Zcashは、プライベート取引の処理能力を1秒あたり約1件から、Visa規模の決済ネットワーク並みへと拡大する計画の第一歩として、新たなフルノードソフトウェア「Zakura」を公開した。
Zcash Foundationとは独立して運営されるこの新ノードは、レガシーのzcashdクライアントのサポート終了に先立ち（7月18日）、Zebraのプルーニング機能や高速同期機能を備えたフォーク版としてリリースされた。
Zcash開発チームが目指すのは、VisaやMastercardといった世界的大手決済企業と肩を並べ、毎秒数万件の決済処理を強固な検証性とプライバシー保証を維持しながら実現することである。
その基盤となるのが、7月にバージョン1.0.0で公開された新フルノード「Zakura」である。Zcashのゼロ知識証明の創設メンバーであるSean Bowe氏と、Valar Groupの代表を務めるOsmosis共同創設者のDev Ojha氏がメンテナンスを担当し、企業や財団の資金に頼らず、個人のZEC寄付によって運営されている。
公式ブログでは「我々の目標は世界の決済基盤となることだ。MastercardやVisaは毎秒5万件以上の取引を処理しており、これが最低ラインである。既存のZcash暗号技術ではその処理量に対応するにはノードが毎秒500MBを超えるスループットを求められるが、現在の技術スタックでは実現不可能だ。しかし我々のチームが開発中の暗号技術がこの課題を解決する」と述べている。
フルノードはZcashのブロックチェーン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従って独立検証するプログラムである。ZakuraはZcash Foundation公式ノードソフト「Zebra」を基にしたフォークであり、公式コードを起点に再構築された。
コンセンサスルールは全ノードが共通適用するルール群で、ネットワーク全体で有効と認められるブロックやトランザクションを決定するものである。異なるルールを適用するノードはチェーンから分岐し、他ノードと同一チェーンを追わなくなる。
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できる。完成済みの約11GBのチェーンコピーを公開し、新規ノードは全履歴を逐一取得する代わりにこのコピーをダウンロード可能だ。
これによりノード同期時間はゼロから約2分に短縮され、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日でサポート終了となる従来の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備え、既存ウォレットや取引所の統合はそのまま利用可能だ。
スループット目標とTachyonの役割
開発基盤には現実的な計算がある。MastercardやVisaは毎秒5万件を超えるトランザクション処理をこなしており、これは「目標ではなく最低ライン」とされる。現行Zcashの暗号方式では各プライベート取引に大容量の証明が付随し、ノードは毎秒500MBを超えるデータの受け入れと検証が必要となる。
この量は約10秒ごとにDVD1枚分相当のデータ継続流入に当たり、現状のZcashソフトでは対応困難だ。しかし根本的なボトルネックは欠落している部分にあり、Bowe氏が推進するProject Tachyonは再帰的証明を使いここに挑んでいる。再帰的証明は数千件の証明の正当性を単一の証明で検証可能とし、検証データ量を大幅削減できる。
Tachyon適用により、ノードは数千件分の証明ではなく単一証明を検証すればよくなる。チームによると、これによりノードのコンセンサスで処理すべきデータ要件は毎秒100MBから500MBへ軽減され、慎重な設計をもって技術的に実現可能なレベルになるという。
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問題がある。Zcashはトランザクションの受取人を隠蔽しているため、ウォレットは自身の取引確認時にサーバーに個人情報を知られないよう、全トランザクションを取得して一件ずつ検証する必要がある。これが処理能力を1秒1件程度に停滞させている。
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）技術の開発に取り組んでいる。PIR技術では、ウォレットがサーバーにどのデータを要求したかを秘密にしつつ、自身に関連する情報だけを効率的に取得可能となる。
高速ブロック伝播
高速ブロック伝播とは、新規生成ブロックをネットワーク全体に迅速に配信する技術を指す。Zakuraはこの層を担うソフトウェアだ。
大量の証明とウォレットトラフィックを捌くため、ブロックを高速かつ確実に各ノードに伝播させる必要がある。Zakuraには実験的に全ブロックを半秒以内に全ノードへ届ける機能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。
これら新技術の検証は7月下旬に予定されている。Ironwood（NU6.3）はメインネットのブロック3,428,143（米東部時間7月28日午前8時頃）にて有効化され、Zakuraはリリース時よりこれをサポートする。
Bowe氏は7月10日、主要組織は全てこのブロック高での対応に合意済みと述べ、取引所やウォレットプロバイダーの準備期間の要請により当初予定より1週間遅延した旨も明かした。
Ironwood誕生の経緯
Ironwoodは6月、Zcashの危機を招いた欠陥対応のために誕生した。シールドプールは取引金額や参加者を秘匿するネットワークのプライベート側であり、ゼロ知識証明が計算に対する証明を担っている。
2023年5月29日、Shielded Labsの研究者Taylor Hornby氏が、最新シールドプールである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の痕跡を残さず偽ZECを無制限に鋳造可能と判明させた。この欠陥はOrchard稼働開始の2022年5月以来存在していた。
開発者は6月2日にOrchardを停止する緊急対応を行い、翌3日にNU6.2ハードフォーク（ブロック3,364,600）で修正回路を導入し復旧した。
しかし、欠陥が4年間存在した事実の解消は不可能だった。ゼロ知識証明は検証済とする事実以外を明かさず、チェーン上にOrchard取引実態は記録されず、偽ZECが生成されていないことを証明できないためだ。
Ironwoodはこれを改善すべく構築された。いわゆる「回転障壁（turnstile）」をシールドプール境界に設置し、プール内外のZECの総量移動を制限する仕組みだ。取引内容は秘密のまま、移動するZEC量のみが公開されている点を利用している。
この仕組みにより、Orchardへの新規入金は封鎖され、回転障壁を介した出入りのみ可能となる。偽造されたコインは事実上閉じ込められ、循環供給に入ることが阻止される。
正当な残高は時間をかけて移動可能だが、偽コインは供給過剰を防ぐ境界で封じられ、トークン供給信頼性を取り戻すことになる。