暗号レイヤー 2 とは何ですか?またどのように機能しますか?

ブロックチェーンテクノロジーを理解するには、「レイヤー 1 」(L1) として知られる基礎から始めることが重要です。この層は、ビットコイン (BTC) やイーサリアム (ETH) などの分散型ネットワークの基盤を表します。これらのプラットフォームは、仲介者を必要とせずにデジタル資産の所有と交換を容易にする分散型台帳システム上で動作します。サードパーティに依存しないということは、ラップトップや Raspberry Pi などのパーソナルコンピューティングデバイスを使用して、誰でも L1 プロトコルを操作できることを意味します。

レイヤ 1 の中心となるのはコンセンサスメカニズムです。コンセンサスメカニズムは、ネットワーク内のすべての参加者、つまりノードがシステムの状態について最終的に合意に達することを保証します。たとえば、いつでもユーザーが所有する ETH の量を確認します。現在、ビットコインネットワークのレイヤー 1 は 1 秒あたり約 7 件のトランザクションを処理できますが、イーサリアムの処理能力はわずかに高いものの、それでも 1 秒あたり数十件のトランザクションに制限されています。これらの制限により、ブロックスペースの争奪戦が発生します。

この競争は取引手数料の形で現れ、ユーザーはブロックチェーン上で取引に優先順位を付け、より迅速に確認されるよう互いに競い合います。ユーザーが提示する手数料が高いほど、トランザクションがより早く処理される可能性が高くなります。このスループットのボトルネックは、多くの場合、輻輳とコストの上昇を引き起こし、スケーラビリティの点で大きな課題となっています。

分散化、セキュリティ、スケーラビリティの間の本質的なバランス ( ブロックチェーンのトリレンマと呼ばれることが多い) は基本的な制約であるように見えますが、これらの制約に対処するためにレイヤー 2ソリューションが開発されています。イーサリアムのロールアップやビットコインのライトニングネットワークなどのテクノロジーは、これらのネットワークのトランザクション容量と効率を強化するように設計されており、レイヤー 1 の対応物に固有のハードルを克服するための有望な手段を提供します。

レイヤ 2 クロニクル: ブロックチェーンのスケーラビリティに向けたステップ

仮想通貨のユーザーは、ネットワークが処理限界に達しているため、高額な手数料や取引の遅延に頻繁に遭遇します。現在、処理限界は 1 日あたり約 150 万件、1 秒あたりわずか約 15 件です。 Yuga Labs の Otherside 仮想土地セールや 2021 年の強気市場などのトラフィックの多いイベントは、ネットワークの混雑と、それに伴う料金の高騰とアプリケーションのパフォーマンスの低下を例示します。

レイヤ 2 ソリューション (「L2」) は、このボトルネックを緩和するために設計された技術革新です。これらの L2 は、イーサリアムの賑やかなメインネットへの補助的な高速道路として機能し、基盤となるネットワークのセキュリティと分散型の性質の恩恵を受けながら、迅速かつコスト効率の高いトランザクションを提供します。 L2 は、ブロックチェーンの主要大通りに沿って走る幹線道路と考えてください。簡単にアクセスできるオン/オフランプが完備されており、混雑した幹線道路に迅速に代わるものとなります。

Arbitrum、 Optimism 、zk-Sync がイーサリアム上の人気の L2 ネットワークとして先頭に立っている一方、ライトニングネットワークはビットコインユーザーに対して同様の機能を実行します。これらのネットワークを合わせると時価総額は 20 億ドル近くに達し、ブロックチェーンのスケーラビリティにおける重要な役割を反映しています。

レイヤ 2 は、オフチェーンでトランザクションをバンドルすることで手数料を削減するだけでなく、より低コストで 1 秒あたりより多くのトランザクションを処理できるため、ユーティリティを拡張することでも差別化されています。これにより、ユーザーエクスペリエンスの強化と幅広いアプリケーションが可能になり、最終的には Visa や Mastercard などの集中型決済プロセッサの効率に匹敵することを目指しています。

L2 の統合は、ブロックチェーンシステムに固有の分散化に関連したスケーラビリティの問題に対処するために不可欠です。従来の銀行システムは、より効率的な決済規制を実現するための集中管理から恩恵を受けていますが、ブロックチェーンでは、数千のネットワーク参加者全体でセキュリティと透明性を維持する必要があります。これに関連して、レイヤー 1 はセキュリティと分散化を確保する役割を担い、レイヤー 2 はトランザクション機能のスケーリングに焦点を当て、より高速なだけでなく、よりユーザーフレンドリーなネットワークを目指して連携し、ブロックチェーン技術が確実に需要を満たせるようにします。そしておそらくいつかは、従来の金融導管よりも優れたものになるでしょう。

レイヤー2はどのように機能しますか?

レイヤ 2 (L2) プロトコルはイーサリアムの高度なフレームワークとして機能し、メインのブロックチェーンが提供する堅牢なセキュリティを活用しながら、メインのイーサリアムネットワーク (レイヤ 1) からのトランザクションを処理するように設計されています。これらのレイヤー 2 ソリューションは、イーサリアムの機能を補完および拡張する個別のブロックチェーンであり、ネットワークがより効率的に動作できるスケーラブルな環境を提供します。

L2 ソリューションの独創性は、レイヤー 1 の負荷を大幅に軽減できることにあります。これにより、輻輳が軽減されるだけでなく、システム全体のスケーラビリティも向上します。レイヤ 2 内の主要なテクノロジの 1 つは、ロールアップの概念です。ロールアップは、数百のトランザクションを単一のレイヤー 1 トランザクションにグループ化することで機能し、ロールアップに含まれるすべてのユーザー間でトランザクション手数料を効果的に共有し、最小限に抑えます。これらのトランザクションはレイヤー 1 から実行されますが、そのデータは引き続きレイヤー 1 にポストされるため、イーサリアムのセキュリティが維持されます。ロールアップ内のトランザクションを元に戻すには、イーサリアム自体でトランザクションを元に戻す必要があります。

ロールアップには主に 2 つの形式があります:楽観的とゼロ知識です。どちらのタイプも、トランザクションデータをレイヤー 1 に送信するために使用する方法が異なりますが、目標は同じであり、大部分の計算作業をオフロードしながらトランザクションデータの忠実性とセキュリティを確保することです。

ロールアップ以外にも、レイヤー 2 には、多数のアプリケーションをサポートするサイドチェーンやその他のフレームワークも含まれています。 L2 の中には、オープンでアクセスしやすいように設計され、幅広いアプリケーションをサポートするものもありますが、他の L2 はより専門的で、特定のプロジェクトのニーズに応えます。構造に関係なく、すべてのレイヤー 2 ソリューションの重要な機能は、トランザクションデータをレイヤー 1 にポストバックして、ブロックチェーンの台帳と履歴記録に安全に固定される機能です。

レイヤ 2 スペースは、さまざまなレベルのアクセシビリティとアプリケーションを備えた動的なフィールドです。レイヤ 1 からワークロードをオフロードし、トランザクションデータをレイヤ 1 にポストバックすることにより、レイヤ 2 プロトコルはイーサリアムネットワークの機能、速度、効率を向上させながら、ブロックチェーンテクノロジーに伴う整合性とセキュリティを維持します。この二重層アーキテクチャにより、イーサリアムが成長し進化し続けるにつれて、その基本原理を犠牲にすることなくユーザーとアプリケーションの要求を満たすことができるようになります。

ロールアップにはいくつかの種類があり、それぞれに独自のニュアンスがあります。たとえば、Optimistic ロールアップと ZK (Zero-Knowledge) ロールアップは、メインチェーンとの通信方法が異なります。

楽観的なロールアップ

オプティミスティックロールアップは、プライマリイーサリアムブロックチェーンと並行して動作します。これらは、メインチェーンに結果を報告する前に、並行トラックでトランザクションを処理します。これらのロールアップは料金が安いため、ユーザーに好まれています。不正なトランザクションの疑いがある場合は、既存の状態データを使用してトランザクションを再構築する不正証明によって異議を申し立て、検証することができます。解決プロセスは ZK ロールアップに比べて時間がかかる場合がありますが、オプティミスティックロールアップ自体内のトランザクションは迅速に確認されます。

オプティミスティックロールアップはイーサリアム仮想マシン (EVM) とも完全に互換性があり、イーサリアムメインネットのあらゆる機能をレイヤーにミラーリングできます。 Optimistic ロールアップの著名な例には、Arbitrum、Optimism、Baba などのソリューションが含まれます。

ZK ロールアップ

対照的に、ZK ロールアップでは、暗号化証明を使用してトランザクションの整合性を確認します。有効性証明として知られるこれらの証明 (SNARK や STARK を含む) は、メインチェーンに提示されます。 ZK ロールアップは、完全なトランザクションデータを必要とせずに、これらのプルーフを使用してレイヤー上の転送の状態を更新し、検証プロセスを合理化します。ロールアップ契約による有効性証明が受け入れられると、取引の正確性がすでに保証されており、メインチェーンへの資金の移動が簡素化されます。ただし、ZK ロールアップには、部分的な EVM サポートや特定の操作に対するより大きな計算要求などの制限があります。 ZK ロールアップの例には、dYdX、Loopring、zkSync などのプラットフォームが含まれます。

サイドチェーン

XDai やPolygon PoS などのサイドチェーンはイーサリアムネットワークと連携して実行され、EVM 互換性を提供しますが、独自のコンセンサスメカニズムに依存しており、イーサリアムメインネットによって保護されていないため、レイヤー 2 の厳密な定義の外側に分類されます。これらのチェーンはイーサリアムを模倣しています。機能はありますが、特にサイドチェーンオペレーターの信頼に関して、さまざまなリスクを伴う明確なセキュリティモデルを備えています。

バリジウム

Validium は、ZK ロールアップと同様の有効性証明を利用しますが、トランザクションデータをメインチェーンに保存しない点で異なります。複数のチェーンを並行して動作させることができ、それぞれが 1 秒あたり数千のトランザクションを処理できます。ただし、より特殊なプログラミング言語が必要なため、スマートコントラクトのサポートはさらに限定されています。

サイドチェーンとバリディアムは両方とも、ロールアップのような真のレイヤー 2 ソリューションではありませんが、トランザクション手数料の削減や高い処理能力など、同様の利点を提供します。これらは代替のスケーリング方法を提供しますが、別個の運用フレームワークのため、セキュリティに関する明確な考慮事項が伴います。

L2 ブロックチェーンの将来

ブロックチェーンのエコシステムが主流の採用にますます重点を置いて進化するにつれて、スケーラビリティソリューションの重要性が増しています。 Proof of Stake コンセンサスメカニズムへの移行やシャーディングの導入など、イーサリアムのレイヤー 1 (L1) の進歩により、接続されたレイヤー 2 (L2) ネットワークのパフォーマンスが大幅に向上すると期待されています。これらの L2 ソリューションは、前例のないトランザクション速度とコスト削減を提供し、特にDeFi分野における分散型アプリケーションの成長をさらに可能にします。

L2 ソリューションの進歩は、マルチチェーン環境の促進、ブロックチェーンの相互運用性の強化、デジタル資産取引の新たな可能性の促進に役立ちます。 L2 プラットフォーム間のブリッジの数が拡大するにつれて、ユーザーはシームレスなエクスペリエンスとブロックチェーン相互作用における新しい経路の開拓から利益を得ることができます。

ただし、分散型ランドスケープへの道には複雑さが伴います。 L2 プロトコルはイデオロギー的に分散化に取り組んでいますが、実際の展開には集中化された要素が含まれることがよくあります。これは、ビットコインのライトニングネットワークなどのシナリオで明らかであり、分散型プロトコルにもかかわらず、ユーザーは利便性のために保管ウォレットやサービスを好む傾向があります。同様に、イーサリアム L2 ソリューションの多くは集中化された機能から始まり、時間の経過とともに徐々に分散化されることを目的としており、初期段階でのより迅速な更新と開発を可能にします。

ブロックチェーンユーザーにとって、これらのプロトコル内の分散化の本当の範囲を見極めることは困難です。 L2Beatのようなプロジェクトは、イーサリアムの L2 ネットワークの分散化ステータスに関する重要な洞察を提供し、暗号空間をナビゲートする際の勤勉な調査と慎重なアプローチの重要性を強調しています。

業界が進歩するにつれ、セキュリティ、分散化、スケーラビリティの基本原則を維持しながら、分散型経済に向けて世界を前進させる L2 ソリューションと分散型アプリケーション ( DApps ) を提供するには、コラボレーションとイノベーションが鍵となります。

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