Layer2のトラックの現状と発展のトレンド

著者：Metis 日本コミュニティ

イーサリアムのスケーラビリティの課題

イーサリアムは、世界最大の分散型アプリケーションプラットフォームとして、暗号通貨とブロックチェーン技術の分野で重要な役割を果たしています。しかし、ユーザー基盤とアプリケーションシーンが拡大するにつれて、イーサリアムネットワークは取引の混雑や高額な手数料といった厳しいスケーラビリティの課題に直面しています。これらの問題を解決するために、Layer2と呼ばれる二層スケーリングソリューションが登場しました。Layer2は、イーサリアムのメインチェーンの上に構築された第二層ネットワークを通じて、取引処理速度を向上させ、コストを削減することを目的としていますが、分散化と安全性を最大限に犠牲にしないようにしています。

Layer2ソリューションの登場は、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だけでなく、開発者やユーザーに多様な選択肢を提供します。この記事では、主要なLayer2技術とプロジェクトをいくつか探り、それらの技術的特性、利点、限界を分析し、Layer2の今後の発展方向についても議論します。

Layer2技術の概要

Layer2技術は、イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決するための重要なソリューションの一つとして設計されており、イーサリアムのメインチェーンの上に追加のネットワーク層を構築することで実現されます。この方法により、より多くの取引を処理しながら、メインチェーンの安全性と分散化の特性を維持することができます。主要なLayer2ソリューションには、Rollups、ステートチャンネル、サイドチェーンがあり、それぞれに独自の特徴と適用シーンがあります。

1、Rollups

Rollupsは、オフチェーンで取引を処理し、その後取引データを「パッケージ化」してメインチェーンに送信する方法です。データの有効性検証方式に応じて、RollupsはさらにOptimistic RollupsとZK Rollupsに分類できます。

• Optimistic Rollupsは、ほとんどの取引が有効であるという「楽観的」な仮定に依存し、詐欺行為が発見された場合に挑戦とロールバックを許可します。

• ZK Rollupsは、ゼロ知識証明技術を使用して、オフチェーンで処理された取引が有効かつ正しいことを保証し、より高い安全性と効率を提供します。

• Hybrid Rollupsは、Metisによって提案された新しいRollupソリューションで、OP RollupとZKP Rollupの技術アーキテクチャを組み合わせており、OP Rollupの効率的な取引処理を維持しつつ、ZKP技術を利用して詐欺や誤った取引のリスクを減少させます。

2、ステートチャンネル

ステートチャンネルは、参加者がオフチェーンで複数回取引を行い、開始時と終了時のみメインチェーンと相互作用することを許可します。これにより、取引回数が減少し、手数料が削減されます。

3、サイドチェーン

サイドチェーンは、メインチェーンとは独立して動作するブロックチェーンで、特定のブリッジメカニズムを通じてメインチェーンと接続されています。サイドチェーンは独自のコンセンサスメカニズムとブロック作成ルールを持ち、より高い取引スループットを実現します。

4、Validium

Validiumもゼロ知識証明を使用しますが、ZK Rollupとは異なり、状態ルートとゼロ知識証明のみをメインネットにアップロードし、取引データはLayer2に保存されるため、より高いスループットを得ることができますが、一定の安全性が犠牲になります。

これらのLayer2ソリューションは、取引速度を向上させ、コストを削減する上で重要な役割を果たしており、さまざまなアプリケーションシーンに対してより多くの選択肢と柔軟性を提供しています。多くのLayer2ソリューションの中で、Rollupsは特に注目されており、現在最も広く使用されている技術ソリューションの一つとなっています。これは以下のいくつかの理由によるものです。

1、効率とスケーラビリティ

Rollupsは、オフチェーンで取引を処理することにより、取引処理速度を大幅に向上させました。この方法により、大量の取引を同時に処理し、その後累積結果をメインチェーンに提出することで、全体のネットワークスループットを向上させることができます。

2、安全性とメインチェーンの整合性

Rollupsの大部分の操作はオフチェーンで行われますが、それでもメインチェーンの安全メカニズムを利用してデータの完全性と安全性を確保しています。これは、第二層で行われる取引であっても、イーサリアムメインチェーンと同じレベルの安全保障を受けることができることを意味します。

3、スマートコントラクトの互換性

Rollupsは通常、イーサリアムメインチェーンと同様のスマートコントラクト環境を提供できます。これは開発者にとって大きな利点であり、彼らは新しい環境に適応するためにコードを書き直すことなく、慣れ親しんだツールや言語を使用して開発を続けることができます。

ここで注目すべきは、MetisのHybrid Rollupソリューションであり、このソリューションではユーザーの引き出し時間を7日から4時間に大幅に短縮し、手数料も低く抑えています。ユーザー体験の観点から、Hybrid Rollupソリューションは他のRollupソリューションよりも優れており、この効率的で安全なソリューションは、次のRollupのアップグレード方向の一つになる可能性があります。

主流Layer2プロジェクトの分析と比較

概要

Optimism

Optimismは、イーサリアム仮想マシンと互換性のある最初のOptimistic Rollupソリューションを開発したイーサリアムの二層プロトコルです。Optimismはイーサリアムと並行して動作し、イーサリアムの安全性を継承しながら大規模に取引を処理できます。

Arbitrum

ArbitrumはOffchain Labsチームによって構築され、Optimistic Rollup技術の路線と基本的に一致しています。Arbitrumは詐欺証明を使用し、オンチェーン呼び出しデータの可用性を持っています。これは、各取引のすべてのデータが完全にソートされ、バンドルされ、メインネットに提出されることを意味します。Arbitrumの引き出しサイクルはOptimismと同様で、約7日です。

Metis

MetisはOptimistic Rollupsの技術基盤の上に改善を加え、独自のHybrid Rollup技術を使用して、EVM互換の基盤の上で他のRollupソリューションよりも短い引き出し時間と低い取引手数料を実現しています。

StarkNet

StarkNetは、StarkWare Ltdが2021年11月にイーサリアムテストネットで発表したZK Rollupプロトコルです。StarkNetは、任意のスマートコントラクトをデプロイできる汎用Rollupです。

zkSync

Matter Labsによって開発され、ゼロ知識証明技術を利用して複数の取引を一つの証明にバンドルし、その後イーサリアムブロックチェーン上で検証されます。取引確認時間はOP Rollupソリューションよりも優れていますが、ネットワーク費用は相対的に高いです。

総合比較

比較すると、OptimismとArbitrumの2つのOP Rollupソリューションが市場シェアの約80%を占めており、OP Rollupが現在の市場の主流選択肢であることを示していますが、引き出し時間が長い、中央集権的、手数料が高いといった問題も存在します。第二の技術ソリューションであるZKPs Rollupプロジェクトは全体的に安定した発展を遂げています。一方、MetisのHybrid Rollupや分散型シーケンサーなどの新しいナarrativeも徐々に市場に認められ、分散化の程度、引き出し時間、手数料などでも際立っており、TVLはすでに第三位に躍り出て、新しいL2リーダーとなっています。

存在する課題と対応策

前述のように、現在のL2プロジェクトがそれぞれ抱える短所について簡単に触れましたが、これをまとめると、Layer2分野が直面するいくつかの重要な課題に要約できます。

1、ユーザー体験の悪さ

Optimistic Rollupを使用するネットワークでは、ユーザーがL2からL1に資金を引き出すために最大1週間待たなければならず、これがユーザー体験に影響を与えています。一方、ゼロ知識証明ネットワークは引き出しが早いですが、まだ初期段階にあり、相対的に不安定でコストが高いです。

2、中央集権の問題

L2ソリューションは効率を向上させる一方で、時には分散化を犠牲にしています。特に取引の実行層で中央集権的なシーケンサーを使用することが、潜在的な検閲や介入への懸念を引き起こしています。

3、スケーラビリティの課題

DeFiの効率とスケーラビリティの向上に対するユーザーの需要が高まる中、Layer2エコシステムは急速に拡大しており、これは市場がより強力で効率的なL2ソリューションを求めていることを反映していますが、これがL2にとってネットワークの安定性や処理能力の課題をもたらしています。

これらの課題に対処するために、各プロジェクトは実際に革新と改善に取り組んでいます。しかし、この点に関しては、「一つの糸を引っ張ると全体が動く」ような「巨頭」に比べて、「小さくて美しい」プロジェクトが明らかに優位性を持っています。

例えば、中央集権の問題に対して、プロジェクトの収益の重要な源であるシーケンサーという巨大なケーキに直面して、OptimismやArbitrumなどは共有型シーケンサーの推進を主張し続けていますが、実際の進展はあまり良くありません。一方、Metisは大胆にPoSシーケンスプールのソリューションを開始し、完全に分散化されたL2プロジェクトを実現する最初のプロジェクトになることが期待されています。

Metisのシーケンスプールでは、複数のシーケンサーが共同で作業し、取引を整理してパッケージ化する役割を担っています。これにより、取引処理の速度が向上し、たとえ一つのシーケンサーに問題が発生してもネットワークは正常に動作し、ネットワークのフォールトトレランスが向上します。

さらに、MetisはユーザーがネイティブトークンMETISをステーキングすることで新しいシーケンサーのノードになることを許可し、これらのノードはシーケンサーが生み出す収益を共同で分配し、エコシステムの発展から得られる利益を享受します。また、ネットワーク参加者がシーケンサーのノードを監視することを許可し、システム全体の透明性と信頼性を向上させています。

この設計は、権力が過度に集中することによるさまざまな中央集権の問題を回避するだけでなく、一般ユーザーにもシーケンサーのノードになる機会を提供し、プロジェクトの発展から得られる利益を共有することで、エコシステムの発展をより持続可能にします。

まとめ

今後、Layer2分野は技術のさらなる発展、ユーザー体験の改善、分散化の原則の維持など、さらなる課題に直面する可能性があります。開発者やユーザーにとって、これらの変化を理解し適応することが、Layer2技術を成功裏に活用するための鍵となるでしょう。

要するに、Layer2技術はイーサリアムエコシステムの健全な発展に強力な推進力を提供しており、今後もブロックチェーン技術の革新の重要な分野として期待されています。DeFi、NFT、その他の分散型アプリケーションの継続的な成長に伴い、Layer2の重要性はさらに際立つことでしょう。