DeFi、NFT、およびゲームの成長によりイーサリアム（ETH） ネットワークが混雑しており、セキュリティを損なうことなく需要に応えるための スケーリングソリューションを開発中です。この記事では、 レイヤー2 ソリューション の利点を、サイドチェーン、プラズマ、ステート チャネル、バリジウムなどとともに探ります。
しかしその前に、レイヤー1とレイヤー2のソリューションとは何かを理解しましょう。
レイヤー2スケーリングソリューションとは？
レイヤー1はすべてのブロックチェーンの基本ネットワークインフラです。一方、 レイヤー2は基本ネットワークの上に構築され、トランザクションとデータのスケーリングを助けます。
メインネットワークが他のネットワークに依存せずにすべてのオンチェーントランザクションを 検証および確定する一方で、レイヤー2はメインネットワークの拡張または二次フレームワークです。
すべての基本ネットワークには独自のノードメカニズムがあり、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）または プルーフ・オブ・ステーク（PoS）を採用しています。さらに、レイヤー1プロトコルには ネイティブトークンがあり、これらはガス料金やトランザクション料金として使用されることが よくあります。
イーサリアムがPoSに移行したことで、新しいチェーンが負荷を共有し混雑を軽減するため、 レイヤー1への圧力が軽減されます。しかし、それを完全に展開するには何年もかかるでしょう。 その間、レイヤー2ソリューションがブロックチェーンをスケーリングしています。
サイドチェーンやオプティミスティック ロールアップなどのレイヤー2ソリューションは、 イーサリアムのスケーリングに対して特定の利益を提供しますが、ここでそれについて説明します。 ただし、その前にレイヤー2がどのように機能するかを学びましょう。それは大規模なバンドルで トランザクションを処理し、「オフチェーンコーリング」と呼ばれるプロセスで トランザクションの証明を基本レイヤーに送信することにより、基本ネットワークから負荷を軽減します。
したがって、L1がデータの可用性、セキュリティ、および分散化を担当する一方で、 L2はスケーラビリティに重点を置いています。
サイドチェーン
レイヤー2のサイドチェーンとは、メインチェーンと並行して動作する独立した イーサリアム プラットフォームであるEVMブロックチェーンです。 サイドチェーンには、トランザクションの確認と処理、ブロックの追加、 プルーフ・オブ・ステークやプルーフ・オブ・オーソリティなどの 合意ルールを維持する検証ノードがあります。
サイドチェーンはEVM互換性によりより複雑なトランザクションをサポートしますが、 完全に分散化されておらず独自の合意メカニズムを持っているため、 レイヤー1やレイヤー2ソリューションに依存しません。
xDaiチェーンやPOAネットワークなどの暗号化プロジェクトはサイドチェーンを提供します。
ステートチャネルとペイメントチャネル
これは、おそらくイーサリアムのスケーリングに最も重要なレイヤー2ソリューションであり、 参加者がトランザクションを迅速かつ頻繁にオフチェーンで行い、必要に応じて レイヤー1で最終的に確定させるマルチシグネチャコントラクトです。
ステートチャネルはゲームのようなより複雑なインタラクションを 処理できるようにし、ペイメントチャネルは2人の参加者間の支払いを管理します。 ステートチャネルは高スループットトランザクションを低コストで行うことができ、 マイクロペイメントに理想的です。
Raiden、Perun、Celerなどのプロジェクトは、イーサリアム上でステートチャネルを使用しています。
プラズマ
プラズマチェーンまたはチャイルドチェーンは、イーサリアムブロックチェーンに アンカーされてETHメインネットの小さなコピーとして動作する小規模チェーンです。 暗号化検証とスマートコントラクトを組み合わせてトランザクションをメインネットワークにオフロードします。
これらは独自のブロック検証メカニズムを持っていますが、定期的にイーサリアムメインチェーンに報告し、 そのセキュリティを使用して紛争を解決します。これにより、トークンスナップやトランスファーなどの 高スループット、低コストのトランザクションが可能になります。
LeapDAOやOMGネットワークなどのプロジェクトは、dApp統合のためにプラズマの実装を提供しています。
オプティミスティック ロールアップ
これらのレイヤー2ソリューションはイーサリアムメインチェーンと並行して見つかり、 レイヤー1の外部でトランザクションを安価なスケーラブルなバッチで発生させ、 トランザクションの提出には元となるレイヤーのセキュリティを使用します。
オプティミスティック ロールアップは、計算を走らせないため、イーサリアムブロックチェーンの 非常に高価な要素であるため、100倍のスケーラビリティを提供します。 イーサリアムのシャーディングが導入されると、このスケーラビリティの数はさらに増加します。
オプティミスティック ロールアップは、トランザクションが詐欺証明でチャレンジされた場合に 計算を実行し、それ以外の場合はそれらが有効であると仮定します。 ボンディングシステムを使用し、不正なトランザクションが証明されると、 背後のアカウントはボンドを没収されます。一部のボンドは削除され、他のボンドは 正しい当事者へのインセンティブとして使用されます。
スマートコントラクトとシンプルな支払いの両方をサポートするため、 DeFiアプリケーションに適しています。したがって、Cartesi、Arbitrum、 Optimismなどのプロジェクトはこのレイヤー2ソリューションを使用しています。
ZKロールアップ
ゼロ知識ロールアップは、トランザクションをオフチェーンで束ねて SNARKと呼ばれる暗号化証明を生成することが知られています。 このロールアップは計算をオフチェーンで行い、有効性の証明を レイヤー1チェーンに提出します。
ゼロ知識ロールアップのスマートコントラクトは、レイヤー2で すべてのトランザクションを管理し、有効性の証明で更新されます。 しかし、ブロックの検証は、トランザクションデータではなく 有効性の証明のみが必要なので、安価で高速です。 したがって、ガスとデータをより少なく使用します。
ゼロ知識ロールアップのスマートコントラクトがトランザクションを 検証するため、レイヤー2からレイヤー1への転送は遅延しません。 これにより、セキュリティと分散化を伴った高速なファイナリティタイムを 提供することができます。ただし、一部のものはEVMサポートを持たず、 集中的な計算のためにdAppsに適していないかもしれません。
ZKSwapやzkSyncなどのプロジェクトでこれが実装されています。 最初のものは、トランザクションスループットが高くガス料金がゼロの レイヤー2 DEXであり、zkSyncは イーサリアム上のスケーラブルで低コストの 支払いのための信頼レスプロトコルであり、DeFiウォレットが PayPalのようにスケールアップできるようにします。
これらのロールアップの両方がイーサリアムのレイヤー2スケーリングには 理想的であるように見えますが、イーサリアムとバイナンススマートチェーンを 結びつけるホライゼンブリッジ機能を持つHarmonyの方が優れていると言われています。
バリジウム
この有効性証明ユーザーチェーンはイーサリアムレイヤー1にデータを保存せず、 メインチェーンと並行して複数で並行して10,000トランザクション 可能にします。 高価値dAppsとは異なり、資本効率の向上のみを目的としており、 経済的攻撃にも直面することはなく、引き出しの遅れもありません。 ただし、これらのチェーンはスマートコントラクトの能力が制限されています。
StarkWareやLoopringなどのプロジェクトは、イーサリアムレイヤー2スケーリングのために バリジウムチェーンを使用しています。例としては、 10,000件/秒のトランザクション速度を持つ初のNFTのレイヤー2スケーリングソリューション、 Immutable XがValidiumとZKロールアップの両方を備えており、 ガス料金も不要です。