イーサリアムのレイヤー2とは何ですか？

レイヤー2は、イーサリアムメインネット（レイヤー1）の上に構築され、イーサリアムネットワークのスケーラビリティを向上させるソリューションを指す総称です。

イーサリアムにはいくつかのレイヤー2ソリューションがあります。この記事では、各ソリューションがどのようにイーサリアムにスケーラビリティをもたらすかを簡単に見ていきます。

なぜEthereumにおいてレイヤー2ソリューションが必要なのか？

Ethereumは、Bitcoinに次いで最も認知されている暗号通貨です。Ethereumは分散型金融システムの創造を助け、暗号スペースでの革新の多くは未だにEthereumを中心に展開しています。しかし、残念ながらEthereumはその成功の犠牲者でもあります。Ethereumのメインネット、または「レイヤー1」とも呼ばれるものは、定期的に1日あたり100万件以上のトランザクションを処理していますが、需要は供給を大幅に上回っています。これによりネットワークは混雑し、それがガス価格を非常に高騰させる原因となっています。レイヤー1での取引コストが上がるにつれ、ますます多くの人々が分散型アプリの使用を価格面で諦めることになります。

詳細はこちら：ETHガスとは何か、Ethereumでの手数料の仕組み

Ethereumにおけるレイヤー2ソリューションの種類は？

Ethereumにはいくつかのレイヤー2ソリューションがあります。これらのソリューションがどのようにEthereumのスケーラビリティを向上させるかを簡単に見ていきます。

チャネル

チャネルは、Lightning NetworkがBitcoinで機能する方法と類似しています。基本的に、チャネルはある人が他の人と無制限のトランザクションを行うことを可能にしますが、ブロックチェーンに送信されるのは最初と最後のトランザクションだけです。オフチェーンで処理されるため、トランザクションは非常に高速で、手数料は非常に低くなります。

欠点はBitcoinのLightning Networkと同様です。取引したい相手との接続が必要で、チャネルの期間中は資金を引き出せず、オフチェーン取引には多くの潜在的なセキュリティの脆弱性があります。

RaidenはよくEthereumのLightning Networkと呼ばれます。

Plasma

Plasmaは、Ethereumのメインチェーンを信頼と仲裁のレイヤーとして使用する子チェーンを作成するためのフレームワークです。子チェーンは高速で低コストのトランザクションを提供しますが、基本的なトークン転送やスワップなど、限られた種類のトランザクションのみをサポートします。一般的な計算はサポートされていません。また、子チェーンからEthereumメインネットへの資金引き出しは時間がかかり、資金の安全を確保するためにネットワークを監視する必要があります。Plasmaは比較的成熟した技術なので、いくつかの著名な展開済みプロジェクトがあります。

最も広く使用されているPlasmaフレームワークを実装したプロジェクトはPolygon (MATIC)です。

独立したサイドチェーン

サイドチェーンの定義は、暗号コミュニティの中で激しい議論の対象になることがあります。すべてのレイヤー2ソリューションがサイドチェーンであると主張することもできますが、このセクションでは特に2つの独立したブロックチェーンについて話しています。2-wayペグを介して接続され、両方のチェーンはEthereum Virtual Machine (EVM) と互換性があります。

独立したサイドチェーンの技術はよく理解されています。このため、多くのプロジェクトはトランザクション速度を速め、コストを削減するための迅速で実用的な方法として独立したサイドチェーンに移行しています。独立したサイドチェーンは独自のセキュリティを担当するため、Ethereumよりも小規模であるために必然的に安全性が低くなります。また、サイドチェーン上のマイナー/バリデーターの数が少ないため、資産を盗むために調整することがより現実的です。

xDAIはEthereum独立サイドチェーンの顕著な例です。また、人気のゲームAxie Infinityは、高速でコスト効果の高いトランザクションのために独立したサイドチェーンに転向したレイヤー1プロジェクトの良い例です。

ロールアップ

ロールアップは、レイヤー2でトランザクションを処理し、データをレイヤー1に送信することにより動作します。これにより、トランザクションは非常に高速かつ安価になりますが、Ethereumメインネットのセキュリティの恩恵を受けます。

ロールアップには2種類あります：オプティミスティックロールアップとゼロ知識（ZK）ロールアップ。

オプティミスティックロールアップ: レイヤー1はデフォルトでトランザクションが有効であると仮定し、チャレンジされた場合のみトランザクションの有効性を計算します。
ZKロールアップ: トランザクションの有効性の証明はレイヤー2で計算され、レイヤー1に送信されます。

オプティミスティックロールアップとZKロールアップの最大の違いは、オプティミスティックロールアップは標準的な暗号技術を使用することです。すでにオプティミスティックロールアップを実装しているライブパブリックネットワークがあります。オプティミスティックロールアップはEVM互換性があるため、レイヤー1で可能なことはレイヤー2でも可能です。最大の欠点は、長いチャレンジ期間のために、レイヤー1と2の間で資産を移動するために長い待ち時間があることです（7日以上）。前述のPolygon (MATIC)は現在オプティミスティックロールアップを利用しています。

ZKロールアップは新しい種類の暗号技術を使用します。ZKロールアップを使用するライブパブリックレイヤー2ソリューションはありません（2021年第3四半期時点）、しばらくの間は存在しない可能性が高いです。また、ゼロ知識証明を行うために必要な計算量は非常に高いですが、技術が成熟するにつれて減少しています。最後に、ZKロールアップのいくつかの実装はEVM互換性がありません。それでも、ZKロールアップはオプティミスティックロールアップのすべての利点を持っており、レイヤー1と2の間で資産を移動する際に遅延がありません。

時間が経つにつれ、ZKロールアップはオプティミスティックロールアップに代わる好ましいロールアップ技術になるようです。実際、Polygon (MATIC)は、そのロードマップにZK技術を含めています。

レイヤー2エコシステム

これらのソリューションは相互排他的ではありません。その強みと弱みは特定のアプリケーションやユーザーのニーズに応じて適用されます。Polygonで見られるように、Plasmaとオプティミスティックロールアップを利用しています。Polygonはまた、Proof of Stakeを使用しており、Proof of Workよりも高速で安価なトランザクションを可能にしています。

レイヤー2ソリューションは、Ethereumのスケーラビリティを向上させるために追求されている唯一の手段ではありません。ETH 2.0とシャーディングもあり、これらはレイヤー1、レイヤー2、または両方に追加することができる速度とコスト削減の大幅な向上をもたらす可能性があります。