Layer-1：ブロックチェーンでの役割と動作

ビットコイン、 BNB チェーン、イーサリアムなどのレイヤー 1 ブロックチェーンは、ブロックチェーンエコシステム全体をサポートする基礎ネットワークとして機能します。これらのベースネットワークは、そのコアインフラストラクチャとともに、外部ネットワークからのサポートを必要とせずに、トランザクションを独立して検証して完了するように設計されています。ただし、これらのレイヤー 1 ネットワークのスケーラビリティを強化するには、ビットコインで直面する困難に代表されるように、重大な課題が伴います。

これらのスケーラビリティの問題に対応して、開発者はレイヤー 2 プロトコルを導入しました。これらのプロトコルはレイヤー 1 ネットワーク上に構築され、そのセキュリティとコンセンサスメカニズムを活用して動作します。このようなレイヤー 2ソリューションの注目すべき例は、ビットコインのライトニングネットワークです。これにより、ユーザーはトランザクションを最終的にメインのブロックチェーンに統合する前に、オフチェーンでトランザクションを実行できるようになります。

ブロックチェーンテクノロジーは変革をもたらし、安全な分散型データストレージのための新しいパラダイムを導入しました。これにより、金融およびガバナンスシステムの確立された標準に挑戦する、トラストレスなピアツーピアトランザクションの出現が促進されました。このテクノロジーは分散台帳によって支えられており、各ノード (コンピューター) のネットワーク全体で維持され、各ノードが新しいトランザクションの検証と記録を担当します。ブロックチェーン技術のこの多層アーキテクチャは、各層が追加の機能を導入することで機能を強化します。このアーキテクチャの中心となるのはレイヤー 1 です。これは、ブロックチェーンを管理する基本的なルールとプロトコルを確立する基本レイヤーであり、これによりテクノロジーの革新的な可能性の基礎が築かれます。

レイヤー1とは何ですか?

レイヤ 1 ネットワークは、ビットコイン (BTC)、イーサリアム (ETH)、BNB スマートチェーン (BNB)、 Solanaなどのよく知られたプラットフォームを含む、より広範なブロックチェーンエコシステムの基盤として機能する基礎的なブロックチェーンです。これらのネットワークは、独自のインフラストラクチャ内でトランザクションを処理して最終処理し、ネイティブトークンを使用してトランザクション手数料を軽減するため、非常に重要です。これらは、それぞれのエコシステム内で主要なフレームワークを形成し、メインチェーンの機能を強化するために設計されたオフチェーンやレイヤー 2 プロトコルなどの補助ソリューションと区別されるため、「レイヤー 1」と呼ばれます。

ビットコインやイーサリアムなどのレイヤー 1 ブロックチェーンは、トランザクション処理に不可欠なインフラストラクチャを提供するだけでなく、セカンダリブロックチェーンネットワークとアプリケーションの開発のための安全な環境も確立します。この基礎層は、イーサリアムの共同創設者ヴィタリック・ブテリンによって導入された概念であるブロックチェーンのトリレンマに対処し、プルーフ・オブ・ワーク (PoW) やプルーフ・オブ・ステーク (PoS) などの独自のコンセンサスメカニズムを通じてセキュリティ、スケーラビリティ、分散化のバランスをとります。ただし、これらのプライマリネットワーク内に固有のスケーラビリティの課題があるため、 Optimism on Ethereum などのレイヤー 2 ソリューションが登場しました。これらのレイヤー 2 プロトコルは、基盤となるレイヤー 1 ネットワークのセキュリティとデータの可用性を利用して、分散化やセキュリティを犠牲にすることなく拡張機能を提供します。

その中核となるレイヤー 1 ブロックチェーンは、不変の公開台帳として機能し、ユーザーの暗号通貨ウォレットにリンクされた非対称キーペアを通じてトランザクションを記録します。このトランザクション処理は、取引や販売を検証して最終決定する、各プラットフォームの個別のコンセンサスメカニズムによって管理されます。レイヤ 1 ブロックチェーンによって提供される堅牢なセキュリティとインフラストラクチャにもかかわらず、スケーラビリティの問題により、レイヤ 2 プロトコルの開発が促されています。これらのプロトコルは、レイヤー 1 基盤の上に構築され、メインネットの機能を拡張することを目的としており、基本的なセキュリティとコンセンサスについてはレイヤー 1 ネットワークに依存しながら、スケーラビリティの課題に対するソリューションを提供します。

要約すると、レイヤー 1 ブロックチェーンはブロックチェーンネットワークの基礎であり、トランザクション処理のための安全な分散プラットフォームを提供し、ブロックチェーン領域におけるさらなるイノベーションの基盤として機能します。彼らの役割は、分散台帳の維持とネットワークの保護において極めて重要であり、レイヤー 2 ソリューションはこの基盤に基づいて構築され、スケーラビリティと機能が強化されます。

レイヤ 1 ブロックチェーンの主な機能

ビットコイン、イーサリアム、アバランチ、カルダノなどのよく知られたブロックチェーンの大部分は、特定の共通特性によりレイヤー 1 (L1) チェーンとして分類されます。これらのチェーンは、ブロックチェーンエコシステムを定義する構造とルールを作成する際の基礎となります。

ブロックの生成: ブロックチェーンの基本単位であるブロックは、マイナーまたはバリデーターによって生成されます。これらのブロックは、以前のブロックにリンクし、多数の新しいトランザクションの詳細を含むデータ構造であり、ブロックチェーンとして知られる公開台帳を形成します。このシステムにより、すべての取引が確実に記録され、検証可能になります。

トランザクションのファイナリティ: L1 ブロックチェーンの重要な機能はトランザクションのファイナリティであり、トランザクションが一度記録されると、変更したり元に戻したりすることができないことが保証されます。このファイナリティは L1 チェーン上でのみ発生し、トランザクションが取消不能な状態で永続的に記録されますが、ファイナリティに達するまでにかかる時間はブロックチェーンによって異なります。

ネイティブ資産: L1 ブロックチェーンは、BTC、ETH、ADA、DOGE などのネイティブ暗号通貨を使用して、取引手数料を軽減し、ネットワーク参加者に報酬を与えます。これらのコインは、L1 チェーンの動作に不可欠です。対照的に、UNI、DAI、LINK、SAND などのトークンは、L1 ブロックチェーン上に構築された分散型アプリケーションとネットワークを強化します。

セキュリティとコンセンサスメカニズム: L1 ブロックチェーンではセキュリティが最も重要であり、Proof of Work (PoW)、Proof of Stake (PoS)、Delegated Proof of Stake (DPoS) などの採用されるコンセンサスメカニズムと、バリデータの相互作用を管理するルールによって定義されます。。これらのメカニズムにより、ネットワーク参加者間の合意が確保され、ネットワークのセキュリティが維持されるため、L1 ブロックチェーンはエコシステムセキュリティにおける究極の権威となります。

スケーラビリティソリューション: L1 ブロックチェーンは、その基本的な役割にもかかわらず、スケーラビリティの課題に直面しています。これらに対処するために、効率を犠牲にすることなくトランザクションのスループットを向上させるために、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さまざまな戦略が実装されています。
スマートコントラクト: 多くの L1 ブロックチェーンは、コードに契約条件が埋め込まれた自動実行契約であるスマートコントラクトもサポートしています。これらの契約は契約を自動化して強制し、仲介業者への依存を減らし、透明性を高めます。

結論として、L1 ブロックチェーンはブロックチェーンエコシステムのバックボーンであり、トランザクション処理、セキュリティ、分散型アプリケーションに必要なインフラストラクチャを提供します。これらは、トランザクションのファイナリティやネイティブアセットからスマートコントラクトやスケーラビリティソリューションに至るまで、幅広い機能をサポートする主要なレイヤーであり、安全で効率的な分散型の未来に向けた準備を整えます。

レイヤ 1 の主な制限は何ですか?

レイヤー 1 (L1) ブロックチェーンは、分散化、セキュリティ、およびスケーラビリティの間の最適なバランスを達成することを包括的な目的として、ブロックチェーンテクノロジーに固有のコア機能を提供するように設計されています。ブロックチェーンのトリレンマとして知られるこの課題は、3 つの側面すべてを同時に最大化することの難しさを浮き彫りにしています。

歴史的に、ビットコインやイーサリアムなどの先駆的な L1 チェーンは、多くの場合スケーラビリティを犠牲にして、分散化と堅牢なセキュリティの確保に重点を置いてきました。この制限は、ネットワークの普及が進むにつれてさらに顕著になり、輻輳やトランザクション時間の低下につながります。これに応えて、開発者は、分散化やセキュリティを大幅に損なうことなくスケーラビリティを強化するためのさまざまな戦略を検討してきました。

1 つのアプローチには、ブロックサイズを大きくすることが含まれます。これにより、各ブロックにさらに多くのトランザクションを含めることができるようになり、ネットワークのスループットが向上します。ただし、このソリューションでは、より大きなブロックを管理するためにノードのハードウェアをアップグレードする必要があり、十分なリソースを持つノードのみが参加できるため、集中化につながる可能性があります。

もう 1 つの戦略は、Proof of Stake (PoS) などの代替コンセンサスメカニズムの採用です。これにより、従来の Proof of Work (PoW) モデルと比較してトランザクション速度が向上し、リソース消費が削減されます。しかし批評家は、PoS は少数の利害関係者グループに制御が集中する可能性があるため、セキュリティの低下と集中化のリスクの増加につながる可能性があると主張しています。

シャーディングは 3 番目のソリューションです。ブロックチェーンは、データをいくつかの小さな管理可能なセグメント、つまりシャードに分割して、処理の高速化とネットワークの混雑の軽減を促進します。シャーディングはスケーラビリティを大幅に向上させることができますが、シャード間の通信の管理が複雑になり、ブロックチェーン全体のセキュリティが弱まる可能性があります。

要約すると、L1 ブロックチェーンは、分散化、セキュリティ、およびスケーラビリティの要求を調和させることを目指す基礎的なプラットフォームです。開発者は、ブロックサイズの増加、代替コンセンサスメカニズム、シャーディングなどのイノベーションを通じて、ブロックチェーンテクノロジーの特徴である完全性とトラストレス性を維持しながら、成長するユーザーベースにより良いサービスを提供できるよう、ブロックチェーンアーキテクチャの実験と改良を継続的に行っています。

レイヤ 1 ブロックチェーンの例

レイヤー 1 ブロックチェーンは分散型 Web のバックボーンを形成し、分散型、セキュリティ、およびスケーラビリティの実現というブロックチェーンのトリレンマに対するさまざまなソリューションを提供します。この統合では、著名なレイヤー 1 ブロックチェーンを調査し、その独自の属性とエコシステムへの貢献を強調します。

ビットコイン (BTC) : 先駆的な暗号通貨であるビットコインは、プルーフ・オブ・ワーク (PoW) コンセンサスメカニズムに基づいて動作する、そのセキュリティと分散型の性質で尊敬されています。ビットコインのアーキテクチャは堅牢なセキュリティにもかかわらず、トランザクションの処理に 10 分から 1 時間かかる場合があり、これはビットコインが価値移転の基礎層としての地位を確立しているものの、スケーラビリティに課題があることを証明しています。

イーサリアム (ETH) : イーサリアムは、スマートコントラクト機能によりブロックチェーンに革命をもたらし、単なる暗号通貨取引を超えた動的なプラットフォームを作成しました。マージとして知られる重要なアップデートを通じて PoW からプルーフ・オブ・ステーク (PoS) コンセンサスに移行するイーサリアムは、エネルギー消費を約 99.95% 大幅に削減することを目指しており、スケーラビリティを強化しながら持続可能性への取り組みを示しています。

AlgorandとCardano : どちらのネットワークも、イーサリアムのスマートコントラクトプラットフォームの代替手段を提供します。アルゴランドは純粋なプルーフ・オブ・ステーク (PPoS) メカニズムを利用して分散化とスケーラビリティを確保していますが、手頃な価格と効率性で知られるカルダノはPoS を実装して 1 秒あたり 250 以上のトランザクションを促進し、イーサリアムの以前の容量を大幅に上回っています。

Polkadot (DOT) : Polkadot は相互運用性の課題に対処し、共有セキュリティモデルを強調する Nominated Proof of Stake (NPoS) コンセンサスを通じて、さまざまなブロックチェーンがシームレスに通信およびデータ転送できるようにします。

Solana : 第 3 世代のブロックチェーンである Solana は、Proof of History (PoH) を導入し、毎秒最大 65,000 という前例のないトランザクション速度を達成し、初期のブロックチェーンを長らく悩ませてきたスケーラビリティの問題を解決することを目指しています。

Tezos (XTZ) : Tezos は、フォークを必要とせずに自身をアップグレードできる自己修正ブロックチェーンで際立っており、そのガバナンスモデルとセキュリティを大幅に強化する機能です。 Tezos は、プルーフオブステーク (PoS) コンセンサスメカニズムを利用して、スマートコントラクトの正確性と信頼性を保証するためのスマートコントラクトの正式な検証に重点を置いており、金融やその他の分野におけるハイステークアプリケーションにとって魅力的なプラットフォームとなっています。

Avalanche (AVAX) : Avalanche は、迅速にコンセンサスを達成する新しいコンセンサスメカニズムを導入し、トランザクションの高スループットと低レイテンシを可能にします。膨大な数のサブネットをサポートするように設計されており、拡張性とカスタマイズ性の高いネットワークを作成します。 Avalanche の独自のアーキテクチャにより、分散型アプリケーションのプラットフォームとして、またさまざまなブロックチェーンの相互運用可能なフレームワークとして機能することができます。

Cosmos (ATOM) : Cosmos は「ブロックチェーンのインターネット」としてブランド化されており、ブロックチェーン間の相互運用性の問題を解決することを目指しています。 Cosmos は、ブロックチェーン間通信 (IBC) プロトコルを通じて、さまざまなブロックチェーンが相互にトークンやその他のデータを簡単に転送できるようにし、より相互接続されたスケーラブルなブロックチェーンエコシステムを促進します。

Near Protocol (NEAR) : Near Protocol は、高速かつ低コストで開発者に優しいプラットフォームを提供するように設計されています。 Nightshade と呼ばれるシャーディングテクノロジーを採用し、セキュリティを損なうことなくスケーラビリティを実現します。 Near の使いやすさへの重点は、シンプルでアクセスしやすいスマートコントラクト機能を備えた開発者と、簡単なアカウント管理とトランザクションプロセスを通じてユーザーの両方に広がります。

Binance Smart Chain (BSC) : 暗号通貨取引所 Binance によって開始された BSC は、Binance Chain と並行して動作し、スマートコントラクトと分散型アプリケーションに高性能ネットワークを提供します。これは、PoSA (proof-of-sked-authority) として知られるコンセンサスモデルを利用しており、PoS の要素と委任された権限を組み合わせて、速度、分散化、セキュリティのバランスを実現します。 BSC は、その低い取引手数料と高いスループットにより急速に人気を集めています。

Zilliqa (ZIL) : Zilliqa は、スケーラビリティの問題に対処するためにシャーディングテクノロジーを導入した先駆的なブロックチェーンプラットフォームです。ネットワークをより小さく管理しやすいグループ (シャード) に分割することで、Zilliqa はトランザクションを並行して処理できるようになり、スループットが大幅に向上します。 Zilliqa のアーキテクチャにより、セキュリティや分散化を損なうことなく、高いトランザクション速度を実現できます。

Fantom (FTM) : Fantom は、前世代のブロックチェーンの制限を克服するように設計された、高性能、スケーラブル、安全なスマートコントラクトプラットフォームです。これは、Lachesis と呼ばれる特注のコンセンサスアルゴリズムを利用しており、ほぼ瞬時のトランザクションのファイナリティを可能にします。これにより、Fantom は分散型金融 (DeFi) アプリケーションや、スピードと信頼性が重要となる現実世界での使用にとって理想的なプラットフォームとなります。

Hedera Hashgraph (HBAR) : 従来のブロックチェーンとは異なり、Hedera Hashgraph はハッシュグラフアルゴリズムに基づく新しいコンセンサスアプローチを使用し、低帯域幅消費で高速、公平、安全なトランザクションを可能にします。 Hedera は、安定性と継続的なイノベーションを保証するガバナンスモデルにより、暗号通貨からファイルストレージやスマートコントラクトに至るまで、幅広いアプリケーションをサポートすることを目指しています。

Flow (FLOW) : CryptoKittiesの背後にあるチームによって開発された Flow は、新世代のデジタル資産、ゲーム、アプリ向けに設計された、高速で分散型の開発者フレンドリーなブロックチェーンです。 Flow の独自のマルチロールアーキテクチャとリソース指向のプログラミングモデルは、高レベルの拡張性と使いやすさに対応し、主流のブロックチェーン採用への道を開きます。

Terra (LUNA) : Terra は、アルゴリズムのステーブルコインを通じて価格が安定した世界的な決済システムを強化するブロックチェーンプロトコルです。 Terra は、安定性と使いやすさに重点を置くことで、主流ユーザーの間でのブロックチェーンの採用を促進することを目指しています。そのコンセンサスメカニズムは、PoS のセキュリティとステーブルコインによってもたらされる経済的安定性を組み合わせ、金融アプリケーションの繁栄するエコシステムをサポートします。

Stellar (XLM) : Stellar は、国境を越えた取引とデジタル資産交換を促進し、金融サービスをよりアクセスしやすく、手頃な価格にすることに重点を置いています。そのコンセンサスプロトコルにより、迅速かつ効率的な決済が可能になり、世界中のさまざまな通貨システムを接続することを目的とした幅広い金融アプリケーションやサービスに対応できます。

Algorand (ALGO) : Algorand の純粋なプルーフオブステーク (PPoS) コンセンサスメカニズムは、真の分散型ネットワーク内で完全な参加、保護、および速度を提供します。スケーラビリティ、セキュリティ、分散化を提供することでブロックチェーンのトリレンマを解決し、単純なトランザクションと複雑なスマートコントラクトの両方に適したものにすることを目指しています。

EOSIO (EOS) : スケーラビリティと使いやすさに重点を置いて設計された EOSIO は、最小限の手数料で 1 秒あたり数千のトランザクションをサポートします。委任されたプルーフ・オブ・ステーク (DPoS) コンセンサスの使用を通じて、分散型アプリケーション向けの堅牢なプラットフォームを提供し、企業や個人へのブロックチェーンの導入を合理化することを目指しています。

Tron (TRX) : Tron は、高スループット、高スケーラビリティ、高可用性のブロックチェーンを通じて Web を分散化し、特にエンターテインメント分野における dApps の広大なエコシステムをサポートすることを目指しています。委任されたプルーフオブステーク (DPoS) コンセンサスメカニズムにより、迅速かつ効率的なトランザクション処理が促進されます。

Polygon (MATIC) : Polygon は主にイーサリアムのレイヤー 2 スケーリングソリューションとして知られていますが、イーサリアム互換のブロックチェーンネットワークを構築および接続するためのフレームワークも提供します。イーサリアムとソブリンブロックチェーンの長所を組み合わせて本格的なマルチチェーンシステムを構築し、スケーラビリティと相互運用性を強化します。

VeChain (VET) : VeChain はブロックチェーンベースのサプライチェーン管理とビジネスプロセスに特化しており、透明性、追跡可能性、効率性の向上を目指しています。 Proof-of-Authority (PoA) コンセンサスメカニズムを採用し、高いパフォーマンスと環境への配慮のバランスをとります。

リップル (XRP) : リップルとそれに関連する暗号通貨である XRP は、リアルタイムの国境を越えた支払いシステムの促進に重点を置いています。リップルは、世界的な金融取引を合理化し、従来の銀行システムと比較して、より高速で信頼性が高く、コストを削減することを目指しています。従来の意味でのブロックチェーンではないそのコンセンサス台帳は、検証サーバー間で独自のコンセンサスプロセスを使用し、金融分野で際立ったトランザクションのスループットと効率性を提供します。リップルのネットワークは、即時決済、為替手数料の削減、運転資金のより効率的な利用を可能にするように設計されており、銀行や金融機関の間で国際取引に人気の選択肢となっています。

Celo (CELO) : Celo は、スマートフォンユーザーの間で暗号通貨の採用を増やすことに重点を置いたブロックチェーンエコシステムです。 Celo は、電話番号を公開キーとして使用することで、アクセスしやすくユーザーフレンドリーな一連の金融商品とサービスを導入することを目指しています。このネットワークは、プラットフォーム上での安定した価値交換を促進するために、cUSD (Celo Dollar) や cEUR (Celo Euro) などのステーブルコインの作成と使用をサポートしています。 Celo のプルーフオブステーク (PoS) コンセンサスメカニズムはスケーラビリティとセキュリティを保証する一方、金融アクセスの障壁を軽減するという同社の取り組みは、より包括的な金融システムを構築するという使命と一致しています。 Celo のブロックチェーンテクノロジーへのアプローチは使いやすさと社会的影響を重視しており、送金や支払いなどの現実世界のアプリケーションをターゲットにして、世界的な経済的エンパワーメントを推進しています。

ビットコインやイーサリアムの基礎プラットフォームからソラナやエルロンドの高速ネットワークに至るまで、各ブロックチェーンは、分散化、セキュリティ、スケーラビリティのバランスをとるための独自のアプローチをもたらしています。これらは共に、インターネットの将来を形作る分散型アプリケーションを支える多面的な景観を形成します。

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