レイヤー 2 スケーリングとは何ですか? それがイーサリアムにとって重要である理由は何ですか? (例: ポリゴン、アービトラム)

レイヤ 2 スケーリングについて

1. レイヤ 2 スケーリングとは、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一連のプロトコルを指し、イーサリアムのセキュリティ保証を継承しながらオフチェーンでトランザクションを処理するように設計されています。

2. これらのソリューションはトランザクションのバッチを外部で処理し、暗号証明または圧縮データのみをイーサリアム メインネットに送信します。

3. 計算と状態ストレージをベースレイヤーから遠ざけることにより、レイヤー 2 ネットワークはイーサリアムの主要な実行環境の輻輳を大幅に軽減します。

4. 各レイヤ 2 システムは独自の仮想マシンまたは実行環境を維持します。イーサリアムの EVM を複製するものもあれば、最適化されたバリアントを導入するものもあります。

5. ロールアップは、今日の主流のレイヤ 2 アーキテクチャを表しており、オプティミスティック ロールアップとゼロ知識ロールアップの 2 つの主要なサブタイプがあります。

楽観的ロールアップの仕組み

1. オプティミスティック ロールアップは、デフォルトでトランザクションが有効であると想定し、即時の検証を行わずに圧縮されたトランザクション データをイーサリアムにポストします。

2. チャレンジ期間 (通常は 7 日間) が適用され、この期間中、無効な状態遷移が検出された場合、参加者は不正行為の証拠を提出できます。

3. Arbitrum は、Arbitrum Nitro と呼ばれるカスタム仮想マシンを使用し、EVM の完全な互換性を維持しながら、高スループットと低遅延を実現します。

4. 紛争解決メカニズムは対話型証明に依存しており、異議申し立て者と防御者は二分探索を行って、意見の相違を引き起こしている正確な指示を特定します。

5. ファイナリティはチャレンジウィンドウが期限切れになるまで延期されるため、オプティミスティックロールアップからの出金には本質的に時間制限があります。

ゼロナレッジロールアップの台頭

1. ZK ロールアップは、トランザクションのバッチ全体の正しさを数学的に検証する、zk-SNARK または zk-STARK と呼ばれる簡潔な暗号証明を生成します。

2. これらの証明はイーサリアムに直接投稿されるため、暗号化を超えた信頼の仮定を必要とせずに即時検証が可能になります。

3. StarkNet と zkSync は異なる証明システムを採用しています。StarkNet はスケーラビリティと透明性のために STARK を使用し、zkSync はコンパクトさと検証時間を短縮するために SNARK を活用します。

4. 有効性は受け入れ前に証明されるため、ユーザーは証明がオンチェーンで検証された直後に資金を引き出すことができます。

5. ZK ロールアップは現在、プルーフ生成中のエンジニアリングの複雑さと計算オーバーヘッドに直面しており、楽観的な代替手段と比較してリアルタイムのスループットが制限されています。

経済的および運営上の影響

1. レイヤ 2 ネットワークでのトランザクション手数料は、通常、イーサリアム メインネットのトランザクション手数料の 1% 未満であり、これまで不経済だと考えられていたマイクロトランザクションや頻繁なインタラクションが可能になります。

2. Polygon の PoS チェーンは、真のレイヤ 2 ではなくサイドチェーンとして動作し、別個の検証セットと、異なる信頼モデルを導入するブリッジング メカニズムに依存します。

3. Arbitrum One と Optimism は、主要な分散型取引所、融資プラットフォーム、NFT マーケットプレイスをホストする、DeFi プロトコルの重要なインフラストラクチャとなっています。

4. レイヤ 2 をイーサリアムに接続するクロスチェーン ブリッジは依然として価値の高いターゲットです。いくつかのエクスプロイトでは、署名検証の不備や再入の脆弱性により、1 億ドルを超える損失が発生しています。

5. Celestia や EigenDA などのデータ可用性レイヤーがモジュラー コンポーネントとして登場し、ストレージを実行から切り離してロールアップ パフォーマンスをさらに最適化します。

よくある質問

Q1.レイヤ 2 ネットワークは完全に分散化されていますか?レイヤ 2 の分散化は実装によって異なります。 Arbitrum は管理キーを段階的に削除してきましたが、一部の初期の zkSync バージョンは集中管理されたエンティティによって制御されるアップグレード可能な契約を保持していました。

Q2.イーサリアムメインネットにデプロイされたスマートコントラクトは、レイヤー2上で変更せずに実行できますか?ほとんどの EVM 互換レイヤー 2 は、未変更の Solidity バイトコードの直接展開をサポートしていますが、ガス アカウンティングの違いやプリコンパイルのバリエーションには若干の調整が必要な場合があります。

Q3.レイヤ 2 シーケンサがオフラインになるとどうなりますか?シーケンサーのダウンタイムにより、新しいトランザクションの取り込みが停止されますが、資金は侵害されません。ユーザーは、「強制インクルージョン」メカニズムとして知られる検閲耐性のある避難ハッチを介してイーサリアムにトランザクションを強制する機能を保持します。

Q4.レイヤ 2 はイーサリアムのメモリプールを共有しますか?いいえ。各レイヤー 2 は、独自の独立したメモリプールとブロック生成ロジックを維持します。基本層に明示的に送信されない限り、トランザクションはイーサリアムのメモリプールに入ることはありません。