主要な理由の1つです。

取引はチェーン下で一括処理された後、BOBA はその結果をバッチ形式でイーサリアムメインネットに提出します。これにより、取引ごとに Layer-1 での直接処理の必要性が低減されるだけでなく、全体のネットワークの効率が大幅に向上します。これらの仕組みのおかげで、BOBA は分散型アプリケーション（dApp）により効率的で経済的なソリューションを提供できます。

Boba Network の技術原理

• オフチェーン処理：Boba Networkでは、ほとんどの取引がオフチェーンで処理されます。署名検証、状態変数の更新、取引ロジックの処理はすべてメインブロックチェーン上で行われず、オフチェーンで行われます。これらの計算結果は集約され、最終的な結果がイーサリアムに提出され、ネットワークの拡張が実現されると同時に低コストを維持します。
• バッチ処理メカニズム：BOBAはトランザクションの提出効率を向上させるためにバッチ処理を採用しています。イーサリアムにトランザクションを逐一提出するのではなく、BOBAは複数のトランザクションを集約してオフチェーンで処理し、その後バッチ処理結果を一括してイーサリアムに提出します。この方法によりGas料金が削減され、取引処理量が向上します。
• ステートルートの生成と検証:バッチ結果がイーサリアムに送信されると、トランザクションのバッチが処理された後のシステムの新しい状態を表す暗号化ハッシュ値であるポストステートルートが生成されます。 イーサリアムのバリデーターは、この状態ルートを検証することで、バッチ内のすべてのトランザクションが正しく処理されたことを確認できます。 バリデーターが問題を発見した場合、取引の正確性とシステムのセキュリティを確保するために、不正防止メカニズムを通じて問題に異議を唱えることができます。

HybridCompute™

HybridComputeは、オフチェーンコンピューティングの概念を拡張し、スマートコントラクトがオフチェーンのデータやAPIと対話できるようにするBoba Networkの革新的なテクノロジーです。 この機能は、機械学習アルゴリズムをオフチェーンで実行しながら、オンチェーンイベントによってトリガーされるなど、より複雑なアプリケーションをサポートします。 例えば、DeFiアプリケーションは、外部APIを介してリアルタイムの株価やその他の財務データにアクセスし、オフチェーンで複雑な計算を実行し、その結果をオンチェーンで返すことができます。

ハイブリッドコンピューティングモードでは、BobaにデプロイされたdAppsはリクエストを開始し、必要なデータをオフチェーンサーバーで処理し、イーサリアム互換形式で結果を返すことができます。 これらの結果はスマートコントラクトに返され、ブロックチェーンに負担をかけずに高度な計算が可能になります。

この機能はBoba Networkに固有であり、他のレイヤー2のソリューションではめったに見られない計算の柔軟性を提供し、分散型アプリケーションの開発の可能性を大幅に拡張しています。

Sequencersとフラウドプルーフメカニズムの安全における役割

Boba NetworkのSequencerは取引の並べ替えを担当し、取引が正しい順序で処理され、迅速な取引確認を提供する役割を果たします。Sequencerは本質的には中央集権的なサービスとして動作しますが、Layer-2システムの規則とプロトコルによって制約されます。現在は中央集権的なメカニズムが採用されていますが、これは一時的なものであり、システムの設計では将来のガバナンスモデルが考慮されており、最終的にはSequencerは分散型メカニズムによって管理されることになります。

このアーキテクチャは、現在のパフォーマンス要件と将来の分散化目標の両方を考慮しています。中央集権のシーケンサーが存在する場合でも、Boba Networkは不正証明機構を介して取引の安全性を確保しています。不正行為が発見された場合、検証者はシーケンサーの処理結果に疑問を投げかける不正証明を行うことで、システムの安全性と信頼性を維持します。

Sequencer の動作原理：

1. 取引の受信およびバッチ処理：
   シーケンサーは、ユーザーからオフチェーントランザクションを受信し、それらのトランザクションをバッチにグループ化します。 シーケンサーは、これらのトランザクションが受信された時刻に従って正しく順序付けられていることを確認する責任があります。

2. イーサリアムに提出して最終的な確定を確保する:
   ソートが完了した後、Sequencer はトランザクションバッチをEthereum Layer-1 に提出し、トランザクションの最終性を確保します。最終性とは、トランザクションが変更不可能であり、ハードフォークを介してのみ取り消すことができることを意味します。

3. 詐欺防止期間（Fraud-Proof Period）:
   取引バッチが送信されると、通常は不正確性の証明期間が7日間あります。この期間中、誰でも取引の有効性を疑うことができます。

4. 悪意あるか無効な取引が検出された場合、疑義者は詐欺証明（fraud proof）を提出することができます。

5. 詐欺証拠は、イーサリアムメインネット上で問題のある取引を再実行し、シーケンサーの提出結果と一致するかどうかを検証することによって得られます。
6. もし結果が一致しない場合、無効なトランザクションはロールバックされ、システムは前の有効な状態に戻ります。
7. ロールバックと状態回復:
   不正が真実であることが判明した場合、システムは無効なトランザクションをロールバックし、以前の有効な状態に戻します。

Boba Networkの脱退メカニズム：スタンダード脱退と高速脱退ブリッジ

Layer-2ソリューションでの主な課題は、効率的な資金引き出しメカニズムを実現し、ユーザーがLayer-2からLayer-1に資金を戻すことができるようにすることです。Boba Networkは、標準的な退出と高速退出ブリッジを使用してこのプロセスを処理します。

標準退出（スタンダードエグジット）

標準の退会手続きでは、ユーザーがBobaからイーサリアムに資産を引き出したい場合、引き出しリクエストを行う必要があります。しかし、7日間の不正証明期間のため、ユーザーは全期間を待たなければならず、資産がレイヤー1に戻るまでに時間がかかります。この遅延時間は、取引バッチ内のいかなる不正行為も検出し解決するための十分な時間を確保します。

手記：この終了方法は、ほとんどのオプティミスティックロールアップシステムのデフォルト方法です。トランザクションの安全性を保証できますが、即座に資金を受け取る必要があるユーザーにとっては不便かもしれません。

高速出口ブリッジ（Fast-Exit Bridge）

標準の退会中の遅延問題を解決するために、Bobaは高速退会ブリッジ（fast-exit bridge）を導入し、ユーザーは7日間の待機期間を回避して、流動性プロバイダーから即座に資金を入手することができます。

作業原理：

• 流動性プロバイダーは、ユーザーの資産を前払いし、レイヤー2から即座に引き出すことを可能にします。
• 報酬として、流動性提供者は少額の手数料を受け取り、詐欺証明期間が終了し、引き出しのLayer-1最終確認後に償還されます。
• この期間中、流動性プロバイダーは一定のリスクを負っており、不正取引が発覚すると、予め支払った資金に問題が生じる可能性があります。
  この方法は、ユーザーエクスペリエンスを大幅に向上させ、ユーザーにほぼリアルタイムの資金アクセスを提供すると同時に、システムの安全性と効率を確保しています。

ZK-Rollups とサイドチェーン（Sidechains）
Optimistic Rollups は Boba Network アーキテクチャの中核技術であるが、他の Layer-2 ソリューション（ゼロ知識 Rollups やサイドチェーンなど）と比較することも非常に重要です。

ZK-Rollups
ZK-Rollups とOptimistic Rollupsは、トランザクションの検証方法において根本的な違いがあります。ZK-Rollupsはすべてのトランザクションが有効であるという仮定ではなく、ゼロ知識証明を生成することによって各トランザクションの有効性を検証し、Layer-1 に提出する前に検証を完了します。この方法により、詐欺証明サイクルの必要性がなくなり、トランザクションをより迅速に確認することができます。ただし、ZK-Rollupsにはより高い計算コストがかかります。なぜなら、これらの暗号証明を生成するには大量の処理能力が必要だからです。

ZK-Rollupsは、プライバシーとトランザクション確認の速度の面で優位性を持っていますが、通常、Optimistic Rollupsよりも複雑で柔軟性に欠けており、特にEthereum dAppをLayer-2に移行したい開発者にとってはより困難です。

サイドチェーン
サイドチェーンは、EthereumなどのLayer-1ネットワークと並行して実行される、独立したブロックチェーンネットワークです。ロールアップとは異なり、サイドチェーンは独自の合意メカニズムと検証者を使用しており、これは彼らがEthereumのセキュリティを継承しないことを意味します。サイドチェーンは高いスループットと低い取引コストを提供できますが、明らかなセキュリティのトレードオフも存在します。サイドチェーンの検証者セットが攻撃を受けると、サイドチェーン全体がリスクにさらされます。一方、Bobaなどのロールアップは、Ethereumの最終性と詐欺証明に依存してセキュリティを保証しています。

Boba Networkは、最適ロールアップを使用して、注意深く設計されたLayer-2の拡張ソリューションを実現しました。これにより、イーサリアムの計算負荷を低減しながら、トランザクションが有効であるという仮定を保ち、分散化とセキュリティを維持します。

ハイライト

• 取引処理：Optimistic Rollupsはオフチェーンで複数の取引を処理し、それらをレイヤー1に提出して、Ethereumの負荷を軽減します。
• 妥当性の仮定: システムは、ZK-Rollups が各トランザクションを事前検証する方法とは異なり、無効であることが証明されない限り、トランザクションが有効であると想定します。
• 詐欺証明メカニズム：7日間の詐欺証明期間により、参加者は疑わしい取引に疑問を投げかけることができ、安全性を確保し、同時に検証の負荷を軽減します。
• HybridComputeの特徴：BobaのHybridComputeは、dAppがオフチェーンデータとAPIを活用して複雑な計算を行うことを可能にし、ブロックチェーンに負荷をかけません。
• 資産の退出メカニズム：Bobaは、標準と高速の退出オプションを提供し、ユーザーがLayer-2からLayer-1に資産を引き出すのを容易にし、流動性を向上させ、ユーザーエクスペリエンスを最適化します。