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レイヤー1とレイヤー2の違い:ブロックチェーン拡張はなぜ必要か?

2023年12月19日

レイヤー1.2アイキャッチ画像

レイヤー1とかレイヤー2とか…名前は聞くけど一体何なの?

こんな疑問にお答えします。

本記事の内容

レイヤー1とレイヤー2の違いとその必要性を学びましょう。

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レイヤー1とレイヤー2の重要性

ブロックチェーンは、仮想通貨の取引を独立して処理する分散型ネットワークのノードで構成されています。

取引の正確性を確認するために共通のルールや合意形成メカニズムがあります。

取引は順番に記録され、変更できないデータの塊(ブロック)が鎖(チェーン)で繋がれて形成されます。

残念なことに、ブロックチェーンが人気になるほど処理速度は遅くなります。

取引数が増加し、より多くの処理能力が必要になるからです。

ビットコインが良い例ですね

実際、人気のあるブロックチェーンネットワークは取引を処理するのに10分以上かかることもあります。

この問題を解決するために、膨大な取引を効率的に処理するためのスケーリング(拡張)が行われているのです。

レイヤー1とレイヤー2の違い

レイヤー1は、分散型暗号通貨の基本技術です。

レイヤー1の例には、ビットコイン、イーサリアム、などがあります。

これらのブロックチェーンは、仕事の証明(PoW)や持ち分の証明(PoS)などの共通の合意形成メカニズムを通じて、取引処理とセキュリティを担当します。

レイヤー2は、レイヤー1の上に重ねられたネットワークプロトコルを指します。

レイヤー2プロトコルは、ネットワークとセキュリティのインフラにレイヤー1を使用しますが、取引処理と全体的な処理速度の向上に優れています。

例としては、イーサリアムの上に重ねられたポリゴンや、ビットコインのライトニングネットワークがあります。

2023年8月には、Coinbaseがイーサリアムのレイヤー2ネットワーク「Base」を立ち上げましたね。

レイヤー1の拡張方法

レイヤー1の拡張方法

  • ブロックサイズの増加
  • 合意形成メカニズムの更新
  • シャーディング

ブロックサイズの増加

一部のレイヤー1は、ブロックサイズを増やして、一度に確認できる取引の数を増やし、ネットワークの全体的な容量を拡大しました。

この例として、ビットコインキャッシュ(BCH)ネットワークがあります。

ビットコインキャッシュは、1MBから8MBに、そしてさらに32MBにブロックサイズを拡大し、ビットコインの1秒あたり7取引に対して、100取引以上を処理できるようになりました。

合意形成メカニズムの更新

ブロックチェーンの合意形成メカニズムは、取引を検証してネットワークの正確さとセキュリティを保つ方法です。

例えば、ビットコインは仕事の証明(PoW)の合意形成メカニズムを使用しており、次のブロックをブロックチェーンに記録するためには複雑な方程式を解くために大量の処理能力が必要です。

イーサリアムも元々はPoWを使用していましたが、大量のイーサ(ETH)を預けて取引を処理することが許される持ち分の証明(PoS)の合意形成メカニズムにアップグレードしています。

シャーディング

シャーディングは、データベースの分割に似ており、ブロックチェーンデータベースを小さなパーツに分けて、取引を同時に処理することができます。

これにより、レイヤー1ブロックチェーンネットワークの全体的な容量が増加します。

レイヤー2の拡張方法

レイヤー2の拡張方法

  • ロールアップ
  • サイドチェーン
  • ステートチャネル

ロールアップ

ブロックチェーンでは、取引を一つずつ処理します。

ところが、ロールアップを使うと、これらの取引を「まとめて」一つにすることができます。

たくさんの取引を一つの大きな取引にすることで、一度にたくさんの取引を処理できるようになるんです。

具体的には、まず外の場所で取引をまとめて記録します

これを「オフチェーン」と言います。

そして、そのまとめた取引をメインのブロックチェーンに持ってきて、一つの取引として処理します。

例えば、みなさんがたくさんの宿題を出されたとします。

一人一人が先生に宿題のノートを見せるのは時間がかかりますよね。

でも、クラス全員の宿題を一つにまとめて、一人が先生に渡せば、先生は早くチェックできます。

ロールアップもこれと同じこと。

サイドチェーン

サイドチェーンは、ブロックチェーンの世界で使われる特別な技術です。

ブロックチェーンとは、たくさんのデータがつながってできた長いチェーンのようなもの。

サイドチェーンは、メインのブロックチェーンとは別に動く小さなブロックチェーンのことです。

サイドチェーンは、自分たちのルールで動く小さなチームみたいなものです。

このチームには、取引をチェックする人たちがいます。これを「バリデーター」と言います。

サイドチェーンがあるおかげで、メインのブロックチェーンとは別に、同時にたくさんの取引ができるようになります。

たくさんの人が同時に計算をしてくれるから、処理速度はぐんと上がるわけです。

でも、サイドチェーンを使うときは、ちょっと注意が必要です。

サイドチェーンがちゃんと信頼できるか、そして、サイドチェーンとメインのブロックチェーンをつなぐ「ブリッジ」という架け橋も、信頼できるかを確かめる必要があります。

ステートチャネル

ステートチャネルは、サイドチェーンと似ていますが、ちょっと違います。

ステートチャネルでは、取引をまとめて記録します。

これはロールアップでも説明した「オフチェーン」のこと。メインのブロックチェーンから離れた場所で行います。

そして、その取引を全部終わらせてから、その結果をメインのブロックチェーンに送ります。

ここがロールアップと違う点です。

  • 外でひとつにまとめて、メインで処理ロールアップ
  • 外でひとつにまとめて、処理まで終えて結果だけメインに送付ステートチャネル
  • メインとサイドがそれぞれ処理まで終え、結果は伝えないサイドチェーン

この方法は、ビットコインの「ライトニングネットワーク」というシステムで使われています。

ブロックチェーンの拡張リスク

ブロックチェーンを拡張することは、たくさんの取引を処理できるようになり、使う人も増えるので良いことです。

でも、いくつかのリスクもあります。

ブロックチェーンのフォーク

ブロックチェーンは、取引の記録をつなげたものです。

これを更新する時には、「フォーク」という分岐が起こることがあります。

これは、ブロックチェーンが2つに分かれることを意味します(例:ビットコインとビットコインキャッシュ)。

これにより、使う人が混乱したり、通貨の価値が下がることもあります。

検証の難しさ

一部の拡張方法では、取引の検証がブロックチェーンの外で行われます。

これにより、透明性が低下し、悪い人たちがデータをいじるリスクが生じます。

レイヤー1とレイヤー2に関するよくあるFAQ

Q
仮想通貨の「スケーラビリティ」とは何か?
A

仮想通貨は「ブロックチェーン」という特別なネットワークで動いています。ブロックチェーンは、中央の管理者がいなくて、たくさんの人が協力して運営しています。「スケーラビリティ」とは、このブロックチェーンがどれだけたくさんの取引を素早く処理できるか、ということを指します。でも、ブロックチェーンをもっと早くするためには、プログラムの変更や、別の方法が必要なんです。

Q
レイヤー1とレイヤー2の違いは?
A

レイヤー1の拡張方法では、ブロックチェーンの基本プログラムを変えて、処理速度を上げいます。一方で、レイヤー2の方法では、ブロックチェーン以外のサービスやネットワークを使って、処理速度を上げています。

まとめ

ブロックチェーンを大きくすることは、通貨のネットワークをより使いやすくする重要なステップです。

しかし、それにはセキュリティやプロジェクト全体の信頼性を損なうリスクもあります。

拡張する時は、このリスクもしっかり考えなければなりませんね。

ブロックチェーンに興味が湧いたら、まずはコインチェックの口座開設をして、仮想通貨の準備から始めましょう。

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  • この記事を書いた人
ponoblog

ともさか

web3関連ライター兼ブロガー。「web3でFIRE」を目指し中。仮想通貨・NFT・メタバース・AIで稼ぐを実験。海外の最新情報を常に追いかけ、初心者にも分かる解説してます。仮想通貨を7桁運用。NFTコレクター。ブログ開始3か月で0→1達成。 ※当ブログで使用している「仮想通貨」は「暗号資産」の事を指します。

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