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。

なぜイーサリアムでレイヤー2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度の高い暗号通貨です。イーサリアムは分散型金融システムの構築に貢献し、暗号通貨空間における多くの革新が今もなおイーサリアムを中心に展開されています。残念ながら、イーサリアムはその成功の犠牲者でもあります。イーサリアムのメインネット、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、需要はキャパシティを大きく上回っています。このためネットワークが混雑し、ガス代が非常に高額になることがあります。レイヤー1での取引の平均コストが上昇するにつれて、ますます多くの人々が分散型アプリ（分散型取引所やNFTマーケットプレイスなど）を使うことができなくなっています。

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イーサリアムにおけるレイヤー2ソリューションの種類は何か？

イーサリアムには多くのレイヤー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イーサリアムにスケーラビリティをもたらす方法について簡単に見ていきます。

チャネル

チャネルは、ライトニングネットワークがビットコインのために機能する方法に類似しています。基本的に、チャネルは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。他のすべてのトランザクションはオフチェーンで処理されるため、非常に高速で、トランザクション手数料が非常に低くなります。

欠点はビットコインのライトニングネットワークと似ています。取引したい相手と接続が必要で、チャネルのために資金を割り当てる必要があり、チャネルの期間中は資金を引き出すことができません。また、オフチェーンでの取引には多くの潜在的なセキュリティ脆弱性があります。

Raidenはしばしばイーサリアムのライトニングネットワークと呼ばれます。

プラズマ

プラズマは、イーサリアムの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の作成を可能にする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、限られた数のトランザクションタイプ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、子チェーンからイーサリアムのメインネットへ資金を引き出す際には長い待ち時間があり、資金が安全であることを確認するために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、いくつかの顕著なプロジェクトが展開されています。

プラズマフレームワークを実装する最も広く使用されているプロジェクトはPolygon (MATIC)です。

独立型サイドチェーン

何がサイドチェーンを構成するのかは、暗号通貨コミュニティで激しい議論の対象と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。それらは2方向ペグで接続され、両方のチェーンがイーサリアム仮想マシン（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、トランザクション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ました。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おり、より小規模であるため、イーサリアムよりも安全性が低いことは避けられません。また、サイドチェーンのマイナー/バリデーターの数が少ないため、資産を盗むために協力することがより現実的です。

xDAIはイーサリアムの独立型サイドチェーンの顕著な例です。また、人気のあるゲームAxie Infinityは、迅速でコスト効率の高いトランザクションのために独立型サイドチェーンに転換したレイヤー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に送信することで機能します。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、イーサリアムのメインネットのセキュリティからも恩恵を受けます。

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、トランザクションの有効性は挑戦されたときにのみ計算されます。
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が標準の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する公開ネットワークが稼働しています。オプティミスティックロールアップはEVM互換であるため、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、長いチャレンジ期間のため、レイヤー1と2の間で資産を移動する際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タイプの暗号技術を使用しています。ZKロールアップを使用するライブの公開レイヤー2ソリューションは存在せず（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互換ではありません。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ち、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。

時間が経つにつれて、ZKロールアップがオプティミスティックロールアップに代わり、好まれるロールアップ技術になると思われます。実際、Polygon (MATIC)は例として、ZK技術をそのロードマップに含めています。

レイヤー2エコシステム

これらのソリューションは互いに排他的ではありません。それぞれの強みと弱みが、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で気付いたかもしれませんが、プラズマとオプティミスティックロールアップを使用しています。Polygonはまた、プルーフ・オブ・ステークを使用しており、プルーフ・オブ・ワークよりも速く、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、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、これらは速度とコストの大幅な改善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できます。