Layer2 拡張のサイドチェーン#
前の記事「ブロックチェーンの技術的論理構造 - Layer0-3」で述べたように、Layer2 の拡張方法はさまざまあります。ステートチャネルについては前回説明しましたので、今回は次の方法であるサイドチェーンについて説明します。
1. サイドチェーンとは何ですか？#
サイドチェーンは独立したブロックチェーンネットワークであり、メインチェーンと双方向のチャネルで接続されています。他の拡張方法とは異なり、通常、独自のノードセットとコンセンサスルールを持っていますが、メインチェーン（通常は公共のブロックチェーン、例えば BTC や ETH）と相互運用できるように設計されています。この相互運用性により、資産やデータをメインチェーンからサイドチェーンに転送して特定のタスクやアプリケーションを実行することができます。したがって、サイドチェーン上のトランザクションのセキュリティは自己保証されており、メインチェーンに依存しません。これがサイドチェーンと他の方法の最大の違いです。
サイドチェーンには独自のコンセンサスメカニズム（例えば POA や DPos の使用）があるため、ブロック生成時間やブロックサイズを変更することでトランザクションのスループットを向上させることができますが、一定の分散化とセキュリティの犠牲を払う必要があります。
サイドチェーンとメインチェーンの間の主なやり取りは、双方向のチャネル（双方向ブリッジ）によって行われます。このチャネルは、メインチェーンとサイドチェーンのトークン（代替通貨）を交換するために使用されます。
サイドチェーンのイメージは以下の通りです：
2. サイドチェーンの役割#
1. スケーラビリティ：サイドチェーンは、メインチェーンが処理できないトランザクション負荷を処理し、ブロックチェーンエコシステム全体のパフォーマンスを向上させることができます。特定の用途のサイドチェーンは、金融サービス、サプライチェーン管理、またはプライバシートランザクションなど、特定の用途やアプリケーションに最適化されています。
2. 分離性：サイドチェーンは、メインチェーンの問題がサイドチェーンに悪影響を与えるのを防ぐために、追加のセキュリティと分離性を提供することができます。
3. 機能性：サイドチェーンは、メインチェーンの制約を受けずに新しい機能やスマートコントラクトを実装することができます。
3. サイドチェーンの動作メカニズム#
例えば、Polygon というサイドチェーンがあり、メインチェーンが Ethereum であるとします。Polygon でトランザクションを行うためには、直接 Ethereum の ETH を使用できますか？答えはノーです。Polygon 上のトークンを使用する必要があります。では、これらのトークンはどのようにして得られるのでしょうか？
答えはデポジットです。このプロセスを完了するために、まず Ethereum 上にスマートコントラクト P を作成します。このコントラクトに 10ETH をデポジットすると、コントラクト P はサイドチェーンのスマートコントラクト C を呼び出して、サイドチェーンのトークンを比例して鋳造します。このプロセスはデポジットと呼ばれ、鋳造が完了すると、10 個のサイドチェーントークンを手に入れることができます。これにより、Polygon 上でトランザクションを行うことができます。
サイドチェーン Polygon で一連のトランザクションを行った後、5 つのトークンが残っています。これらの 5 つのトークンをメインチェーンの ETH に交換することはできますか？答えはイエスです。このプロセスはウィズドロー（引き出し）とも呼ばれます。
ウィズドローのプロセスはデポジットよりも複雑で、まず Polygon 上の 5 つのトークンを破棄し、その破棄の証明をメインチェーンに提出する必要があります。この破棄の証明がメインチェーンで承認されると、スマートコントラクト P が残りのデポジット ETH をトランザクション者に返却します。
つまり、サイドチェーンとメインチェーンの双方向チャネルは、実際にはサイドチェーンのスマートコントラクトとメインチェーンのスマートコントラクトの相互作用と呼び出しです。
しかし、サイドチェーンにはまだ欠点があります。サイドチェーンのセキュリティの弱さにより、メインチェーンの資産が損失する可能性があります。以前、ハッカーがサイドチェーンの脆弱性を利用して、サイドチェーン上に多くのトークンを作り出し、ウィズドローを通じてこれらのトークンをメインチェーンで ETH に引き出すという大きな損失を引き起こしました。
Layer2 の別の解決策：Plasma
Plasma のほとんどの設計はサイドチェーンと似ていますので、今回はサイドチェーンと一緒に説明します。
Plasma とサイドチェーンの主な違いは 2 つあります。1 つは、定期的に Plasma チェーンの状態（Merkle Root）をメインチェーンに提出すること、2 つ目は、ウィズドロー（引き出し）メカニズムに詐欺証明を導入していることです。
詐欺証明とは、例えば私が Plasma から 100ETH を引き出す場合、他の人がこれに疑問を投げかけることができます。もし詐欺が確認されれば、トランザクションは無効になり、疑問を投げかけた人は報酬を得ることができます。
詐欺証明の効果により、Plasma のセキュリティはサイドチェーンよりも高くなりますが、同時にウィズドローの速度も遅くなります。なぜなら、詐欺証明にはウェイティング期間（疑問期間）が必要であり、通常は 1 週間かかるからです。
1. サイドチェーンと Plasma は、イーサリアムのスケーラビリティの有効な解決策とされていましたが、現在はより効果的で安全な Rollup などの Layer2 の解決策が使用されるようになっています。
2. Rollup には主に 2 つの方法があります。Optimistic Rollups と Zk Rollups です。Optimistic Rollups は現在比較的成熟した方法であり、Zk Rollups は V 神が Layer2 の究極の解決策として言及しています。