layer1とlayer2とはどういう意味ですか？ブロックチェーン階層化テクノロジーの分析

ブロックチェーンテクノロジーの世界では、特にブロックチェーンネットワークの効率をスケーリングおよび改善するというコンテキストで、レイヤー1とレイヤー2という用語について頻繁に説明します。これらのレイヤーを理解することは、暗号通貨と分散型システムのメカニズムに興味がある人にとっては重要です。この記事では、ブロックチェーンのレイヤー1およびレイヤー2テクノロジーの定義、機能、および重要性を詳しく説明します。

レイヤー1とは何ですか？

レイヤー1は、基礎となるブロックチェーンプロトコル自体を指します。これは、コンセンサスメカニズム、ブロック作成、トランザクション検証など、ブロックチェーンのコア操作が発生する基礎層です。レイヤー1ブロックチェーンの例には、BitcoinとEthereumが含まれます。

レイヤー1の主な機能は、ブロックチェーンのセキュリティと完全性を確保することです。このレイヤーは、以下を含むネットワークの基本的な側面を処理します

• コンセンサスメカニズム：すべての参加者がブロックチェーンの状態に同意することを保証する仕事の証明（POW）またはステークの証明（POS）などの方法。
• ブロック作成：新しいブロックがブロックチェーンに追加されるプロセス。
• トランザクション検証：ブロックチェーンに追加される前に、トランザクションの正当性と正確性を検証します。

レイヤー1ソリューションは、ブロックチェーン自体のスケーラビリティと効率の改善に焦点を当てていることがよくあります。たとえば、EthereumのPOWからPOSへの移行は、エネルギー消費の削減とトランザクションスループットの増加を目的としたレイヤー1アップグレードです。

レイヤー2とは何ですか？

一方、レイヤー2ソリューションは、既存のレイヤー1ブロックチェーンの上に構築されたプロトコルまたはテクノロジーです。これらのソリューションは、基礎となるプロトコルを変更することなく、ブロックチェーンのスケーラビリティと効率を高めることを目的としています。一般的なレイヤー2テクノロジーには、BitcoinのLightningネットワークと、楽観的なロールアップやZK-Rollupsなどのイーサリアム用のさまざまなスケーリングソリューションが含まれます。

レイヤー2の主な目標は、メインブロックチェーンからのトランザクション処理の一部をオフロードすることで、その能力を高め、料金を削減することです。レイヤー2の重要な側面には次のものがあります。

• オフチェーントランザクション：メインブロックチェーンの外側のトランザクションを処理して、混雑を軽減します。
• サイドチェーン：メインチェーンに沿って実行され、それと対話できる並列ブロックチェーン。
• 状態チャネル：参加者が複数のトランザクションをオフチェーンで実行し、ブロックチェーン上の最終状態のみを解決できる方法。

レイヤー2ソリューションは、分散型ファイナンス（DEFI）プラットフォームやゲームアプリケーションなど、高トランザクションスループットを必要とするアプリケーションにとって特に重要です。

ブロックチェーンのレイヤー1とレイヤー2の重要性

レイヤー1とレイヤー2の区別は、ブロックチェーンネットワークをスケーリングおよび最適化する方法を理解するために重要です。レイヤー1はセキュリティと地方分権の基盤を提供し、レイヤー2は広範な採用に必要な柔軟性と効率を提供します。

たとえば、Bitcoinのレイヤー1は安全ですが、微小移動の場合は遅く、コストがかかります。 Lightning Networkは、レイヤー2ソリューションであるため、即座に低コストのトランザクションを可能にし、Bitcoinを日常的に使用するためにより実用的にします。

同様に、Ethereumのレイヤー1はスケーラビリティの問題に直面しており、高いガス料金とネットワークの輻輳につながります。楽観的なロールアップやZKロールアップなどのレイヤー2ソリューションが開発され、これらの課題に対処し、イーサリアムネットワークでより速く、より安価なトランザクションを可能にします。

レイヤー1およびレイヤー2テクノロジーの例

これらのレイヤーの実用的なアプリケーションを説明するために、いくつかの具体的な例を見てみましょう。

• BitcoinおよびLightning Network ：Bitcoinのレイヤー1は、そのセキュリティと地方分権化で知られていますが、取引速度とコストに苦しんでいます。 Layer 2ソリューションであるLightningネットワークは、メインブロックチェーンから支払いチャネルを作成することにより、インスタントおよび低コストのトランザクションを可能にします。

• EthereumとZK-Rollups ：Ethereumのレイヤー1は多くのDefiアプリケーションのバックボーンでしたが、そのスケーラビリティの制限はボトルネックでした。レイヤー2ソリューションであるZK-Rollupsは、複数のトランザクションをEthereum MainNetで単一のトランザクションにバンドルし、スループットと料金の削減を大幅に増加させます。

• PolkadotとParachains ：Polkadotは、異なるブロックチェーン間の相互運用性を可能にするレイヤー1ブロックチェーンです。 Parachainsと呼ばれるレイヤー2ソリューションにより、メインのポルカドットネットワークと通信できるカスタムブロックチェーンの作成が可能になり、スケーラビリティと機能が向上します。

レイヤー1とレイヤー2がどのように相互作用するか

レイヤー1とレイヤー2の間の相互作用は、ブロックチェーンエコシステムの全体的なパフォーマンスに不可欠です。レイヤー1は、レイヤー2に依存しているセキュリティとコンセンサスを提供し、レイヤー2はトランザクションをより効率的に処理することにより、レイヤー1の機能を強化します。

たとえば、Lightningネットワークの場合、トランザクションはオフチェーンで処理されますが、必要に応じてBitcoinブロックチェーンに解決できます。これにより、Bitcoinのレイヤー1のセキュリティが維持され、レイヤー2を介してより速く、より安価なトランザクションが可能になります。

同様に、楽観的なロールアップやZKロールアップなどのEthereumのレイヤー2ソリューションは、最終決済のためにEthereum Mainnetに依存しており、トランザクションの速度とコストを改善しながらネットワークの整合性が保存されます。

課題と考慮事項

レイヤー1とレイヤー2テクノロジーには大きな利点がありますが、課題と考慮事項もあります。レイヤー1のアップグレードは複雑で時間がかかる場合があり、ネットワークの参加者からのコンセンサスが必要です。たとえば、EthereumのPOSへの移行は、重要な技術的およびコミュニティの課題を含む複数年の努力でした。

レイヤー2のソリューションは、有望ではありますが、メインブロックチェーンとのセキュリティと相互運用性の確保などのハードルにも直面しています。たとえば、Lightningネットワークでは、ユーザーが支払いチャネルを管理する必要があります。これは、非技術的なユーザーにとって複雑になる可能性があります。さらに、レイヤー2ソリューションのセキュリティは、多くの場合、基礎となるレイヤー1ブロックチェーンのセキュリティに依存します。

よくある質問

Q：レイヤー1は、ブロックチェーンのセキュリティにどのように影響しますか？

A：レイヤー1は、コンセンサスアルゴリズムやブロック検証など、ブロックチェーンのコアセキュリティメカニズムを担当します。レイヤー1の変更またはアップグレードは、ネットワークの全体的なセキュリティに影響を与える可能性があります。たとえば、仕事の証明から利害関係の証明に移行すると、特定の種類の攻撃に対するネットワークの抵抗に影響を与える可能性があります。

Q：レイヤー2ソリューションは、レイヤー1とは独立して動作できますか？

A：いいえ、レイヤー2のソリューションは、最終的な決済とセキュリティのレイヤー1に本質的に依存します。レイヤー2はオフチェーンでトランザクションを処理できますが、これらのトランザクションは最終的にレイヤー1ブロックチェーンに解決して、有効性とセキュリティを確保する必要があります。

Q：楽観的なロールアップとZK-Rollupsの主な違いは何ですか？

A：楽観的なロールアップとZK-Rollupsはどちらも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ですが、それらは異なって動作します。楽観的なロールアップは、トランザクションがデフォルトで有効であり、挑戦された場合にのみ詐欺証明を実行すると想定しているため、引きこもり時間が長くなる可能性があります。一方、ZK-Rollupsは、ゼロ知識証明を使用してトランザクションを即座に検証し、より速い最終性を提供しますが、より多くの計算リソースを必要とします。

Q：サイドチェーンは、レイヤー1とレイヤー2のコンテキストでメインチェーンとどのように異なりますか？

A：サイドチェーンは、メインチェーン（レイヤー1）と平行に動作する独立したブロックチェーンであり、それと相互作用できます。それらは、メインチェーンからのトランザクション処理の一部をオフロードするため、レイヤー2ソリューションと見なされることがよくあります。ただし、サイドチェーンは、独自のコンセンサスメカニズムとセキュリティプロトコルがある場合、レイヤー1の形式と見なすこともできます。