Zcashは、プライベート取引の処理能力を現状の1秒約1件から決済ネットワーク規模へ大幅に拡大する計画の第一歩として、新たなフルノードクライアント「Zakura」を公開した。これは、既存のレガシーなzcashdクライアントのサポート終了に伴い、Zebraのプルーニングと高速同期機能を備えたフォーク版として提供されている。

Zcashの開発チームは、VisaやMastercardなど世界的な決済大手と肩を並べ、毎秒数万件の決済処理を強固なプライバシー保証と検証性を維持しながら実現することを目標としている。その実現に向け、2023年7月にバージョン1.0.0でリリースされたフルノードソフト「Zakura」は、Zcashのゼロ知識証明の創設メンバーであるSean BoweとOsmosisの共同創設者で現在Valar Groupを率いるDev Ojhaがメンテナンスしている。両者のチームは企業や財団の資金ではなく、個人からのZEC寄付によって運営されている。

公式ブログでは、決済処理の目標に関し、「MastercardやVisaは毎秒5万件以上の取引を処理しており、これが最低ラインだ」とし、「既存のZcash暗号技術でその処理量に耐えるには、ノード側で毎秒500MB超のスループットが求められる。現状の技術スタックでは困難だが、我々のチームが開発する暗号技術でその大きなギャップを埋める」と述べている。

フルノードはZcashのブロックチェーン台帳の完全なコピーを保持し、すべてのトランザクションをネットワークルールに基づき独自に検証するソフトウェアである。ZakuraはZcash Foundationの公式ノードソフト「Zebra」から分岐したもので、公式コードを基に再設計されている。

また、コンセンサスルールとは、すべてのノードが共通して適用するルール群であり、ネットワーク全体で有効と認めるブロックやトランザクションを決定する。異なるルールを用いるノードはチェーンを分岐し、ネットワークから乖離してしまう。

プルーニング、スナップショット、互換性
Zakuraは不要な古いブロックチェーンのデータを削除（プルーニング）してディスク使用量を大幅に削減する機能を備えている。完成したチェーンコピーは約11ギガバイトに圧縮されており、新規ノードは全履歴を1ブロックずつ取得する代わりに、この完成済みチェーンをダウンロードできる。

これにより、ノードの同期時間はゼロから約2分へと短縮され、開発チームは「680倍の高速化」と説明している。さらに、7月18日にサポート終了予定の従来のzcashdクライアントのインターフェースを再現する互換モードを搭載し、既存のウォレットや取引所との統合も継続利用可能だ。

スループット目標とTachyonの役割
本開発の基盤は現実的な計算に基づく。MastercardやVisaが毎秒5万件以上のトランザクションを処理することは「最低ライン」と位置づけられている。現行のZcash暗号方式では、各プライベート取引に付随する証明が大容量であるため、ノードは毎秒500MB以上のデータを受信検証しなければならない。

これは約10秒ごとにDVD1枚分のデータが継続的に流入する計算であり、現行のZcashソフトでは対応できない。しかし、根本的なボトルネックを解消する技術がある。

Boweが推進するProject Tachyonは、再帰的証明を用いてこの問題に挑む。再帰的証明とは数千件の証明の正当性を1つの証明が担う仕組みで、コンセンサス検証対象のデータ量を大幅に削減する。

Tachyonを導入すると、ノードは多数の証明の代わりに単一証明のみを検証すればよくなる。チームによれば、ノードのコンセンサスデータ要件は毎秒100MB～500MBに軽減され、慎重に設計された技術的目標として達成可能とされる。

ウォレットのボトルネックとValarのPIR解決策
ウォレット側には別の課題が存在する。Zcashのプライベート機能により、ウォレットは自分の取引情報を隠すため、取引受取情報をサーバーに問い合わせる際に自分の情報を明かすリスクがある。このためウォレットソフトは全トランザクションを取得し一件ずつ検証する方法を取らざるを得ず、処理能力は1秒あたり約1件程度に限定されている。

この問題を解決するため、Valar Groupはプライベート情報取得（PIR）技術に取り組んでいる。これにより、ウォレットは自分の情報のみを効率的に取得可能であり、サーバーにどのデータを要求したかを知られずに済む。

高速ブロック伝播
高速ブロック伝播は、新規に生成されたブロックを可能な限り迅速にブロックチェーンネットワーク全体に配信することを指す。Zakuraはこの役割を担うソフトウェア層となる。

大量の証明とウォレットからのトラフィックに対応するためには、新しいブロックを高速かつ確実にノード間で伝播させる必要がある。Zakuraには、すべてのブロックを半秒以内に全ノードへ届く実験的システムが搭載されているが、現時点ではデフォルトで無効化されている。

これら技術の検証は7月下旬に予定されている。Ironwood（正式名称NU6.3）はメインネットでブロック高3,428,143、米東部時間7月28日午前8時頃に有効化される見込みで、Zakuraは初期リリース時よりこれをサポートする。

Boweは7月10日に、主要組織はすべてこのブロックでの対応に合意済みと述べ、取引所やウォレット事業者が準備期間を求めたため、当初予定より1週間の延期があったことも明かしている。

Ironwood誕生の経緯
Ironwoodは、6月にZcashを危機に陥れかけた欠陥処理のために導入された。シールドプールは取引金額や参加者を隠すネットワークのプライベート部分で、ゼロ知識証明が計算作業の証拠として機能している。

2023年5月29日、Shielded Labs研究者Taylor HornbyはOrchardの証明回路に検証不能なバグ（サウンディネス欠陥）が存在し、攻撃者がオンチェーンに痕跡を残さず偽のZECを無制限に鋳造可能なことを発見した。欠陥は2022年5月以降存在していた。

開発者は6月2日に緊急対策としてOrchardの利用を停止し、6月3日にNU6.2ハードフォーク（ブロック高3,364,600）で修正回路を導入して復旧した。

だが、この欠陥が4年間存在していた事実は残った。ゼロ知識証明は検証済みである事実以上を開示しないため、チェーン上にOrchard取引の実態は記録されず、偽ZECが生成されていないことを証明できない。

Ironwoodはこれを解決するため開発されている。シールドプールの境界に「回転障壁（turnstile）」を設置し、ZECの入出金総量を制限する仕組みだ。シールドプール内外の取引は内容が秘密だが移動するZECの量は公開されており、この事実を利用している。

この仕組みによってOrchardへの新規入金は遮断され、回転障壁を通じてのみ出入りできるため、偽コインの流通は事実上封じ込められる。正当な残高は時間をかけて移動可能だが、偽コインは循環供給に入れず、供給過剰の試みは境界で抑止される。

この設定により、トークンの供給信頼性が回復されることになる。