レイヤー2とは?

レイヤー2は、既存のブロックチェーンシステムの上に構築された二次的なフレームワークまたはプロトコルを指します。これらのプロトコルの主な目標は、主要な仮想通貨ネットワークが直面している取引速度やスケーリングの問題を解決することです。

2024-02-17 - 12:19
2024-03-08 - 21:09
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レイヤー2とは?
Layer 2ネットワークとは、Layer 1ブロックチェーンの上に構築されたオフチェーンのネットワークや技術を指します。

レイヤー2とは何でしょうか?

レイヤー2ソリューションは、レイヤー1ブロックチェーン(例えばBitcoinやEthereum)の上に構築され、基盤となるブロックチェーンのスケーラビリティ、プライバシー、および他の属性を向上させるためのプロトコルです。状態チャネル、サイドチェーン、楽観的ロールアップ、ゼロ知識ロールアップなどが一般的な解決策として挙げられます。

レイヤー2ソリューションは、第一世代のブロックチェーン技術に伴う遅延トランザクションや高いトランザクションコストなどの課題を解決することを目的としています。レイヤー2ソリューションの主な目標は、ブロックチェーンネットワークのスケーラビリティを向上させながら、そのセキュリティと分散性を維持することです。

レイヤー2ソリューションは、既存のブロックチェーンネットワークの上に追加のレイヤーを構築することで機能します。このレイヤーによって、メインのブロックチェーンから離れた場所でスマートコントラクトを実行することが可能となり、ネットワークへの負荷が軽減され、トランザクションの速度が向上します。また、レイヤー2ソリューションはトランザクションのコストを削減し、ブロックチェーン技術をより多くの人々にアクセス可能にします。

一般的に、レイヤー2は以下のカテゴリーに分類されます:

  • 状態チャネルは、オフチェーンでのトランザクション処理を可能にすることで、スケーラビリティを向上させます。
  • サイドチェーンは、ブロックチェーン間で資産の転送を可能にすることで、相互運用性を向上させます。
  • 楽観的ロールアップは、スマートコントラクトをオフチェーンで実行することで、スケーラビリティを向上させ、トランザクション手数料を減らします。
  • ゼロ知識ロールアップは、機密情報を公開せずにトランザクションの検証を可能にすることで、プライバシーを向上させます。

解説

ブロックチェーン技術は、取引や価値の転送方法を根本的に変革しました。レイヤー1のブロックチェーンは、通常、分散化とセキュリティに焦点を当てています。これらは、任意の信頼性のあるネットワークの基本的な原則であり、(一部の例外を除いて)開発者やバリデータなどの多様なグローバルネットワークによって維持されています。中央の権威や監視機関がないため、これらのプラットフォームは技術の固有のセキュリティに依存し、ユーザーを詐欺や攻撃から守ります。この設計の優先順位と、完全に機能するエコシステムを維持するために必要な膨大なリソースのため、これらのプラットフォームは頻繁にスケーラビリティを欠いてきました。一部の開発者は、セキュリティ、分散化、スケーラビリティのバランスを達成できないという問題が技術的な欠陥であると考えています(これをブロックチェーントリレンマと呼びます)。EthereumのロールアップやBitcoinのライトニングネットワークなどのレイヤー2のソリューションは、これらの問題に対処するために使用される解決策の一つです。

the blockchain scalability trilemma diagram

定期的な仮想通貨のユーザーは、いずれの時点かで高い手数料や遅い取引の確認に直面することになるでしょう。レイヤー2システム、通称「L2s」または「レイヤー2s」は、この拡張性のボトルネックに対処するために登場し、ユーザーに安価で迅速な取引を提供する一方で、強固なセキュリティ保証を維持しています。

最も人気のあるレイヤー2ネットワークには、Arbitrum、Optimism、およびzk-Syncなどがあります。これらはすべてEthereum上で稼働しています。Bitcoinのエコシステムでは、Lightning Networkが最も広く使用されています。

レイヤー2のカテゴリー

ステートチャネル(State channels):ステートチャネルは、ブロックチェーンとオフチェーンのトランザクションチャネル間の双方向通信を可能にし、トランザクションの能力と速度を向上させます。ステートチャネルでは、レイヤー1ネットワークノードによる検証が必要ありません。代わりに、マルチシグネチャやスマートコントラクトのメカニズムによって分離された、ネットワークに隣接したリソースです。ステートチャネル上でトランザクションやトランザクションのバッチが完了すると、そのチャネルの最終的な「状態」とそのすべての固有の遷移が基になるブロックチェーンに記録されます。ステートチャネルには、Liquid Network、Celer、Bitcoin Lightning、EthereumのRaiden Networkなどが含まれます。ブロックチェーンのトライレンマのトレードオフでは、ステートチャネルはスケーラビリティを向上させるために一部の分散化を犠牲にします。

サイドチェーン(Sidechains):サイドチェーンは、通常、大量のトランザクションに使用されるブロックチェーンに隣接したトランザクションチェーンです。サイドチェーンは、メインチェーンとは独立したコンセンサスメカニズムを使用し、パフォーマンスとスケーラビリティを最適化することができます。サイドチェーンアーキテクチャのメインチェーンの主な機能は、全体のセキュリティを維持し、バッチ処理されたトランザクションレコードを検証し、紛争を解決することです。サイドチェーンは、ステートチャネルとはいくつかの基本的な点で異なります。まず、サイドチェーンのトランザクションは参加者間でプライベートではなく、ブロックチェーン上で公開されます。さらに、サイドチェーンのセキュリティの脆弱性は、メインチェーンや他のサイドチェーンに影響を与えません。サイドチェーンのインフラストラクチャは通常、ゼロから構築されるため、それを確立するにはかなりの努力が必要となる場合があります。

オプティミスティック・ロールアップ(Optimistic rollups):オプティミスティック・ロールアップは、イーサリアムのレイヤー2ソリューションの1つで、ユーザーがスマートコントラクトをオフチェーンで実行し、各トランザクションをネットワークにブロードキャストすることなく行うことができます。これにより、イーサリアムのブロックチェーンのスケーラビリティが向上し、トランザクション手数料が削減されます。オプティミスティック・ロールアップは、すべてのトランザクションが最終的にイーサリアムで解決されるため、イーサリアムのレイヤ1で保護されます。ロールアップは、トランザクションが有効であると楽観的に仮定し、イーサリアムメインチェーンから資金を引き出す前に7日間の検証期間を課します。

ゼロ・ナレッジ・ロールアップ(Zero-knowledge rollups):ゼロ・ナレッジ・ロールアップは、ゼロ知識証明(ZK-proofs)を使用して、メインブロックチェーンに最小限のサマリーデータを投稿する前に、コレクション内の数千件のトランザクションの有効性を検証します。ゼロ知識証明は、1つの当事者(プルーバー・the prover)が、もう1つの当事者(検証者・the verifier)に、そのステートメントが真であることを示すことなく、そのステートメントに関する情報を一切開示せずに証明できる技術です。これにより、ブロックチェーン上でプライバシーを向上させることができ、機密性の高いトランザクションデータを開示することなくトランザクションを検証できます。ゼロ知識証明技術は、エンタープライズユースケースの開発において重要な要素となる可能性があり、ユーザーが第三者に自分が選んだ情報のみを開示し、機密データを安全に送信することができるようにします。

レイヤー2ソリューションのメリット

レイヤー2のソリューションには、第1世代のブロックチェーン技術と比較していくつかの利点があります。

  1. スケーラビリティ - レイヤー2のソリューションは、ネットワークの成長に対応してスケールすることができ、メインのブロックチェーンにかかる負荷を軽減します。
  2. 速度 - レイヤー2のソリューションは、トランザクションの速度を向上させ、ほぼ即時の取引を低コストで実現します。
  3. コスト - レイヤー2のソリューションは、トランザクションのコストを削減し、一般の人々がブロックチェーン技術をより簡単に利用できるようにします。
  4. セキュリティ - レイヤー2のソリューションは、メインのブロックチェーンネットワークと同じレベルのセキュリティと分散性を維持します。

結論

ブロックチェーンのレイヤー2のソリューションは、基本的なブロックチェーンの特性、プライバシー、その他の特性を向上させるために重要です。そのため、この領域は急速に拡大し、変化しています。レイヤー2のブロックチェーンは、ますます多くの産業でビジネスの課題を解決するために活用されるでしょう。

なぜブロックチェーンがレイヤーで構築されるのか?

ブロックチェーンの「レイヤー1」とは、分散化と中間者排除の核心的な特性を持つ、Bitcoin(BTC)やEthereum(ETH)などのブロックチェーンネットワークのことを指します。これらのシステムは、第三者に依存せずにデジタル資産の所有権と転送を可能にするために、分散型台帳(ブロックチェーン)を使用します。信頼できる第三者は必要ないため、誰でも個人のノードを使ってレイヤー1ソフトウェアを実行し、個人のノートパソコンやRaspberry Piデバイスを使用できます。

Raspberry Piとははワンボードマイコンと呼ばれる小さなハードウェアです。当初は教育用に使える安価なコンピュータとして開発されましたが、今では多くのエンジニアに愛用されています。

Raspberry Piとは[出典:sejuku.NET&raspberrypi]

Raspberry PiはSDカードからLinuxを起動して、プログラミングなどをすることが出来ます。

レイヤー1のコンセンサスメカニズムは、ネットワーク内のすべてのノードが最終的に全体システムの状態(例えば、特定の時点でのユーザーがどれだけのETHを所有しているか)について合意することを保証します。現在、ビットコインネットワークのレイヤー1は約7TPS(7トランザクション/秒)、イーサリアムは最大で数十件まで処理できます。この制限(全体を考慮するとかなり低い)は、ブロックスペースの競争を引き起こします。

参考:

EigenLayerが次の10億ドルの価値のあるエアドロップの理由今日は、なぜEigenLayerがゲームチェンジャーのプロジェクトであるか、その背後にあるサービスの例を紹介し、なぜEigenLayerが次の10億ドルの価値のあるエアドロップ機会であるかを説明し、EigenLayerに参加することでどれだけの規模のエアドロップを受ける可能性があるかを推定します。

[出典:lcx.com&chain.link]

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