レイヤー1とは?

ブロックチェーンにおけるレイヤー1とは、ブロックチェーン技術の基本的な層を指します。レイヤー1は、ブロックチェーンの根幹を成す層であり、トランザクションの確認やブロック生成などの基本的な機能を提供します。この層は、ブロックチェーンネットワーク全体の基盤となり、セキュリティや分散性を確保するためのメカニズムを含みます。

2024-02-17 - 08:37
2024-02-17 - 11:19
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レイヤー1とは?
レイヤー1のプロトコルには、ビットコインやイーサリアムなどの主要なブロックチェーンが含まれます。

ブロックチェーン技術は、安全で分散型のデータ保存方法についての考え方を根底から変えました。これにより、従来の金融や統治システムに革新的な影響を与える可能性のある、新しい形態の信頼できるピア・ツー・ピア取引が可能になりました。この技術の核心には、ノードまたはコンピュータのネットワークが維持する分散型台帳があり、各ノードが新しい取引を検証し、チェーンに追加しています。ブロックチェーン技術のスタックには、複数のレイヤーがあり、それぞれがシステムに新しい機能と機能を追加しています。このスタックの基盤となるのがレイヤー1であり、ブロックチェーンを規定する基本的なルールとプロトコルが定義されています。

レイヤー1とは?

レイヤー1は、ネットワークの基礎となるブロックチェーンプロトコルのことを指します。これは、公開された、不変で信頼できる台帳上で取引を安全に記録するために設計された分散型台帳技術(DLT)です。

レイヤー1は、すべての他のブロックチェーンレイヤーの基盤となる最も基本的なタイプのブロックチェーンです。彼らはしばしば、ネットワーク上に開発されたすべてのアプリケーションやプロトコルのインフラストラクチャを提供するため、「コア」や「基盤」と呼ばれます。彼らは、分散台帳を維持し、取引を検証し、ネットワークを脅威から保護する唯一のレイヤーです。

レイヤー1は、ブロックチェーンプラットフォームの基本的なネットワーク基盤を表します。すべてのオンチェーン取引を実行し、したがって公開台帳の真実の源として機能します。ほとんどのネットワークでは、取引の処理にはユーザーの暗号通貨ウォレットを非対称鍵ペアとそれに対応するコインまたはトークン残高として記録することが含まれます。各プラットフォーム固有のコンセンサスメカニズムが、取引を検証して最終的に確定させるために使用されます。さらに、レイヤー1には、取引手数料またはガス手数料の支払いに使用される独自のトークンがあります。

レイヤー1の主な特徴

コンセンサスメカニズム:レイヤー1では、トランザクションの検証やネットワーク参加者間での合意形成にさまざまなコンセンサスメカニズムが利用されます。人気のあるコンセンサスアルゴリズムには、プルーフオブワーク(PoW)、プルーフオブステーク(PoS)、デリゲートドプルーフオブステーク(DPoS)などがあります。

セキュリティ:レイヤー1では、暗号アルゴリズムや分散型ネットワーク構造を活用してセキュリティを確保します。ブロックチェーンの不変性は、暗号ハッシングを通じて実現され、ネットワークに記録されたトランザクションの整合性と改ざん防止を守ります。

スケーラビリティ:レイヤー1では、効率を損なわずに多数のトランザクションを処理する必要があり、そのためにスケーラビリティの課題に直面しています。いくつかのレイヤー1プロトコルでは、シャーディング、サイドチェーン、ステートチャネルなどの革新的な技術を採用して、スケーラビリティとスループットを向上させています。

スマートコントラクト:多くのレイヤー1では、スマートコントラクトの実行をサポートしています。スマートコントラクトは、契約条件が直接コードに記述された自己実行契約であり、契約上の合意を自動化し、中間者の必要性を減らし、透明性を高めることができます。

レイヤー1の主な制限は何ですか?

レイヤー1は、基本的なブロックチェーン機能を提供しようとしています。どんなブロックチェーンでも、主な目標は分散化、セキュリティ、およびスケーラビリティの最適化です。これらのすべてを達成するという概念は、ブロックチェーンのトリレンマと呼ばれ、それらのバランスを取ることの難しさによるものです。

初期のレイヤー1チェーン(具体的にはBitcoinやEthereum)は、ネットワークのスケーラビリティを犠牲にして分散化とセキュリティを優先しました。これにより、開発者は、スケーラビリティを優先するために設計を変更したり、オフチェーンで代替ソリューションに取り組んだりする必要が生じました。レイヤー1チェーンがネイティブアーキテクチャを変更してスケーラビリティを向上させる方法にはいくつかあります。

ブロックサイズの増加:より大きなブロックでは、各ブロックにより多くのトランザクションが「収容」されるため、ネットワークの速度が向上します。欠点としては、ネットワークをセキュアにするコンピューター(ノード)がハードウェア要件を増やさなければならなくなり、中央集権化のリスクが高まります。

コンセンサスメカニズムの変更:プルーフオブステーク(PoS)コンセンサスメカニズムは、通常、プルーフオブワーク(PoW)コンセンサスメカニズムよりも迅速でリソースを消費しません。しかし、一部の人は、これがセキュリティ不足や中央集権化と引き換えになると主張しています。

シャーディング:シャーディングにより、レイヤー1チェーンはデータを一定数の異なるデータコンポーネント(シャードと呼ばれる)に分割し、ネットワークの混雑緩和やトランザクション速度の向上を支援します。ただし、シャード間の通信が複雑になるため、ブロックチェーンのセキュリティが損なわれる可能性があります。

レイヤー1として知られるブロックチェーンプロトコル

Bitcoin(BTC):Bitcoinは、最初で最も有名な仮想通貨であり、レイヤー1で動作しています。BitcoinはPoW(Proof of Work)のコンセンサスメカニズムを使用しており、中間業者を介さずに安全なピア・ツー・ピアの取引を可能にしています。Bitcoinのレイヤー1は主に価値の転送に使用されます。

Ethereum(ETH):Ethereumは、スマートコントラクトや分散型アプリケーションをサポートすることで有名なレイヤー1ブロックチェーンです。これはプログラマブルマネーの概念を導入し、ブロックチェーンの世界に革命をもたらしました。Ethereumのレイヤー1はPoWコンセンサスアルゴリズムを採用していますが、Ethereum 2.0の導入に伴いPoS(Proof of Stake)ベースのメカニズムに移行しています。

Polkadot(DOT):Polkadotは、異なるブロックチェーン間の相互運用性に焦点を当てたレイヤー1ブロックチェーンプロトコルです。Polkadotはユニークな共有セキュリティモデルとNominated Proof of Stake(NPoS)コンセンサスアルゴリズムを使用しており、複数のチェーン間で資産やデータをシームレスに転送できます。

Solana:Solanaは、第3世代のブロックチェーンであり、L1ブロックチェーンのスケーラビリティ問題を解決することを目指しています。SolanaはProof of History(PoH)コンセンサスを使用し、最大65,000トランザクション/秒の処理速度を実現しています。

レイヤー1のスケーリングに関する課題

レイヤー1ネットワークの普遍的な問題の一つは、スケーリングが難しいということです。ビットコインや他の大規模なブロックチェーンは、需要が高まるとトランザクション処理に苦労しています。ビットコインはProof of Work(PoW)のコンセンサスメカニズムを使用しており、多くの計算リソースが必要です。

PoWは分散化とセキュリティを確保する一方で、トランザクションの量が増えるとネットワークが遅くなる傾向があります。これによりトランザクションの確認に時間がかかり、手数料が高くなります。

ブロックチェーンの開発者は長年にわたりスケーラビリティの解決策に取り組んできましたが、最適な代替手段についてはまだ議論が続いています。レイヤー1のスケーリングには、次のようなオプションがあります。

  1. ブロックサイズの拡大:各ブロックで処理されるトランザクションを増やすことができます。

  2. 使用されるコンセンサスメカニズムの変更:Ethereum 2.0のようなアップデートがあります。

  3. シャーディングの実装:データベースの分割の一形態です。

レイヤー1の改善には、大規模な作業が必要です。多くの場合、ネットワークのすべてのユーザーが変更に同意するわけではありません。これは、ビットコインとビットコインキャッシュのような分裂や、2017年に発生したようなハードフォークにつながる可能性があります。

SegWitとは

SegWit(セグウィット)は、ビットコインのスケーリングのためのレイヤー1ソリューションの一例です。これは、ブロックデータの構成方法を変更することにより、ビットコインの処理能力を向上させました(デジタル署名がトランザクションの入力から切り離されました)。この変更により、ネットワークのセキュリティに影響を与えることなく、ブロックごとのトランザクションのスペースが増えました。SegWitは、後方互換性のあるソフトフォークによって実装されました。これにより、SegWitを含まない古いビットコインノードでもトランザクションを処理できるようになりました。

結論

レイヤー1プロトコルは、ブロックチェーン革命の基盤をなし、安全でスケーラブルな分散型システムを可能にします。コンセンサスメカニズムやスケーラビリティのソリューション、プログラマビリティを活用することで、レイヤー1は産業や個人にとって前例のない機会を提供します。スケーラビリティの課題が克服され、相互運用性が一般的になるにつれて、革新的なユースケースが増え、普及が進むでしょう。この技術の進化に伴い、レイヤー1が将来、多くの変革的なアプリケーションの基盤となり、世界の経済や社会の景観を再構築する可能性があります。

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