ブロックチェーンのLayer2拡張スキームは何ですか？

Layer2拡張スキームの紹介

Layer2拡張スキームは、ブロックチェーンネットワークのスケーラビリティと効率を高めるために設計された重要なテクノロジーです。ブロックチェーンテクノロジーの採用が成長するにつれて、セキュリティや分散化に妥協することなく、より高いトランザクション量を処理できるソリューションの必要性がますます重要になります。 Layer2ソリューションは、ベースブロックチェーン（Layer1）の上で動作し、ネットワークのワークロードの一部をオフロードすることを目的としているため、全体的なパフォーマンスが向上します。この記事では、さまざまなLayer2拡張スキーム、それらのメカニズム、およびそれらがブロックチェーンテクノロジーのより広範な生態系にどのように貢献するかを探ります。

layer2とは何ですか？なぜ必要なのですか？

layer2とは、一般にlayer1として知られている既存のブロックチェーンシステムの上に構築された二次フレームワークまたはプロトコルを指します。 Layer2ソリューションの主な目的は、特に高いネットワーク輻輳の期間中に、トランザクション処理時間の遅い時間や高い料金など、Layer1ネットワークの固有の制限に対処することです。トランザクションをオフチェーンで処理し、メインブロックチェーンの最終状態のみを解決することにより、Layer2ソリューションはスループットを大幅に増加させ、コストを削減し、ブロックチェーンテクノロジーを日常の使用に適した実用的にします。

layer2拡張スキームの種類

レイヤー2拡張スキームにはいくつかのタイプがあり、それぞれにブロックチェーンのスケーラビリティを向上させるための独自のアプローチがあります。最も顕著なものには次のものがあります。

• 支払いチャネル：これにより、参加者はブロックチェーン上の最終状態のみを記録しながら、オフチェーンで複数回取引できます。
• サイドチェーン：これらは、メインチェーンと平行に実行され、双方向PEGを介して対話できる個別のブロックチェーンです。
• プラズマチェーン：これらは、メインチェーンに固定された子のブロックチェーンであり、独立してトランザクションを処理するように設計されています。
• ロールアップ：これらのバッチ複数のトランザクションは単一のトランザクションになり、メインブロックチェーンの負荷が削減されます。

これらの各スキームには、独自の利点とトレードオフのセットがあります。これについては、以下のセクションで詳しく説明します。

支払いチャネル：トランザクション速度と費用効率の向上

支払いチャネルは、最も早く、最も簡単なLayer2ソリューションの1つです。参加者は、チェーン外で多数のトランザクションを実施できるようになり、ブロックチェーンでの正味の結果のみを解決できます。このアプローチは、マイクロペイメントなどの頻繁で価値の低いトランザクションを必要とするアプリケーションに特に役立ちます。

支払いチャネルの仕組みを理解するには、次のプロセスを検討してください。

• チャンネルの開設：2つの当事者は、ブロックチェーンのマルチシグウォレットに資金を預け、チャンネルを作成します。
• オフチェーントランザクション：当事者は、オフチェーンと互いに取引し、ブロックチェーンを伴わずにチャネルのバランスを更新できるようになりました。
• チャネルの閉鎖：当事者が取引を行うと、チャネルを閉じることができ、最終状態がブロックチェーンに記録されます。

この方法は、チャネルの開閉のみが最終状態とともに記録する必要があるため、メインブロックチェーンの負荷を大幅に削減します。支払いチャネルの例には、BitcoinのLightning NetworkとEthereumのRaidenネットワークが含まれます。

サイドチェーン：スケーラビリティを向上させるための並列処理

サイドチェーンは、メインブロックチェーンと一緒に実行されるが、双方向PEGを介して接続されている独立したブロックチェーンです。この接続により、メインチェーンとサイドチェーンの間に資産を転送できるようになり、サイドチェーンが独立してトランザクションを処理できるようになります。

サイドチェーンを使用するプロセスには次のものが含まれます。

• 譲渡資産：ユーザーはメインチェーンに資産をロックし、その後Sidechainでリリースされます。
• トランザクションの処理：SideChainは、異なるルールとコンセンサスメカニズムを使用して、潜在的に異なるルールとコンセンサスメカニズムを使用して、トランザクションを個別に処理します。
• 返品資産：ユーザーが資産をメインチェーンに返品したい場合、サイドチェーンにロックし、同等の金額がメインチェーンでリリースされます。

サイドチェーンは、特定のユースケースに合わせてカスタマイズでき、柔軟性とスケーラビリティを提供します。サイドチェーンの例には、Bitcoinの液体ネットワークとイーサリアムのポリゴン（以前のマティックネットワーク）が含まれます。

プラズマチェーン：スケーラビリティのための子のブロックチェーン

プラズマチェーンは、メインブロックチェーンに固定された子のブロックチェーンの作成を伴う別のタイプのlayer2ソリューションです。これらの子供チェーンは、独立してトランザクションを処理でき、定期的に州の状態をメインチェーンに報告することができます。

プラズマチェーンの動作は、次のように分割できます。

• プラズマチェーンの作成：メインチェーンのスマートコントラクトは、プラズマチェーンのアンカーとして機能します。
• トランザクション処理：プラズマチェーンは、独自のルールとバリデーターのセットを使用して、独立してトランザクションを処理します。
• 州の報告：定期的に、プラズマチェーンはその状態をメインチェーンに戻し、メインチェーンが真実の源であることを保証します。

プラズマチェーンは、高いスループットを必要とし、ある程度の集中化に耐えることができるアプリケーションに特に役立ちます。プラズマチェーンの実装の例は、Ethereumの拡大を目的とするOMGネットワ​​ークです。

ロールアップ：効率のためのバッチトランザクション

ロールアップは、複数のトランザクションを単一のトランザクションにバッチバッチし、メインブロックチェーンに記録されるレイヤー2ソリューションの一種です。このアプローチは、複数のトランザクションではなく単一のトランザクションを処理するだけであるため、メインブロックチェーンの負荷を大幅に削減します。

ロールアップには2つの主なタイプがあります。

• 楽観的なロールアップ：これらは、トランザクションがデフォルトで有効であり、紛争期間内に誰もそれらに挑戦しない場合にのみ実行すると仮定します。
• ゼロ知識ロールアップ（ZK-Rollups） ：これらは、鎖オフチェーンを検証するために暗号化された証明を使用して、メインチェーンに提出する前にそれらの有効性を確保します。

ロールアップを使用するプロセスには、

• バッチングトランザクション：複数のトランザクションがオフチェーンでバッチされます。
• 生成証明：ZK-Rollupsの場合、バッチを検証するために暗号化された証明が生成されます。
• メインチェーンへの提出：バッチは、必要な証明とともに、メインブロックチェーンに提出されます。

ロールアップは、楽観的なロールアップの楽観と金会、ZK-RollupsのZKSYNCとSTARKWAREなどの例を含む、イーサリアムのスケーリングに特に効果的です。

よくある質問

Q：layer2ソリューションは、メインブロックチェーンのセキュリティにどのような影響を与えますか？

A：Layer2ソリューションは、トランザクションの最終状態が常にメインチェーンに記録されるようにすることにより、メインブロックチェーンのセキュリティを維持するように設計されています。一部のLayer2ソリューションは、特定のSidechain実装で信頼できるオペレーターの必要性など、追加のセキュリティリスクを導入する可能性がありますが、メインチェーンのコンセンサスメカニズムが損なわれない限り、全体的なセキュリティモデルは堅調なままです。

Q：Layer2ソリューションは、さまざまなブロックチェーンで使用できますか？

A：ほとんどのLayer2ソリューションは特定のブロックチェーンで動作するように設計されていますが、クロスチェーンLayer2ソリューションを作成する努力があります。たとえば、CosmosやPolkadotなどの相互運用性プロトコルは、異なるブロックチェーン間の通信を有効にすることを目的としており、潜在的にLayer2ソリューションが複数のネットワークで動作できるようになります。

Q：layer2ソリューションを採用する際の主な課題は何ですか？

A：Layer2ソリューションの採用における主な課題には、ユーザーがオフチェーンメカ​​ニズムを理解して対話する必要があるため、ユーザーエクスペリエンスが含まれます。 Layer2ソリューションの開発と維持には、専門的な知識が必要です。 Layer2トランザクションの法的状況は、一部の管轄区域では不明であるため、規制当局の不確実性があります。

Q：Layer2ソリューションは、ブロックチェーンネットワークの分散化にどのように影響しますか？

A：Layer2ソリューションは、分散化にさまざまな影響を与える可能性があります。支払いチャネルなどの一部のソリューションは高度な分散化を維持しますが、特定のSidechainの実装などの他のソリューションは、より集中化された要素を導入する可能性があります。重要なのは、スケーラビリティと、分散化とセキュリティのコア原則とブロックチェーンテクノロジーに固有のバランスをとることです。