ブロックチェーン界隈でよく耳にする「zkEVM」という言葉。簡単に言うと、「Ethereum（EVM）と互換性を保ちながら、ZK（ゼロ知識証明）で処理を圧縮するLayer2技術」です。Ethereumのスケーリング問題を解決する手段として注目されており、2024年以降は複数のプロジェクトがメインネットを稼働させています。
この記事では、zkEVMの仕組みと特徴を初心者にもわかりやすく解説します。
Ethereumが抱えるスケーリング問題
zkEVMを理解するには、まずEthereumの課題を知る必要があります。Ethereumは世界中で利用される最大のスマートコントラクトプラットフォームですが、以下のような問題を抱えています。
まず「ガス代の高騰」です。Ethereumは需要が高まるとトランザクション手数料（ガス代）が急上昇し、少額の取引では手数料の方が高くなるケースもありました。次に「処理速度の遅さ」があります。Ethereumは1秒あたり約15〜30件のトランザクションしか処理できず（TPS）、需要が集中すると渋滞が発生します。
これらの問題を解決するために登場したのがLayer2（L2）スケーリングソリューションです。L2はEthereumの外でトランザクションを処理し、その結果だけをEthereumに記録することで、コストと速度の両方を改善します。
ZKとは何か？
ZKは「Zero-Knowledge Proof（ゼロ知識証明）」の略です。これは「情報の中身を明かさずに、その情報が正しいことを証明できる」という暗号技術です。
たとえば、あなたが成人であることを証明したい場合、通常は身分証明書を見せて生年月日を開示します。しかしゼロ知識証明を使えば、生年月日などの個人情報を一切明かさずに「成人である」という事実だけを証明できます。
ブロックチェーンの文脈では、「大量のトランザクションが正しく処理された」という事実を、個々のトランザクションの詳細を公開せずに証明するために使われます。
zkEVMの仕組み
zkEVMの動作は大きく3つのステップで説明できます。
ステップ1は「トランザクションのバッチ処理」です。L2上で多数のトランザクションをまとめて（バッチで）処理します。このとき、EthereumのEVM（Ethereum Virtual Machine）と互換性のある環境で実行されるため、既存のEthereumアプリをそのまま動かすことができます。
ステップ2は「ZK証明の生成」です。バッチ内のすべてのトランザクションが正しく実行されたことを証明する数学的な証明（ZK-SNARKやZK-STARKなど）を生成します。この証明の生成には計算コストがかかりますが、一度生成すれば検証は非常に高速です。
ステップ3は「Ethereumへの証明提出」です。大量のトランザクションデータの代わりに、コンパクトな証明のみをEthereumメインネットに提出します。Ethereumはこの証明を検証することで、L2上の処理が正しかったと確認できます。
Optimistic Rollupとの違い
zkEVMとよく比較されるのが、ArbitrumやOptimismが採用する「Optimistic Rollup」です。
Optimistic Rollupは「基本的に正しいと仮定し、不正があれば後で指摘する」という仕組みです。そのため、L2からL1への資金引き出しには通常7日間の「チャレンジ期間」が必要です。一方、zkEVMは数学的証明によって即座に正確さを証明できるため、引き出し時間が大幅に短縮されます。ただし、ZK証明の生成には高い計算コストが必要という点がデメリットとして挙げられます。
主なzkEVMプロジェクト
現在、複数のプロジェクトがzkEVMを実装・運用しています。
「zkSync Era」はMatter Labsが開発したzkEVMで、2023年にメインネットをローンチしました。EVM互換性を重視しており、多くのEthereumアプリがそのまま移行できます。「Polygon zkEVM」はPolygonが開発したzkEVMで、既存のEthereumツールやウォレットとの高い互換性を特徴とします。「Scroll」はEthereumコミュニティと密接に連携しながら開発を進めるzkEVMプロジェクトで、Ethereumとの完全な互換性を目指しています。
まとめ
zkEVMは、ZK（ゼロ知識証明）技術によってEthereumのスケーリング問題を解決する次世代のLayer2ソリューションです。高速かつ低コストなトランザクション処理を実現しながら、Ethereumのセキュリティをそのまま引き継ぐという強みがあります。
Ethereumエコシステムの拡大とともに、zkEVMはDeFi、NFT、ゲームなど幅広いユースケースの基盤として普及していくことが期待されています。暗号資産や分散型アプリケーションに関心のある方は、ぜひzkEVMの動向に注目してみてください。