Pantera Capitalのチーフオブスタッフ：Layer2はどのように次の殺し屋アプリケーションを解放するのか？
イーサリアムはその成功の犠牲者となった。著者：エマ・ローズ・ビアンヴニュ、パンテラ・キャピタルのチーフオブスタッフ
翻訳：麟奇、チェーンキャッチャー
2020年のDeFiの夏の狂潮の後、イーサリアムのホスティングプロトコルに対する需要が急増し、ガス料金が高騰し、ネットワークが深刻な混雑に見舞われました。幸いなことに、OptimismやOffchain LabsのArbitrumなどのスケーリングソリューションの人気の高まりに伴い、2021年の「Layer2の夏」は解決策の到来を予感させました。
次に、Layer2技術がなぜ重要なのかを議論します。スケーリングの基礎から始め、新しいオフチェーンツールが取引速度とコストの問題をどのように解決するかを詳しく説明します。最後に、これがより広範なエコシステムにとって何を意味するのか、そしてなぜLayer2が次のブロックチェーン技術に基づくキラーアプリケーションの解放となるのかを考察します。
イントロダクション
もしブロックチェーン技術の約束が資金調達のチャネルを民主化し、コストを削減するために中間業者を排除することだとすれば、その最大の皮肉は、ユーザーが大多数のDeFiプロトコルを支えるイーサリアム上で取引を行う際に、依然として非常に高額であることです。イーサリアムのような分散型ネットワークでは、各取引はすべてのノードによって保存され、処理される必要があります。これは、ユーザー群が増加するにつれて、ネットワークが容量制限に直面することを意味します。これが高額なガス料金の原因です。ネットワークの混雑はガス料金の上昇と処理時間の増加を引き起こし、小額取引が正常に機能しなくなります。これにより、計算リソースを多く必要とするDAppは、ますます混雑するブロックチェーン上で直接実行することがほぼ不可能になります。
簡単に言えば、イーサリアムはその成功の犠牲者となっています。過去1年間で、数百万人がDeFiプロトコル、NFTマーケットプレイス、その他のイーサリアム上のDAppを急速に受け入れ、取引処理の需要が急増しました。この状況下で、各ノードの計算能力と単一ブロックのサイズが限られているため、その処理能力は常に失望をもたらしています。
より多くの取引が限られたブロックスペースと計算能力を争うと、ガス料金が上昇し、取引量と速度が遅くなります。2021年、イーサリアムの手数料は2020年と比べて845%上昇しました；平均ブロック容量は2020年1月の約70%から、現在は98%の持続的なレベルに上昇しています。
スケーリングにおける問題
イーサリアムのようなネットワークの容量を増やすことは非常に挑戦的です。ブロックチェーンの特徴を定義する要素は主に3つあります：分散化、安全性、スケーラビリティ。これらの3つの特徴から2つを選ぶことはできますが、最も直接的な方法を使用する場合、3つすべてを持つことはできません。つまり、ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させると、通常はその安全性または分散化の特徴が弱まることになります。
この大きな難題は一般に「スケーラビリティの三重制約」として知られ、エコシステムの発展初期からブロックチェーン技術の支持者を悩ませてきました。2014年、ヴィタリック・ブテリンは忘れられない約束をしました：イーサリアムコミュニティはスケーラビリティの問題を解決するか、「ここで滅びる」ことになります。幸いなことに、最近のスケーラビリティのアップグレードと画期的なLayer2スケーリングツールの導入により、このプロジェクトの成功は近いと期待されています。
広義には、スケーラビリティの三重制約を克服するための2つの方法があります。「Layer1」または「オンチェーン」スケーリングはブロックチェーン自体の改善に焦点を当て、 「Layer2」または「オフチェーン」スケーリングはブロックチェーンの使用方法の改善に焦点を当てます。
Layer1
イーサリアムエコシステムにおける主要なLayer1スケーリング提案は「シャーディング」であり、新しいチェーンまたは「シャード」を作成することで取引データベースを横に分割し、各バリデーターが処理する必要のあるデータ量を削減します。これにより、分散型ネットワークが処理する取引の総量が単一ノードの計算能力を超えることが可能になります。最終的には、分散型ネットワークに新たに参加するバリデーターのハードルを下げ、スループットを増加させ、取引コストを削減します。
しかし、Layer1のスケーリング方法には深刻な制限があります。このスケーリング方法は、非常に挑戦的な計算機科学とゲーム理論の課題を含み、その多くは以前には解決されていませんでした。プロトコルのハードフォークもそれらを実施するための重要な基盤です；実際の問題として、すべての利害関係者が各Layer1のアップグレードに関して強力な合意を築く必要があります。あらゆる複雑で分散したシステムと同様に、これは困難で時間のかかる提案です。
長い間悩まされてきた「ETH-2」のイーサリアムのハードフォークアップグレード計画は長期にわたって遅延しており、技術的およびコミュニティの調整において、重大なLayer1の変更を実施することの難しさを示しています。
Layer2
Layer1のソリューションはコアブロックチェーンの性能を改善することに焦点を当てているのに対し、Layer2のアプローチはブロックチェーンの使用方法を改善することに焦点を当てています。その支持者は、分散型台帳の本質が容量制限を受けるため、最も価値の高い取引データのみを保持すべきだと考えています。Layer2は低重要性の操作をオフチェーンに移行しますが、資産と暗号通貨はLayer2に留まります。これにより、ユーザーはいつでもLayer2に戻って紛争を解決したり、暗号資産を回収したりすることができます。これにより、Layer2の操作はローカルLayer2の安全性に固定され、コアブロックチェーン上の貴重なブロックスペースが解放されます。最終的には、Layer2はより速い速度と低コストでより多くの取引量を処理できるようになります。
Layer2のソリューションには主に3つのタイプがあります：ステートチャンネル、サイドチェーン、ロールアップです。これら3つはすべてブロックチェーンの容量に複合的な利益を提供できますが、イーサリアムコミュニティはロールアップをスケーリングネットワークの最も有望な方法として位置付けています。他のLayer2ソリューションは、安全性や分散化において重大な妥協を受け入れることでスケーラビリティを実現できますが、ロールアップはある程度の集中化を受け入れつつも、信頼性を損なうことはありません（これは分散化の重要な優先事項です）。
ロールアップは、ほとんどの計算をオフチェーンに移行し、定期的にバッチ取引データとそれに伴う状態ルートをLayer1ブロックチェーンにプッシュします。メインネットの外で操作を実行しながら、Layer1に取引データや証明を記録することで、ロールアップはコアブロックチェーンの安全性の恩恵を受けつつ、より大きなスループットを実現し、費用を大幅に削減します。広義には、ロールアップには2つのタイプがあります：ZKロールアップとオプティミスティックロールアップです。
ZKロールアップは計算をLayer2に移行し、定期的にメインチェーン外で行われた取引データをバッチ処理および圧縮し、その完全性の有効性証明を生成し、Ethereumメインネットに公開します。各状態変化の正しさの証明を公開することで、ZKロールアップはチェーン上の状態の有効性を保証し、ユーザーが即座に引き出すことを可能にします。しかし、これらの証明の計算は非常に複雑で時間がかかります。開発者が最終的にSolidityとZKロールアップ技術を組み合わせることができたとしても、彼らは現在、カスタムプログラミング言語でスマートコントラクトを再作成する必要があります。現時点では、ZKロールアップは、分散型取引所や決済プラットフォームなど、直接支払いを実現するプロジェクトに最も適しています。
私たちが以前に投資したStarkWareは、現在ZKロールアップ技術のリーディングパイオニアです。2020年中頃、StarkwareはStarkExを使用してイーサリアム上に130万のアカウントを設定し、12時間以内に各アカウントに初期残高を設定することで、ZKロールアップのスケーラビリティエンジンの強力な能力を示しました。このプロセスがメインネットで直接実行された場合、イーサリアムネットワークの全容量を4.5日間消費することになります。StarkExはわずか12時間で、1取引あたりの平均コストが0.003ドルで、イーサリアムの容量の2.5%を占める条件で、全プロセスを運営しました。
ZKロールアップとは異なり、オプティミスティックロールアップは取引が有効であると仮定し、挑戦が発生した場合にのみ詐欺証明を実行します。オプティミスティックロールアップは、当事者がLayer2に提出されたデータを検証し、不正確な状態に挑戦することに依存して、変換の完全性を維持します。計算効率は非常に高いですが、これによりユーザーは資金にアクセスする前に挑戦期間を待つ必要があります。それでも、オプティミスティックロールアップがもたらすスケーラビリティの利点は巨大で、イーサリアムのガス料金を10,000%以上削減し、スループットを最大200倍向上させることができます。
Arbitrumなどのプロジェクトはオプティミスティックロールアップ技術を使用して、既存のDAppを簡単に統合し、オフチェーンで任意のEVMコードを実行することをサポートし、基盤となるスマートコントラクトに最小限の変更を加えます。2021年8月のローンチ以来、250以上の開発チームがArbitrum上での開発を開始しました。このプロジェクトはRedditに選ばれ、独自のLayer 2ロールアップを立ち上げるために使用され、Aave、Balancer、Band Protocol、Coinbase Wallet、Chainlink、Curve、DAIステーブルコイン、Etherscan、Dodo、Metamask、Shapeshift、Sushiswap、UniswapがArbitrumの技術と統合されています。
オプティミスティックとZKロールアップの能力と約束は、取引をローカルLayer 1の安全性に固定することで、ユーザーがLayer 1に戻って資産を回収したり、紛争を解決したりすることを選択できるようにすることです。彼らはユーザーとオペレーターにゲーム理論的なインセンティブを提供し、誠実に行動するよう促します。これにより、ユーザーが中央集権的な仲介者やその取引相手を信頼することなく取引できる安全でスケーラブルなネットワークの構築に重要な触媒となります。簡潔に言えば、ブロックチェーンと暗号通貨の約束は明白です。最近発表された注目のLayer 2スケーリングプロジェクトの後、この約束はかつてないほど実現しやすくなっています。
スケーラビリティの解決が意味すること
ブロックチェーンに基づくプロトコルが伝統的な金融の柱を複製し、最終的に置き換えるためには、それらはその基盤となるインフラストラクチャの性能に匹敵するか、それを超える必要があります。Layer 2の助けがなければ、イーサリアムメインネットは1秒あたり15-20件の取引（TPS）しか処理できません。ビットコインのメインチェーンは7件しか処理できません。それに対して、VisaNetの決済ネットワークは平均して約1,700 TPSを処理し、ナスダックは約500-1,000 TPSを処理します。Layer 2の導入により、このギャップは縮小または消失するでしょう。ロールアップを使用するだけで、イーサリアム上のTPSは1,000から4,000の間に引き上げられると予想されています。
ステートチャンネルやサイドチェーンなどの他のLayer 2ソリューションは、エコシステムの容量を増加させ、Polkadotのような高度にスケーラブルなイーサリアムの代替品も増加させるでしょう。総じて、これらのツールは、即時送金を提供し、迅速な決済を実現し、Visaネットワークに匹敵するスループットを持つブロックチェーンベースの販売ポイント決済システムの構築を可能にします。
短期的には、取引速度の向上とコストの削減がもたらす利点はDeFi分野で最も強く感じられるでしょう。Layer 2に移行するアプリケーションは、低い取引手数料と低い最小取引規模を提供し、その顕著なコスト削減をユーザーに伝えます。これにより、DeFiの全体的な取引量が促進され、以前はイーサリアム上で直接取引することをためらっていた小売ユーザーや、Binance Smart Chainのようなあまり安全でない代替手段を使用していたユーザーを引き付けるでしょう。
例えば、dYdXのStarkware統合により、ユーザーはより高い最大レバレッジの閾値を提供され、清算の罰則が軽減され、クロスマージン取引機能が提供されます。
DeFiプロトコル自体も改善されます。Perpetual ProtocolやdYdXのようなアプリケーションは、ユーザーがマージンとレバレッジを使用して暗号資産をロングまたはショートすることを可能にします；発行された担保の価値が指定された閾値を下回ると、担保は自動的に清算されます。取引に数分かかる場合、この清算メカニズムの機能は最適ではありませんが、ほぼ瞬時の取引が行われるスケーラブルなエコシステムでは、その役割はより効果的かつ正確になります。これにより、DeFiプロトコルの資本効率が大幅に向上します。例えば、dYdXのStarkware統合により、ユーザーはより高い最大レバレッジの閾値、より低い清算罰金、クロスマージン取引機能を提供されます。
より広く言えば、高スループット、ほぼ無料、即時取引の出現は、ブロックチェーンに基づくプロトコルが従来のネットワークブラウザ上のユーザー体験に匹敵するか、それを超えることを可能にします。歴史的に見て、分散型のFacebook、World of Warcraft、Visa、Second Lifeを構築しようとした試みが、構築過程で基本的に停滞した理由の一つは、公共ブロックチェーンが毎秒数百または数千の計算を処理するアプリケーションの能力を欠いていたからです。
スループットを50-1,000倍向上させるスケーリングツールの助けを借りて、過去に速度が遅すぎたり計算集約的すぎてコアブロックチェーン上で実行できなかったアプリケーションが実現可能になります。これにより、ブロックチェーンに基づくプロジェクトのアドレス可能な市場の規模と範囲が前例のない拡大を迎え、次世代の分散型ソーシャルメディア、仮想世界、小額決済プラットフォーム、ゲームエコシステムなどが開かれるでしょう。
結論
ブロックチェーンに基づくシステムがその透明性、安全性、検閲耐性、プライバシー保護の金融インフラのビジョンを実現するためには、エコシステムの能力を拡大することが反復的で持続的なプロジェクトとなる必要があります。現時点では、Layer 2のソリューションは強力で柔軟な複合ツールを提供できます。時間が経つにつれて、Layer 1を拡張する最良の方法は、Layer 1の能力を最適化するためにデータ可用性エンジンとしての効率を向上させ、Layer 2がその上で動作できるようにすることになるでしょう。真の分散型の潮流の中で、スケーリングの問題はさまざまな補完的なソリューションによって対処され続けるでしょう。
現時点では、Layer 2はスケーラブルでスタッカブルなブロックチェーンエコシステムへの移行をリードしており、私たちはそれらがもたらす革新の波を心待ちにしています。
