以前の記事では layer0-3 について紹介しましたので、まずは定義を振り返りましょう。
Layer1#
Layer1 は基盤となるブロックチェーンです。イーサリアムとビットコインはどちらも Layer1 ブロックチェーンであり、これらは基礎石であり、さまざまな Layer2 がその上に構築されています。Layer2 プロジェクトの例には、イーサリアム上の「ロールアップ」とビットコインベースのライトニングネットワークがあります。これらすべての Layer2 プロジェクトでのユーザー取引活動は最終的に Layer1 ブロックチェーンに戻ることができます。
イーサリアムはまた、Layer2 のデータ可用性層としても機能します。Layer2 プロジェクトは、取引データをイーサリアムに公開し、イーサリアムにデータ可用性を依存しています。これらのデータは Layer2 の状態を決定したり、Layer2 上の取引に異議を唱えたりするために使用できます。
Layer2#
Layer2 は、具体的なイーサリアムのスケーリングソリューションの一連を説明するための総称です。Layer2 は独立したブロックチェーンであり、イーサリアムを拡張し、イーサリアムのセキュリティ保証を引き継ぎます。
なぜ私たちは Layer2 が必要なのか？#
ブロックチェーンの 3 つの目標属性は、分散化、安全性、スケーラビリティです。シンプルなブロックチェーンアーキテクチャは、これら 3 つの属性のうち 2 つしか実現できません。安全な分散型ブロックチェーンを望む場合、スケーラビリティを犠牲にする必要があります。
現在、イーサリアムは現在のネットワーク容量の上限に達しており、1 日あたり 100 万件以上の取引が行われており、各取引には高い需要があります。イーサリアムの成功とその使用需要は、ガス料金の大幅な上昇を引き起こしました。そのため、スケーリングソリューションへの呼びかけも高まっています。これが Layer2 ネットワークの誕生の理由です。
スケーラビリティの主な目標は、取引速度（取引の確認を早くすること）と取引スループット（1 秒あたりの取引量を増やすこと）を向上させることであり、分散化や安全性に影響を与えないことです。
イーサリアムコミュニティは、スケーリングのために分散化や安全性を犠牲にすることはないという堅固な立場を取っています。シャーディングが採用されるまで、イーサリアムメインネット（Layer1）は 1 秒あたり約 15 件の取引しか処理できません。イーサリアムの使用需要が増加すると、ネットワークが混雑し、取引手数料が増加します。高額な料金はユーザーにとって負担となります。これが、現在 Layer2 ネットワークを通じてイーサリアムのスケーリングを行う理由です。
Layer2 の利点#
1. 費用の削減
複数のオフチェーン取引を 1 つの Layer2 ネットワーク取引に統合することで、取引手数料が大幅に削減され、すべての人がより簡単に参加できるようになります。
2. 安全性の維持
Layer2 ブロックチェーンはイーサリアムメインネット上で取引を決済し、ユーザーがイーサリアムネットワークの安全性の恩恵を受けられるようにします。
3. スケーラビリティ
1 秒あたりの取引量の増加、取引手数料の削減、新技術の発展に伴い、プロジェクトは新しいアプリケーションに拡張し、ユーザー体験を改善します。
Layer2 のオフチェーンスケーリングソリューション —— ステートチャンネル#
現在、Layer2 のオフチェーンスケーリングソリューションには、ステートチャンネル、サイドチェーン、ロールアップの 3 つの人気があります。この記事では、まずステートチャンネルについて詳しく紹介します。
ステートチャンネル（State Channels）の核心的な考え方は、取引プロセスをメインチェーンから切り離し、オフラインで行う（つまり、ステートチャンネル内で取引を行う）ことであり、取引の最終結果をメインチェーンに戻すことです。
ステートチャンネルの概念図は以下の通りです：
ステートチャンネルは Layer2 の最初のスケーリングソリューションであり、2 人以上のユーザーが信頼できる環境で一連の取引を行いたい場合、各取引ごとにガス料金を支払う必要がないときに使用できます。
皆さんはまだ混乱しているかもしれませんので、ここで小さな例を挙げます。誰かがイーサリアム上で三目並べゲームを開発したと仮定します。ゲームを行う 2 人（小 A と小 B）は、最初に 10ETH（イーサリアム）を担保として預ける必要があります。最終的に勝利した人は、相手が預けた 10ETH を得ることになります。
このゲームでは、1 手ごとにチェーン上に記録する必要があると仮定すると、つまり 1 手ごとにガス料金を支払う必要があるため、最終的にかかるガス料金は非常に高額になり、得られる報酬を超える可能性すらあります。
このガス料金を削減する方法はないのでしょうか？それがステートチャンネルを利用することです。ステートチャンネルは、オフチェーンでゲームプレイヤーのために小さな部屋を開設するようなもので、あなたたちがどう動こうと私は気にしません。私が気にするのは最終的に誰が勝ったかだけで、その結果をイーサリアムメインチェーンに戻すだけで済みます。
前の例では、ステートチャンネルを使用することで、ガス料金は 2 回だけ支払う必要があります。1 回はゲームを開始する時、ステートチャンネルを開くことを記録するため、もう 1 回はゲームを終了する時、ステートチャンネルを閉じることを記録するためです。
取引手数料を削減するだけでなく、ステートチャンネルにはプライバシーを強化するという潜在的な利点もあります。これは、開始と終了の状態だけがメインチェーンに書き込まれ、実際に行われる各操作はオフチェーンで行われ、公にされないためです。
こうして見ると、ステートチャンネルは非常に完璧に見えますが、実際にはかなり大きな問題があります。それは、信頼できる環境に基づいている必要があること、つまりゲームの 2 人が互いに信頼している必要があるということです。
例えば、ゲームの途中で誰かがオフラインになった場合、そのステートチャンネルは永遠に閉じることができず、チャンネルが閉じられないと、もう一方の人は報酬を得られず、最初に預けた 10ETH も取り戻せなくなります。
以上がステートチャンネルの簡単な紹介です。次回は Layer2 の他のソリューションについて引き続き説明します。