レイヤ 2 ソリューションとは何ですか?また、イーサリアムをどのように拡張するのでしょうか?

イーサリアムエコシステムのレイヤー2ソリューションを理解する

1. レイヤ 2 ソリューションは、イーサリアムのメイン ブロックチェーン上に構築された二次プロトコルであり、トランザクション速度を向上させ、コストを削減するように設計されています。これらのシステムは、セキュリティとファイナリティのためにイーサリアムに依存しながら、プライマリ チェーンからトランザクションを処理することによって動作します。レイヤ 2 は、計算とデータ ストレージを混雑したベース レイヤから移動することにより、ネットワークのボトルネックを軽減します。

2. レイヤ 2 の背後にある中心的なアイデアは、複数のトランザクションをメインネット上で 1 つの送信にバンドルすることです。この集約により、イーサリアムに直接記録する必要があるデータ量が大幅に削減され、ガス料金が削減され、スループットが向上します。すべてのアクションが独自のブロック スペースを必要とする代わりに、数十、場合によっては数千のインタラクションを 1 つの暗号証明に圧縮できます。

3.セキュリティは、不正行為の証明や有効性の証明などのメカニズムを通じて、イーサリアムのメインネットに固定されたままです。実行がオフチェーンで行われる場合でも、これらの検証方法を使用して悪意のあるアクティビティを検出し、異議を申し立てることができます。これにより、分散化や安全性を損なうことなくトラストレスな運用が保証されます。

4. さまざまなタイプのレイヤー 2 テクノロジーが登場しており、それぞれが独自のスケーリング アプローチを備えています。最も顕著なものとしては、ロールアップ (楽観的ロールアップと zk-ロールアップの両方) と状態チャネルがあります。各バリアントは、速度、コスト、複雑さ、既存のスマート コントラクトとの互換性の間のトレードオフのバランスをとります。

ロールアップによってスケーラビリティが実現される仕組み

1. ロールアップはイーサリアムのメイン チェーンの外側でトランザクションを実行しますが、トランザクション データはレイヤー 1 にポストバックされます。これにより、ロールアップはイーサリアムのセキュリティ モデルを継承しながら、より高いパフォーマンスを実現できます。楽観的ロールアップとゼロ知識 (zk) ロールアップという 2 つの主要なカテゴリが存在します。

2. 楽観的ロールアップでは、トランザクションがデフォルトで有効であると想定し、紛争が発生した場合にのみ計算を実行します。彼らは不正証明を使用して、待機期間中の誤った結果に異議を唱えます。これにより、引き出しに多少の遅れが生じますが、EVM との完全な互換性が可能になり、開発者が dApp を移行しやすくなります。

3. Zk-rollup は高度な暗号化を利用して、トランザクションのバッチを検証する簡潔な証明を生成します。これらの有効性証明の作成には計算コストがかかりますが、オンチェーンでの検証は非常に安価です。すべてのバッチには正しさの数学的証明が付いているため、長いチャレンジ期間が必要なく、より迅速な資金引き出しが可能になります。

4. どちらのタイプでもトランザクション容量が大幅に増加します。たとえば、zk-rollups は 1 秒あたり数千件のトランザクションを処理でき、イーサリアムの現在の制限である約 15 ～ 20 TPS をはるかに超えています。導入が進むにつれて、Arbitrum、Optimism、zkSync Era などのロールアップ ベースのネットワークに導入されるプロジェクトが増えています。

ステートチャネルとサイドチェーンの役割

1. 状態チャネルを使用すると、参加者はブロックチェーンの開始状態と終了状態のみを記録しながら、多数のオフチェーン トランザクションを実行できます。この方法は、マイクロペイメントやゲームの動きなど、頻繁な双方向のやり取りに最適です。チャネルがオープンされると、レイヤー 1 で決済が行われるまで、ほぼゼロの手数料で即時送金が可能になります。

2. ロールアップとは異なり、状態チャネルでは、セキュリティを確保するためにユーザーがオンラインで積極的に参加している必要があります。一方の当事者が古い状態をブロードキャストして不正行為を試みた場合、もう一方の当事者は、定義された時間枠内に応答する必要があります。このアクティブな監視への依存により、パッシブ ユーザーの使いやすさが制限されます。

3. サイドチェーンは、イーサリアムと相互運用可能な独立したブロックチェーンですが、別のコンセンサス ルールに基づいて実行されます。これらは高い拡張性と柔軟性を提供しますが、イーサリアムのセキュリティを直接継承しません。 Polygon POS のようなプロジェクトはこのカテゴリに分類され、分散型検証を犠牲にして高速かつ安価なトランザクションを提供します。

4. サイドチェーンはオフロード効果によりレイヤー 2 ソリューションとグループ化されることが多いですが、純粋主義者は、イーサリアムのセキュリティ モデルとの密接な結合が欠如しているため、独立して考慮されるべきだと主張しています。その価値は、絶対的な分散化がそれほど重要ではない特定のアプリケーションに適したスケーラブルな環境を提供することにあります。

分散型アプリケーションとユーザー エクスペリエンスへの影響

1. レイヤー 2 の採用により、ユーザーが DeFi、NFT、Web3 プラットフォームとやり取りする方法が変わりました。かつては少額取引を非現実的にしていた高額なガス料金が、多くのロールアップネットワークでは数セント単位に引き下げられています。このアクセシビリティにより、特に個人投資家の間で幅広い参加が促進されます。

2. 開発者は、設計の可能性が広がるという恩恵を受けます。コストが削減され、確認が迅速化されるため、複雑なロジックと頻繁な更新が可能になります。インフラストラクチャの制約が緩和されるにつれて、新しい金融商品、リアルタイム ゲーム、ソーシャル プロトコルが登場します。

3. クロスレイヤー流動性ブリッジにより、レイヤー 1 環境とレイヤー 2 環境の間での資産のシームレスな移動が可能になります。ただし、ブリッジングでは、スマート コントラクトの悪用や集中管理に関連するリスクが生じます。いくつかの注目を集めたハッキン​​グはブリッジ契約を標的にしており、堅牢な監査と分散設計の重要性が強調されています。

4. 進歩にもかかわらず、断片化は依然として課題です。ユーザーは複数のウォレットを管理し、チェーン全体で残高を追跡し、確認時間の違いを理解する必要があります。相互運用性プロトコルはナビゲーションを簡素化することを目的としていますが、エコシステムには従来の Web プラットフォームに匹敵する統一されたエクスペリエンスがまだ欠けています。

よくある質問

レイヤ 2 ブロックチェーンとレイヤ 1 ブロックチェーンの違いは何ですか?レイヤー 1 は、コンセンサス、セキュリティ、データの可用性を担当するベース ブロックチェーン (イーサリアム自体) を指します。レイヤ 2 はレイヤ 1 の上で動作し、結果をメインネットに戻す前にオフチェーンでトランザクション処理と計算を処理します。この分離により、イーサリアムの基本構造を変更することなくレイヤー 2 を拡張できるようになります。

すべてのレイヤー 2 ソリューションは同等に安全ですか?いいえ。セキュリティは設計によって異なります。イーサリアムにデータを投稿し、詐欺や有効性の証明を使用するロールアップは、検証にレイヤー 1 に依存しているため、安全性が高いと見なされます。対照的に、独立したバリデーターを備えたサイドチェーンは、サイドチェーンの侵害により不可逆的な損失が発生する可能性があるため、セキュリティ保証が低くなります。

レイヤ 2 ネットワークはスマート コントラクトをサポートしていますか?はい、多くの最新のレイヤー 2 プラットフォームはスマート コントラクトを完全にサポートしています。 Optimism と Arbitrum はイーサリアム仮想マシン (EVM) を複製するため、開発者は最小限の変更で Solidity ベースの dApp を展開できます。 ZkSync と StarkNet は、zk フレンドリーなアーキテクチャを使用して同様の機能を提供しますが、開発ツールは若干異なる場合があります。