昨年8月にリリースされましたZeth, 最初のType-1 zkEVMは、RISC Zero zkVMを使用して構築されました。これにより、開発者はEVMの実行をZKに確約することができました。そして今年5月にZethをアップグレードしましたOptimistic rollupsのサポートをサポートするOptimism FoundationのRFP、開発者がゼロ知識でロールアップ派生を祝福する妥当性証明を生成できるようになりました。

今日、私たちは、オプティミスムのバックアップを備えた最初の実装を持つハイブリッドZKロールアップに楽観的なロールアップをアップグレードするためのソフトウェアスイートであるカイルアを発表していますコナロールアップステート遷移エンジン。 Kailuaは、zkVMでKonaを変更せずに透明に実行するだけでなく、独自の革新的な障害証明ゲームを導入し、担保要件と最終的な遅延を減らすことで、現在の紛争解決の最先端を進化させています！

カイルア

ハワイのコナ地区の町と混同しないでくださいが、Kailuaは、長い対話型の故障証明システムから短い非対話型のZK故障証明に移行するためのツールと契約のスイートです。RISC Zero zkVMを使用して生成されます。主なコンポーネントは次のとおりです:

1. ZKにおける紛争のための契約のセットであり、現在はOP Stackロールアップにのみ対応しています。
2. ZKフォルトプルーフに自動的にロールアップを移行するためのCLIツール。
3. ZKゲームのルールに従ってロールアップ状態を進める状態提案者エージェント
4. ZKにおける状態遷移の障害を挑戦し証明するロールアップ検証エージェント。

注意：Kailuaを使用するために必要な最小のOPスタックバージョンはV1.4です。なぜなら、廃止予定のL2OutputOracleコントラクトの代わりにDisputeGameFactoryコントラクトを活用しているからです。

Kailuaはコアロールアップの問題を解決します

Kailuaのディスピュートゲームは、オプティミスティックロールアップパラダイムとゼロ知識証明を組み合わせた革新的なハイブリッドシステムで、セキュリティとパフォーマンスを向上させ、運用コストと確定遅延を削減します！ これは以下の表にまとめられています：

証明コストを節約できます

ZKロールアップとは異なり、カイルアのハイブリッドパラダイムは、ロールアップが常に証明コストや時間を心配することなく正常に動作し、また証明に追加のコストが発生することなく、ユーザーを負担から解放することを可能にします。このような場合、追加のコストは無視できないほどに蓄積されます。

• ユーザーのトランザクション手数料を補助するロールアップは、追加の費用を望まないかもしれません。
• 頻繁に空のブロックを経験するロールアップは、追加された証明負担が持続不可能である可能性があります。
• 非常に低いブロック時間を持つロールアップは、上記の両方の問題を悪化させます。
• カスタムプリコンパイルコントラクトを使用したロールアップには、高速な検証のために追加の特殊なエンジニアリング作業が必要です。

Kailuaの新しいデザインでは、ZKを使用して紛争を解決するための費用は、不正な当事者、つまり問題提起者または検証者によって完全に負担されます！

参加要件を下げます

Kailuaを使用したロールアップは、証明のワークロードを外部委託する際でも安全にセキュリティを維持できます！これは、Kailuaの検証者が、それらを正当化する証明を計算する前に、ロールアップの安全性を確保するために必要なチャレンジトランザクションを発行できるためです。したがって、これは、潜在的に複雑で高価な証明インフラを設定することを心配する代わりに、Kailuaハイブリッドロールアップは、分散型の証明市場インフラに依存できるということを意味します。RISC Zeroの無限必要な時には安全性とライブネスの保証付きで彼らの証明要求を行います！

既存のロールアップ担保コストを削減します

ZKロールアップと比較して、Kailuaは実行オペレーションコストを削減しますが、さらに良くなります！Kailuaは、提案/チャレンジの数に関して“線形”から定数にまでロールアップを実行するために必要な担保コストを削減します！つまり、長い確定期間でも、システムのセキュリティとライブネスを維持するために正直な参加者によって必要とされる最小の担保が、数万から数百（USDで）まで桁違いに削減できることを意味します！

ELI5: カイルアフォルトプルーフゲーム

まず、現在のロールアップの紛争ゲームの核となるメカニズムを振り返りましょう。Truebitのバイセクションゲームは、繰り返しのチャレンジ-レスポンスのやり取りを通じて、長時間の決定論的計算の結果に関する紛争を解決する能力を導入しました。このメカニズムは、楽観的ロールアップのセキュリティの基盤となっており、セカンドレイヤーの台帳の整合性を確保するための時間的な機会を提供しています。時間的な感度はロールアップの活性を確保しますが、正直なプレイヤーはバイセクションゲームでの動きを時間通りに行わないか、不正なプレイヤーほど多くのゲームインスタンスをプレイするための十分な資金を持っていないかもしれません。しかし、その基盤となる暗号的な仮定は最小限であり、非常に実用的な選択肢となっています。

ファイナリティの遅延

ディセクションベースの紛争ゲームのプレイルールには、プレイヤーに与えられるいくつかの種類の「タイムアウト」期間が含まれています。最も注目すべき2つは次のとおりです:

1. 最終的な結果が確定し、二分されなくなる前のタイムアウト
2. オープンディスピュートが解決される前のタイムアウトで、プレーヤーはもはや参加できません。

これらの2つのタイムアウトは、一般的に「最終期間」と呼ばれるものに貢献しています。現在の設計では、攻撃者は自身の担保を犠牲にして後者のタイムアウトを何度もトリガーすることができ、防御者のリソースを枯渇させる可能性さえあります。この攻撃ベクトルは、Arbitrumを含むロールアップのセキュリティにおいて中心的な役割を果たしており、現在、新しい紛争プロトコルを採用しています（ボールド) that aims to provably set a constant upper-bound of ~6.3 days on the timeout for open disputes.

ネタバレ：Kailuaはこのタイムアウトを最長1時間に短縮します！さらに、リソース枯渇攻撃の可能性を排除します！

汎用ZKを入力してください

ゼロ知識証明は、バイセクションゲームの代わりに非対話型のメカニズムとして使用でき、ロールアップの状態に関する紛争を解決するために使用されます。このワンショット性質により、紛争解決に割り当てられる時間は、単一のブロックを証明するために必要な時間に大幅に短縮される可能性があります!

ハイブリッドは両方の世界のベストです

このようなメカニズムの変更は合理的に聞こえるかもしれませんが、楽観的な紛争ゲームにZKを導入するにはまだ最適ではありません！提案されたロールアップ状態が無効であることを証明するために証明を要求するだけでなく、楽観的な設定でも有効性を証明するためにzk証明を活用することもできます！証明の双対性を考慮して、カイルアは提案に異議を唱える意図を示すだけで、提案の確定を防ぎ、異議を唱える者または提案者を反論するための故障または有効性証明が提出されるまで、それらの行動をプレイから削除します。その結果、カイルアはロールアップが後のタイムアウトよりも短くなる可能性のある証明時間を心配する必要がなくなります。

担保要件が少ない（はるかに少ない）

しかし、Kailuaは、インタラクティブなチャレンジ/レスポンストランザクションによる長いファイナリティ遅延をなくすだけでなく、ロールアップを維持するために必要な担保の多くをなくします。二分ゲームのプレイヤーは、プレイするゲームの各インスタンスで別々の担保を賭ける必要があります。これは主に、プレイヤーが単に時間通りに応答しなかったためにゲームインスタンスで負ける可能性があるという事実によるものです。驚くべきことに、カイルアはZK紛争でこの制限を克服しています!カイルアでは、プレイヤーが提案に異議を唱え、その提案が後で有効であることが証明された場合、カイルアはそのプレイヤーが不正であることが証明されたため、そのプレイヤーを失格にします!この単純な変更により、チャレンジャーは、チャレンジやゲームごとに個別の担保を用意するのではなく、チャレンジャーの役割を引き受けるために担保を差し出し、必要な数のチャレンジを発行するだけで済みます。驚くべきことに、同じ担保削減は、システムをスパムする可能性のある裕福な提案者による攻撃を恐れることなく、同じ推論により、提案者にも安全に適用されます。

ガスから煙まで

ただし、これほど多くの利点が無料で得られることはめったにありません。楽観的なロールアップと比較すると、このハイブリッド設計では、解剖ゲームに必要なインタラクションを取り除くために必要なデータ公開コストが加算されます。Kailua は、ZK ロールアップでの完全な証明のコストと比較して、この DA コストのオーバーヘッドが無視できるように設計されているため、Kailua のトランザクションあたりのコスト オーバーヘッドは TPS に反比例します。

Kailuaロールアップで、課題/証明がKロールアップブロックのシーケンスに関連する場合、Kailuaの提案者は、ロールアップをNブロック進める状態遷移を提案する際に、「チェックポイントデータ」として最大N/Kのハッシュを公開する必要があります。 Kは、すべての課題/証明でカバーされる非空ブロックの数であり、紛争コストを決定する設定可能なパラメータです。 N/Kで最大と言うのは、提案に多くの空のブロックがある場合、必要なチェックポイントの数を大幅に削減できるためです。

比較的アクティブなロールアップで空きブロックが非常に少ない場合、上記のオーバーヘッドは無視できるものであり、ブロックごとに追加の32/Kバイトのみを公開する追加コストになります。たとえば、Optimismのメインネットの場合、K=1の場合、これは2時間15分ごとに1つのブロブを公開することに相当し、これは〜OPメインネットの既存の提案率、そして非常に下記ですその期間のDAコスト現在のTPSと1つのブロブあたりの$3のコストでは、1つのトランザクションあたり$0.0001未満です！

しかしながら、非常に低いブロック時間のためにブロックスペースの利用率が低いロールアップの場合、単純に N/K ハッシュを公開するオーバーヘッドは非現実的となる可能性がありますが、カイルアは単純ではありません！ この場合、チェックポイントを作成する条件には、チェックポイントがカバーできる空のブロックの最大数を示す第二のパラメータ E を使用できます。 32バイトのチェックポイント（ブロック/ステートハッシュ）は、最大 E 個の空のブロックまたは K 個の空でないブロックを含むブロックのシーケンスをカバーするために必要となります。 幸いなことに、E は、空のブロックを証明するコストがどれだけ安いかによって、K よりもはるかに大きな数である可能性があります。

Using Kailua Today

Kailuaは現在急速な開発が行われており、テスト環境にのみ適しており、本番での使用は適していません。新機能の追加、コストとパフォーマンスの最適化、およびより多くのロールアップスタックのサポートを可能にすることで、Kailuaを改善し、進化させていきます！KailuaはRISC Zeroの下で公開された完全なオープンソースプロジェクトですGithub.

簡単です！

Kailua CLIを使用すると、わずか数回のコマンドでローカルOP devnetを簡単にデプロイし、ZK fault proofsを使用するようにアップグレードできます。その後、CLIを使用して提案者と検証者を起動し、通常通りにローカルdevnetとやり取りすることができます。障害が発生した場合の実際の紛争ゲームをテストしたい場合は、CLIを使用して通常とは異なる方法で対話し、いくつかの誤った提案を誘発し、RISC Zero zkVMを使用して検証者が挑戦し、それらを打ち倒す様子を見ることができます。

実用的です

最後に、これはいくつかの注意事項を伴うOP Mainnetのベンチマークを示す表です。

1. これらの数字はZethとは異なります。なぜなら、基礎となる派生および実行エンジンは、OptimismのKonaに完全に基づいており、いくつかの高レベルの抽象化を考慮して設計されているため、RISC Zero zkVMへの適応のための計画された最適化に役立つでしょう。
2. 各証明は、単一のL2ブロックの派生と実行のためです。複数のブロックのシーケンスを一括証明すると、データの派生コストを共有することで、ブロックごとのサイクル数をかなり小さくすることができます。データの派生コストは比較的に大きいです。
3. 我々はまもなくzkVMと統合される暗号アクセラレータのラインナップを持っており、これによりカイルアのサイクルコストが大幅に削減されます。

op-zethと比較してサイクル数がほぼ4倍増加したにも関わらず、この表の取引ごとの証明コストは、RISC Zero proverの改良により2〜5倍改善されています。

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