zkEVM の進化：Ethereum スケーリングにおける互換性とパフォーマンスのバランス
2022 年、ヴィタリック・ブテリンは、その後の 4 年間のイーサリアムのスケーリングを決定づける単純な問いを投げかけました：より高速なゼロ知識証明のために、どれだけのイーサリアム互換性を犠牲にできるか？ 彼の回答は、zkEVM の 5 つのタイプによる分類体系という形で示され、それ以来、これらの重要なスケーリング・ソリューションを評価するための業界標準となっています。
2026 年へと時を移すと、その答えはもはや単純ではありません。 証明時間は 16 分から 16 秒へと激減しました。 コストは 45 倍低下しました。 複数のチームが、イーサリアムの 12 秒のブロック時間よりも速い、リアルタイムの証明生成を実証しています。 しかし、ヴィタリックが指摘した根本的なトレードオフは依然として残っており、それを理解することは、構築先を選択するすべての開発者やプロジェクトにとって不可欠です。
ヴィタリックによる分類：タイプ 1 からタイプ 4 まで
ヴィタリックのフレームワークは、zkEVM を完全なイーサリアム等価から、証明効率の最大化までのスペクトラムに沿って分類します。 タイプの数字が大きくなるほど、証明は高速になりますが、既存のイーサリアム・インフラとの互換性は低くなります。
タイプ 1：完全なイーサリアム等価
タイプ 1 の zkEVM は、イーサリアムについて何も変更しません。 イーサリアム L1 が使用するものと全く同じ実行環境（同じオプコード、同じデータ構造、すべて同じもの）を証明します。
メリット：完璧な互換性。 イーサリアムの実行クライアントがそのまま動作します。 すべてのツール、すべてのコントラクト、すべてのインフラが直接移行可能です。 これは、最終的にイーサリアムが L1 自体をよりスケーラブルにするために必要としているものです。
デメリット：イーサリアムはゼロ知識証明のために設計されたものではありま せん。 EVM のスタックベースのアーキテクチャは、ZK 証明の生成において極めて非効率であることで知られています。 初期のタイプ 1 の実装では、1 つの証明を生成するのに数時間を要しました。
主要プロジェクト：Taiko は、イーサリアムのバリデータを使用してシーケンシングを行うベースド・ロールアップ（Based Rollup）としてタイプ 1 の等価性を目指しており、他のベースド・ロールアップとの同期的コンポーザビリティを可能にします。
タイプ 2：完全な EVM 等価
タイプ 2 の zkEVM は完全な EVM 互換性を維持しますが、証明の生成を改善するために、ステートの保存方法やデータ構造の構成といった内部表現を変更します。
メリット：イーサリアム向けに書かれたコントラクトは、修正なしで動作します。 開発者体験は同一のままであり、移行の摩擦はゼロに近づきます。
デメリット：ブロックエクスプローラーやデバッグツールに修正が必要になる場合があります。 ステート証明の仕組みがイーサリアム L1 とは異なります。
主要プロジェクト：Scroll と Linea はタイプ 2 の互換性を目標としており、トランスパイラやカスタムコンパイラを使用せずに、VM レベルでほぼ完璧な EVM 等価性を実現しています。
タイプ 2.5：ガス代が変更された EVM 等価
タイプ 2.5 は現実的な妥協案です。 zkEVM は EVM 互換を維持しますが、ゼロ知識証明において特にコストのかかる操作のガス代を引き上げます。
トレードオフ：イーサリアムにはブロックごとのガスリミットがあるため、特定のオプコードのガス代を上げることは、1 ブロックあたりに実行できるそれらのオプコードが少なくなることを意味します。 アプリケーションは動作しますが、特定の計算パターンは法外に高価になります。
タイプ 3：ほぼ EVM 等価
タイプ 3 の zkEVM は、証明の生成を劇的に向上させるために、特定の EVM 機能（多くの場合、プリコンパイル、メモリ処理、またはコントラクトコードの処理方法に関連するもの）を犠牲にします。
メリット：証明の高速化、低コスト、パフォーマンスの向上。
デメリット：一部のイーサリアム・アプリケーションは、修正なしでは動作しません。 開発者は、サポートされていない機能に依存するコントラクトを書き直す必要があるかもしれません。
現実的な状況：実際には、どのチームもタイプ 3 に留まることを望んでいません。 これは、タイプ 2.5 またはタイプ 2 に到達するために必要な複雑なプリコンパイルのサポートを追加するまでの、移行段階であると理解されています。 Scroll と Polygon zkEVM はどちらも、互換性の階段を上る前にタイプ 3 として運用されていました。
タイプ 4：高級言語互換
タイプ 4 のシステムは、バイトコードレベルでの EVM 互換性を完全に放棄します。 その代わりに、Solidity や Vyper を、効率的な ZK 証明のために特別に設計されたカスタム VM にコンパイルします。
メリット：最も高速な証明生成。 最低のコスト。 最大のパフォーマンス。
デメリット：コントラクトの挙動が異なる場合があります。 アドレスがイーサリアムのデプロイメントと一致しない可能性があります。 デバッグツールは完全に書き直す必要があります。 移行には慎重なテストが必要です。
主要プロジェクト：zkSync Era と StarkNet はタイプ 4 のアプローチを代表しています。 zkSync は Solidity を ZK に最適化されたカスタムバイトコードに変換（トランスパイル）します。 StarkNet は、証明可能性のために設計された全く新しい言語である Cairo を使用します。
パフォーマンス・ベンチマーク：2026 年の現状
ヴィタリックの元の投稿以来、数値は劇的に変化しました。 2022 年には理論上だったものが、2026 年には本番環境の現実となっています。
証明時間
初期の zkEVM では、証明の生成に約 16 分を要していました。 現在の実装では、同じプロセスを約 16 秒で完了します。 これは 60 倍の向上です。 複数のチームが、イーサリアムの 12 秒のブロック時間よりも短い、2 秒未満での証明生成を実証しています。
イーサリアム財団は野心的な目標を掲げています：10 万ドル未満のハードウェアと 10 kW の消費電力を使用して、メインネットのブロックの 99% を 10 秒未満で証明することです。 複数のチームが、すでにこの目標に近い能力を実証しています。
トランザクションコスト
2024年3月の Dencun アップグレード（「ブロブ」を導入した EIP-4844）により、L2 手数料が 75～90% 削減され、すべてのロールアップのコスト効率が劇的に向上しました。現在のベンチマークは以下の通りです：
| プラットフォーム | トランザクションコスト | 備 考 |
|---|---|---|
| Polygon zkEVM | $0.00275 | フルバッチあたりのトランザクション単価 |
| zkSync Era | $0.00378 | トランザクションコストの中央値 |
| Linea | $0.05-0.15 | 平均的なトランザクション |
スループット
実際のパフォーマンスは、トランザクションの複雑さに応じて大きく異なります：
| プラットフォーム | TPS（複雑な DeFi） | 備考 |
|---|---|---|
| Polygon zkEVM | 5.4 tx/s | AMM スワップのベンチマーク |
| zkSync Era | 71 TPS | 複雑な DeFi スワップ |
| 理論値 (Linea) | 100,000 TPS | 高度なシャーディング実装時 |
これらの数値は、ハードウェアアクセラレーション、並列化、およびアルゴリズムの最適化が成熟するにつれて、今後も向上し続けるでしょう。
市場の採用状況：TVL と開発者の動向
zkEVM の状況は、タイプのスペクトルにおいて異なる立ち位置を示すいくつかの明確なリーダーを中心に集約されています：
現在の TVL ランキング（2025年）
- Scroll: TVL 7億4,800万ドル、最大の純粋な zkEVM
- StarkNet: TVS 8億2,600万ドル
- zkSync Era: TVL 5億6,900万ドル、270 以上の dApp がデプロイ済み
- Linea: TVS 約9億6,300万ドル、日次アクティブアドレス数が 400% 以上成長
レイヤー 2 エコシステム全体の TVL は 700 億ドルに達しており、証明コストの低下に伴い、ZK ロールアップが市場シェアを拡大させています。
開発者採用の兆候
- 2025年に新しく作成されたスマートコントラクトの 65% 以上がレイヤー 2 ネットワークにデプロイされました。
- zkSync Era は約 19 億ドルのトークン化された現実資産（RWA）を惹きつけ、オンチェーン RWA 市場シェアの約 25% を獲得しました。
- 2025年のレイヤー 2 ネットワークにおける 1 日あたりの推定トランザクション数は 190 万件に達しました。
実践における互換性とパフォーマンスのトレードオフ
理論的な分類を理解することは有用ですが、開発者にとって重要なのは実務上の影響です。
タイプ 1-2：移行の摩擦ゼロ
Scroll や Linea（タイプ 2）の場合、移行に伴うコードの変更は、ほとんどのアプリケーションで文字通りゼロです。同じ Solidity バイトコードをデプロイし、同じツール（MetaMask、Hardhat、Remix）を使用し、同じ動作を期待できます。
最適： シームレスな移行を優先する既存の Ethereum アプリケーション、監査済みの実績あるコードを変更せずに維持する必要があるプロジェクト、大規模なテストや修正のためのリソースが限られているチーム。
タイプ 3：慎重なテストが必要
Polygon zkEVM や同様のタイプ 3 実装では、ほとんどのアプリケーションが動作しますが、エッジケースが存在します。特定のプリコンパイルの動作が異なったり、サポートされていなかったりする場合があります。
最適： テストネットでの徹底的 な検証にリソースを割けるチーム、特殊な EVM 機能に依存していないプロジェクト、完全な互換性よりもコスト効率を優先するアプリケーション。
タイプ 4：異なるメンタルモデル
zkSync Era や StarkNet の場合、開発体験は Ethereum とは大きく異なります。
zkSync Era は Solidity をサポートしていますが、それをカスタムバイトコードにトランスパイルします。コントラクトはコンパイルされ実行されますが、細部で挙動が異なる場合があります。アドレスが Ethereum のデプロイメントと一致することは保証されません。
StarkNet は Cairo を使用しており、開発者は全く新しい言語を学ぶ必要があります。ただし、これは証明可能な計算のために特別に設計された言語です。
最適： 既存のコードによる制約がない新規（Greenfield）プロジェクト、最大限のパフォーマンスがツールの学習コストを正当化するアプリケーション、専門的なツールやテストに投資する意欲のあるチーム。
セキュリティ：譲れない制約
Ethereum 財団は 2025年に、zkEVM 開発者に対して明確な暗号学的セキュリティ要件を 導入しました：
- 100 ビットの証明可能なセキュリティ: 2026年5月まで
- 128 ビットのセキュリティ: 2026年末まで
これらの要件は、基盤となる暗号技術が盤石でなければ、どれだけ証明が速くても意味がないという現実を反映しています。各チームは、タイプの分類に関わらず、これらのしきい値を満たすことが期待されています。
セキュリティへの注力により、一部のパフォーマンス向上は鈍化しました（Ethereum 財団は 2026年まで速度よりもセキュリティを明示的に選択しました）。しかし、これによりメインストリームでの採用に向けた基盤は強固なものとなっています。
zkEVM の選択：意思決定フレームワーク
タイプ 1-2 (Taiko, Scroll, Linea) を選ぶべきケース：
- 実戦で検証済みの既存コントラクトを移行する場合
- 監査コストが懸念事項である場合（再監査が不要）
- チームが Ethereum ネイティブであり、ZK の専門知識が ない場合
- Ethereum L1 とのコンポーザビリティ（構成可能性）が重要な場合
- 他のベースド・ロールアップ（Based Rollups）との同期的な相互運用性が必要な場合
タイプ 3 (Polygon zkEVM) を選ぶべきケース：
- 互換性とパフォーマンスのバランスを取りたい場合
- テストネットでの徹底的な検証に投資できる場合
- コスト効率が優先事項である場合
- 特殊な EVM プリコンパイルに依存していない場合
タイプ 4 (zkSync Era, StarkNet) を選ぶべきケース：
- 移行の制約なくゼロから構築する場合
- 最大限のパフォーマンスがツールへの投資を正当化する場合
- ユースケースが ZK ネイティブな設計パターンの恩恵を受ける場合
- 専門的な開発リソースがある場合
今後の展望
タイプの分類は固定されたものではありません。Vitalik Buterin 氏は、zkEVM プロジェクトは「高い番号のタイプから簡単に開始し、時間の経過とともに低い番号のタイプへ移行できる」と述べています。実際、タイプ 3 としてローンチしたプロジェクトが、プリコンパイルの実装を完了させることでタイプ 2 へと進化している例が見られます。
さらに興味深いことに、Ethereum L1 自体が ZK フレンドリーになるような変更を採用すれば、タイプ 2 やタイプ 3 の実装は自らのコードを変更することなくタイプ 1 になる可能性があります。
最終的な到達点はますます明確になっています。ハードウェアアクセラレーションとアルゴリズムの改善によってパフォーマンスの差が埋まるにつれ、証明時間は短縮し続け、コストは下がり、タイプ間の区別は曖昧になっていくでしょう。重要なのは「どのタイプが勝つか」ではなく、「スペクトル全体がいかに早く実用的な同等性に収束するか」です。
現時点では、このフレームワークは依然として価値があります。zkEVM が互換性とパフォーマンスのスペクトルのどこに位置するかを理解することは、開発、デプロイ、運用の過程で何を期待すべきかを教えてくれます。その知識は、Ethereum の ZK パワードな未来を構築するあらゆるチームにとって不可欠です。
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