Zcash のスケーリングロードマップを詳解：5 つの主要技術アップグレードがどのようにしてそれを高スループットプライバシーコインへと進化させるのか？

著者：William M. Peaster（Bankless シニアアナリスト）

編訳：TechFlow

TechFlow解説：パブリックチェーン分野の長期的な進化において、スケーラビリティは常にすべてのプライバシーブロックチェーンが乗り越えにくい技術的な聖杯であり続けています。オンチェーン分析ツールとAI追跡技術の爆発的な進化に伴い、完全な透明な台帳上のユーザー資金および取引プライバシーはほぼ侵食され尽くしていますが、ネイティブなゼロ知識プライバシー計算は、重いフルノード検証負荷と状態膨張のため、長年にわたりスループットボトルネックに陥り続けています。

今週（11月5日〜6日）に迎える画期的なNU7ネットワークアップグレードを目前に控え、Zcash共同創設者のSean Bowe氏とコアプロトコルコントリビューターのDev Ojha氏が、過去2年間の体系的な拡張ロードマップを初めて完全に明らかにしました。彼らはブロック生成間隔を75秒から25秒に大幅に短縮するだけでなく、AI演算リソースのコスト低下によって実用化が進む準同型暗号を利用したPIRプライバシー検索、Tachyon再帰証明の集約、ステートレスノード圧縮技術を組み合わせて、50,000 TPSの高並行処理目標へ向け踏み込みます。TechFlowが本記事を全面編訳し、プライバシーパブリックチェーンにおける次世代の核心的な技術的突破を詳しく解説します。

今週より正式に導入されるブロック生成間隔の短縮から、まだホワイトボード上の構想段階にあるプライベートRPC課金システムに至るまで、以下がZcash開発者チームによる最新のBanklessポッドキャストで系統的に公開された完全なロードマップです。

スケーラビリティは常にプライバシーパブリックチェーンが夢見る聖杯です。幸いにも、Zcashコミュニティにとって、コア開発者は秘密保持ZEC支払いの規模を拡大するための体系的なプランをすでに策定しています。さらに注目すべきは、この目標への第一歩となるアップグレードが今週正式に実装されることです。

最新のBanklessポッドキャスト番組「完全版 Zcash ロードマップ」にて、Zcash共同創設者のSean Bowe氏とプロトコルコアコントリビューターのDev Ojha氏は、司会のDavid Hoffman氏と深く議論を交えました。彼らはZcashの現在の秒間約60KBのスループットを、Ojha氏が設定した長期目標である秒間50,000トランザクション（つまり秒間100MBスループット、最大166,500%の驚異的な拡張比率）へと段階的に引き上げる方法を詳しく分解して解説しました。

本稿では、このビジョンの中核となる流れを素早く把握し、このロードマップを支える5つの基盤的アップグレードを整理します。

図：Zcashの長期的なネットワークパフォーマンスとスループット拡張ステップを示す図

ブロック生成の高速化

9月にNU7のスケジュールが確定した際に指摘した通り、Zcashの第9回主要ネットワークアップグレードにより、ブロック生成間隔は75秒から25秒に大幅に短縮されます。NU7の有効化ブロック高さは、UTC時間11月5日〜6日の夜にかけて正式に到達すると見込まれています。

Ojha氏の説明によれば、ブロックサイズを現状のまま維持することで、この変更によりチェーンの帯域幅は直接的に約3倍増となり、秒間約180KBに達します。さらなる改善として、彼は他のブロックチェーンで既に成熟している技術的手法の活用を示唆しています。例えば、エラースプレージングコード（ブロックを冗長なデータチャンクに分割し、ノードが全データをダウンロードせずにブロックを復元できるようにする仕組み）や、ノード間でのより効率的なGossip通信メカニズムなどです。

特筆すべきは、Zcashがこの取り組みを進める一方で、ワークロード証明（Proof of Work）メカニズムを一貫して堅持している点です。Ojha氏はこの試みを、「史上初となる高スループットのProof of Workネットワーク構築」と称賛しています。

ただし、ここで考慮すべき客観的な特性もあります。マイニングには本質的なランダム性が伴うため、平均25秒のブロック生成ペースにおいて、約1%のブロックは約250ミリ秒という極めて短い時間で生じ、一方でもう約1%のブロック生成には110秒以上かかることになります。

アップグレード状況：ブロック生成の高速化は今週NU7アップグレードと共に正式に公開されます。より難易度の高いスループット向上の作業については、Ojha氏が「今後2年以内」の最重要課題と位置づけています。

PIRプライバシー検索ウォレット

Ojha氏が述べたように、「真に難しい問題は、『自分がどのくらいのお金を受け取ったか』をどうやって知るのかということです。」

Zcashのシールドアドレスシステム下では、外部の観察者が誰が誰にお金を送金したかを一切知り得ません。これはつまり、あなたのウォレットがEthereumのウォレットのように、サーバーに対して自分のアカウント残高を直接照会することができないことを意味します。

これまでの歴史において、Zcashウォレットはチェーン上の全トランザクションをダウンロードし、ローカルで一つずつ照合して自分が関与するものを特定する必要がありました。もしブロックチェーンのスループットが秒間100MBに達した場合、各エンドポイントが全トランザクションをダウンロードする原始的な方式は確実に破綻します。

まさにプライベート情報検索（PIR）が力を発揮する場面です。この新たなパラダイムでは、端末側のウォレットがチェーンデータを保存するサーバーに対し、暗号化された照会リクエストを送信します。ホモモーフィック暗号技術（平文に変換することなく、暗号化したデータ上で直接数学演算を行う技術）を活用することで、サーバーはユーザーが何を照会したかを完全に知らずに、正確な照会結果を返すことができます。

興味深いことに、現在急速に進んでいるAIブームこそが、このプライバシー技術を現実のものとする鍵となった重要な要因です。Ojha氏は説明します。この特定のタイプのPIRは最終的には超大規模な行列ベクトル乗算演算に帰着し、それはまさにGPUがAI演算競争の中で極めて安価かつ高速化された数学的領域なのです。

公平を期して言えば、司会のDavidも会話の中で合理的な疑問を提示しました。「サーバーに対して照会を送るということは、信頼できる仲介者を導入することに他ならないのではないでしょうか。」これに対しOjha氏は、PIRの動作メカニズムはEthereumエコシステム内のRPCノードと全く同様だと応答しました。誰でも自由に独自のサービスノードを構築することが可能であり、ウォレットクライアントも複数の異なるプロバイダー間でシームレスに切り替えることができます。

アップグレード状況：既に実務環境で活用されています。Bowe氏は、Zcashが最近実施したホルダーによるオンチェーンガバナンス投票においてPIR技術を採用したと明らかにし、これが暗号通貨業界の歴史における先駆的な取り組みであると評価しています。

Tachyon証明集約

TachyonはBowe氏が直接率いる暗号基盤の再構築プロジェクトであり、システムの現在の二つの主要なボトルネック解決に特化して進められています。最も優先されるのは証明計算のボトルネックで、現在のアーキテクチャではフルノードが各シールドトランザクションのゼロ知識証明を個別に検証する必要があるためです。

この障害を突破するため、Tachyonは再帰ゼロ知識証明（Recursive SNARKs：一つの証明で他の証明を検証する技術）の研究開発を進めており、膨大な証明をパッケージ化して集約します。この技術によりフルノードの検証負荷は大幅に軽減され、大量の独立した証明を順次検証する代わりに、どこかで一つの集約されたZKPのみを検証すればよくなります。

注目に値するのは、このシステムがデプロイされ稼働すれば、即時に少なくとも5倍のスケーリングパフォーマンス向上をもたらす点です。この論理がかなり親しみを感じるとしたら、それは確かにその通りです。David氏はTachyonの証明集約作業をEthereum上でのZK Rollupによるトランザクションバッキングメカニズムに例えていますが、それに対しOjha氏もEthereumが生産環境で再帰証明の実装を先陣切った先駆的貢献を率直に高く評価しています。

アップグレード状況：積極的な開発中です。TachyonのコードはZakuraフルノード背後の基礎暗号プロトコルスタックに統合されており、現時点ではメインネットでは有効化されておらず、公式な一般公開時期についての発表はまだありません。

ステートレスブロックチェーン

Tachyonプロジェクトの第二の重点は、状態肥大化（State Bloat）の問題解決にあります。ユーザーがシールドZECを使用するたび、ネットワークはヌリファイア（Nullifier：同一資金の二重 spender を防ぐための一意のタグ）を記録します。定期的に履歴データをクリーンアップできる透明な台帳とは異なり、プライバシーブロックチェーンはこの継続的に増加する無効化リストを永久的に保存し続けなければなりません。

Tachyonもまた、この巨大な状態データの極限圧縮に取り組んでいます。Ojha氏によると、将来のフルノードは直近約1ヶ月分のアクティブなリアルタイム状態のみを保持すればよく、それ以前の歴史的データは必要に応じてユーザーが安全にアクセスできる構造へと変わります。Bowe氏はこの革新的な技術を、暗号学者であるIan Miers氏との共著論文に基づくものだと紹介しています。

明確にしておかなければならないのは、Ojha氏が非常に率直に指摘している通り、「毎秒5万TPSの限界性能をラズベリーパイに詰め込むことは不可能だ」という点ですが、この極限壓縮された規模下では、フルノードを実行するために数百GBのストレージ容量が必要となるだけであり、数十PBあるいは上百PBに及ぶストレージ災害へは決して発展しません。

アップグレード状況：現在、Tachyonプロジェクトの中核モジュールとして積極的な開発段階にあります。

プライベートRPCサブスクリプションモデル

最後のアップグレード項目は経済メカニズムの設計に主眼が置かれており、前述の技術ロードマップの中でも最も初期の構想段階にあるものです。

EthereumやSolanaのエコシステムでは、MetaMaskやPhantomなどのウォレット開発企業がRPCサーバーの運用資金を出資しています（ユーザーのウォレットにチェーンデータを供給する基幹インフラの役割を果たします）。その理由の一つは、ユーザートラフィックを通じて商業的な収益化が可能だからです。しかしながら、Zcashはユーザーを追跡しないため、現状では極めて少数のボランティア事業者が無償でこのデータサポートを提供しているだけに依存しています。

システムが長期的に「利他的行為に頼り続ける」形で維持困難になることを避けるため、Ojha氏はプライベートサブスクリプション課金モデルを考案しました。ユーザーは事前に費用を支払うことで、例えば月間1,000回の照会枠を購入できます。ウォレットはこの利用枠をワンタイムクレデンシャルトークンに変換し、その後照会ごとにトークンを消費します。その基盤には、Zcashが二重支払いを防止するために使用しているのと同じ暗号学的メカニズムが採用されています。

したがって、このパラダイム下では、RPCサービスプロバイダーはユーザーが有効なサブスクリプション認証情報を保有しているかどうかを正確に検証しつつ、実際にどの特定のサブスクライバーが照会を発行したのかを完全に特定することはできません。

アップグレード状況：現在はまだコンセプト設計段階にありますが、Ojha氏がこれがエンジニアリング面上で完全に解決可能な明確な問題であると強調しています。

今後の展望

なぜこれらの取り組みが今のタイミングで特に緊急性と重要性を持っているのかについて、Bowe氏が提示した核心的な根拠は以下の通りです。AIツールの急激な普及により、透明なパブリックチェーンの台帳を横断して個人を追跡・特定するための敷居は、ほぼゼロコストの極めて低いレベルまで下落しています。

上記の興奮を呼ぶ技術ロードマップに加え、今回のポッドキャスト番組では、Zcashの耐量子コンピューティングに向けた長期計画、形式検証、そしてオンチェーンガバナンスアーキテクチャについても深く掘り下げられています。とりわけガバナンスに関するセクションは、私が最近Zcashの開発者基金の存廃をめぐる議論に対して行った詳細な分析と正好に補完関係を作り出しています。