レイヤー２を解説
更新日：2022年7月5日
現在、イーサリアムは、スマートコントラクトと DAppの数、ロックされた暗号資産の出来高、トランザクションが最も多いプラットフォームとなっています。近年の暗号資産市場の爆発的な成長に伴い、送金やコントラクトの実行など、オンチェーンでのアクティビティの規模も大きくなってきています。しかし、市場が低迷している場合でも、ユーザーはネットワークの混雑と高額なガス代という課題に直面しており、ユーザーエクスペリエンスの低下につながります。 イーサリアムのスケーラビリティの問題は、ユーザーにとって重要な話題の1つです。
イーサリアムのスケーリングソリューション
イーサリアムのスケーリングソリューションは、レイヤー1（L1）とレイヤー2（L2）の2つに分けることができます。
レイヤー1はイーサリアム2.0とも呼ばれ、POW（Proof-of-Work）からPOS（Proof-of-Stake）への基本的なコンセンサスの移行とシャーディングメカニズムに焦点を当てたオンチェーンアップグレードです。メカニズムの変更により、ノードはチェーンのコンテンツ全体を保存する必要がなくなり、コンピューティング能力をより効率的に使用できるため、より大きなネットワーク容量を解放できます。
ただし、実装が難しいため、イーサリアム2.0の導入は今後数年間で段階的に行う必要があります。アップグレードが完了するまでの明確なスケジュールがないため、レイヤー2スケーリングは現在市場でより大きな焦点となっています。
レイヤー2は、本体のイーサリアムチェーン自体に影響を与えないオフチェーン・ソリューションです。すべてのトランザクションはレイヤー2ネットワークで処理でき、レイヤー1は必要な場合にのみ使用されるため、大量のトランザクションを迅速かつ安価に完了するという目的を達成します。
イーサリアムを高速道路と置き換えて考えると、レイヤー2はこの高速道路の上に構築された高架橋に相当し、混雑したブロックチェーンから車を別のルートに迂回させるのに役立ちます。
レイヤー2の主要テクノロジー
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レイヤー2ネットワークのテクノロジーソリューションも近年進化しています。
State Channels
ステートチャネルモデルは、ビットコインのライトニングネットワークに似ています。簡単に言えば、両者のトランザクションは、相互に送金できるチェーンの下にチャネルを構築し、最終結果は関連するすべてのトランザクションが完了した後にのみチェーンに引き渡されます。
イーサリアムの初期のステートチャンネルプロジェクトは Raiden Network でした。そのソリューションにはより多くの制限があり、両者が長期的なトランザクションの需要に対応する必要があったため、現在は停止しています。
Plasma
Plasma は、VitalikButerin 氏によって提案された初期ソリューションの1つです。これはサイドチェーンに似ており、イーサリアムとは独立して動作しますが、Plasma で処理されたすべてのブロックハッシュが検証のためにメインのブロックチェーンコントラクトに伝達されます。数百、数千のトランザクションをチェーン外で同時に処理でき、数十バイトに相当する最終的な結果のみをメインチェーンに記録します。
ただ、このソリューションの問題は、Plasma 上のノードとメインチェーンにアップロードされたデータの精度に依存していることです。悪意のあるノードからの攻撃リスクを防ぐために、資金の引き出しに最大7〜14日の期間が必要です。これは、このソリューションを実装するにあたっての大きな課題となります。
ロールアップ
ロールアップは、昨今最も注目されている手法であり、業界では、ロールアップの成功がイーサリアムのスケーラビリティに直接関わってくるという議論さえあります。
ロールアップはレイヤー2でもトランザクションを処理しますが、Plasma よりも安全に、レイヤー1 へ転送者、受取人、金額など、各トランザクションに必要なデータを記録します。
ではすべてのトランザクションを記録することがどのようにしてレイヤー1よりもスケーラブルであることを、保証するのでしょうか。
ここでは、コントラクトのツリー構造を使用して各アカウントの状態を記録し、トランザクション記録のみが含まれていることから、トランザクションデータを圧縮していることがわかります。署名の検証はレイヤー2ネットワークで行われるため、メインチェーンへは圧縮したデータを送信することができます。
データの一貫性の問題を解決するために、2つの異なる技術、OptimisticRollup と ZKRollup が徐々に進化してきました。
Optimistic はプラズマに似ています。この言葉が示すように、アップロードされたすべてのデータに不正はないという楽観的前提のもとにデフォルトで設定されており、問題がある場合にのみトランザクションの検証が始まります。これを解決するために時間を要するため、ユーザーは現在、Optimism などのレイヤー2、OptimistcRollup のネットワークから資金を引き出すために少なくとも1週間ほど待つ必要があります。
ZKRollup は「ゼロ知識証明」の技術を使用しており、スマートコントラクトはその証明を検証することでデータの正当性を判断します。ユーザーはすぐに資金を引き出すことができますが、その主な問題は、ネットワークが証明書を生成するために相当の計算力を必要とすることです。 ZKRollup を実装する zkSync プロジェクトは、現在イーサリアムメインネットワークに配備されています。
まとめ
Rollupは、イーサリアムのレイヤー2スケーラビリティにおける最も主流なソリューションであり、さまざまなチェーンを開くためのクロスチェーンブリッジの段階的出現など、関連するレイヤー2ネットワークプロジェクトがすでに配備されています。レイヤー1またはレイヤー2のどちらであっても、これらのソリューションは相互に排他的ではなく、将来、イーサリアムのネットワーク処理能力を向上させるために相互に補完する必要があります。
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