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。

なぜイーサリアムにはレイヤー2のソリューションが必要なのか？

イーサリアムはビットコインに次ぐ最も認知された暗号通貨です。分散型金融システムの構築に貢献し、暗号通貨のイノベーションの多くは今でもイーサリアムを中心に展開しています。残念ながら、イーサリアムはその成功の犠牲者です。イーサリアムのメインネット（レイヤー1とも呼ばれる）は、定期的に100万件以上の取引を処理していますが、需要は供給を大きく上回っています。これによりネットワークが混雑し、ガス価格が非常に高騰します。レイヤー1での取引の平均コストが増加するにつれ、ますます多くの人々が分散型アプリ（dApp）やNFTマーケットプレイスの利用を諦めざるを得なくなります。

イーサリアム上のレイヤー2ソリューションの種類

イーサリアムにはさまざまなレイヤー2ソリューションがあります。ここでは、それぞれのソリューションがどのようにイーサリアムのスケーラビリティを向上させるかについて簡単に見ていきます。

チャネル

チャネルはビットコインのライトニングネットワークのように機能します。基本的に、チャネルを利用すると、他の人と無制限の取引を行うことができますが、ブロックチェーンに送信されるのは最初と最後の取引のみです。その他の取引はオフチェーンで処理されるため、非常に高速で取引手数料も非常に低くなります。

デメリットはビットコインのライトニングネットワークと同様です。取引したい相手と接続が必要であり、チャネルには資金が割り当てられ、その期間中は引き出せません。また、オフチェーンでの取引には多くのセキュリティ上の脆弱性が存在します。

Raidenはイーサリアムのライトニングネットワークと呼ばれることが多いです。

プラズマ

プラズマは、イーサリアムメインチェーンを信頼と仲裁の層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取引を提供しますが、基本的なトークン転送やスワップなどの限られた種類の取引しかサポートしていません。一般的な計算処理はサポートされていません。また、子チェーンからイーサリアムメインネットへの引き出しには長時間の待ち時間が必要であり、資金が確保されていることを確認するために誰かがネットワークを監視する必要があります。プラズマは比較的成熟した技術であり、いくつかの著名なプロジェクトが展開されています。

最も広く使われているプラズマフレームワークを実装しているプロジェクトはPolygon (MATIC)です。

独立型サイドチェーン

サイドチェーンとは何かについては暗号通貨コミュニティで熱く議論されることがあります。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、ここでは特に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。これらは2方向ペグで接続され、両方のチェーンはイーサリアムバーチャルマシン（EVM）と互換性があります。

独立型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がトランザクション速度を向上させ、コストを削減するために独立型サイドチェーンに移行しています。独立型サイドチェーンは独自のセキュリティを担当しているため、イーサリアムよりも小規模であるため、セキュリティが劣ることが避けられません。また、サイドチェーンのマイナーやバリデーターの数が少ないため、資産を盗むために協力することがより現実的です。

xDAIはイーサリアム独立型サイドチェーンの著名な例です。また、人気のあるゲームAxie Infinityは、迅速でコスト効果の高い取引のために独立型サイドチェーンに移行したレイヤー1プロジェクトの良い例です。

ロールアップ

ロールアップは取引をレイヤー2で処理し、データをレイヤー1に送信することで機能します。これにより、取引は非常に高速かつ安価になりますが、イーサリアムメインネットのセキュリティの恩恵を受けることができます。

ロールアップには楽観的ロールアップとゼロ知識（ZK）ロールアップの2種類があります。

楽観的ロールアップ：レイヤー1はデフォルトで取引が有効であると仮定し、取引の有効性は異議が申し立てられたときにのみ計算されます。
ZKロールアップ：取引の有効性の証明はレイヤー2で計算され、レイヤー1に提出されます。

楽観的ロールアップとZKロールアップの最大の違いは、楽観的ロールアップが標準的な暗号技術を使用することです。すでに楽観的ロールアップを実装しているライブな公共ネットワークがあります。楽観的ロールアップはEVM互換性があるため、レイヤー1で可能なことはすべてレイヤー2でも可能です。最大の欠点は、長期間のチャレンジ期間があるため、レイヤー1と2の間で資産を移動するのに長い待ち時間が必要なことです（7日以上）。前述のPolygon (MATIC)は現在、楽観的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。ライブな公共レイヤー2ソリューションでZKロールアップを使用しているものはありません（2021年第3四半期時点）し、しばらくの間はない可能性があります。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ロールアップは楽観的ロールアップのすべての利点を持ち、レイヤー1と2の間で資産を移動する際の遅延がないという利点があります。

将来的には、ZKロールアップが楽観的ロールアップに取って代わることが予想されます。実際、Polygon (MATIC)は例として、ロードマップにZK技術を含んでいます。

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に排他的ではありません。それぞれ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適しています。Polygonの例で見たように、プラズマと楽観的ロールアップを使用しています。Polygonはまた、Proof of Stakeを使用することで、Proof of Workよりも高速で安価な取引を可能にしています。

レイヤー2ソリューションは、イーサリアム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方法ではありません。ETH 2.0やシャーディングもあり、これらはスピードの大幅な向上とコストの削減をもたらす可能性があり、レイヤー1、レイヤー2、またはその両方に追加することができます。

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