レイヤー 2 プロトコルは、イーサリアムと比較して、ガス料金のほんの一部しか請求しません。これらのチェーンは、ロールアップと呼ばれるプロセスを使用して、1 つのトランザクションのコストで複数のトランザクションを処理します。これは安全性は低くなりますが、非常に低いコストで高いトランザクション スループットを実現するのに役立ちます。

この記事では、レイヤー 2 スケーリング ソリューションがチェーンの安全を保ちながらガス料金を低く抑えるために使用する各方法の詳細について詳しく説明します。

記事の最後では、L2 料金のさらなる削減に貢献した革新的なテクノロジーについても取り上げます。

2024 年のトップ レイヤー 2 スケーリング プロジェクトを一足先にチェックしましょう。

ロールアップとは何ですか?

ロールアップは、レイヤー 2 チェーンをストレージ スペースとして利用するオフチェーン スケーリング ソリューションです。レイヤー 2 で実行されるトランザクションはこれらのスペースに書き込まれ、個別ではなくバッチで処理されるため、1 つのトランザクションのコストで複数のトランザクションを処理できます。

また、レイヤー 2 チェーンは Ethereum からトランザクションを確定させる必要があるため、トランザクションを 1 つずつではなくバッチで処理すると、ガス コストを節約できます。これらのチェーンは、これらのメリットをユーザーに還元することができ、ユーザーは Ethereum と比較して、ほんのわずかな手数料しか支払う必要がなくなります。

Ethereum ブロックチェーンはトランザクションを個別に処理するため、確定する前に複数のバリデーターを通過する必要があります。

以下は、Ethereum Rollups がなぜ重要なのかを説明する一連のツイートです。

しかし、トランザクションの実行はレイヤー 1 では行われないため、計算が正しく実行されたかどうかをどのように確認すればよいのでしょうか。これには 2 つの主要なアプローチがあります。– 楽観的ロールアップ– ゼロ知識ロールアップ (8/17)

— アレックス・クローガー（@alex_kroeger）2021年11月24日

ロールアップはどのように機能しますか?

これらのトランザクションがどのように機能するかをよりわかりやすく説明するために、ロールアップの動作を 4 つのステップに分割しました。

取引が開始されました

Ethereum レイヤー 2 ソリューションを介してトランザクションが開始されるとすぐに、そのトランザクションはレイヤー 2 ブロック内の他のトランザクションに追加されます。トランザクションが開始されるとすぐに、レイヤー 2 バリデータによって検証され、積み重ねられてロールアップが作成されます。

場合によっては、トランザクションの山を作成する前に検証が行われないことがあります。その場合、Merkle ルートがロールアップの作成前後の状態の変化を正確に表していない場合にのみ検証が行われます。

ロールアップの作成

個々のトランザクションが希望の数に達するか、指定された時間枠内に達すると、これらのトランザクションは L2 ブロックに記録され、その概要が生成されます。これらのトランザクション グループはロールアップと呼ばれます。

要約がL1に提出される

これらのトランザクションの概要は、最終検証のためにレイヤー 1 ブロックチェーン (Ethereum など) に送信されます。レイヤー 1 チェーンは、ブロックを検証する前に、ブロック前の L2 チェーンの状態 (初期状態)、ブロックによって導入された変更、ブロック後の L2 チェーンの状態 (最終状態) の 3 つを評価します。

論理的には、ブロックによって導入される変更は、初期状態と最終状態の違いであるはずです。これらが一致しない場合は、ブロック全体が再チェックされ、Merkle Tree を使用して不正なトランザクションが追跡されます。

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最終決定

ブロックが正当なものになると、その概要が単一のトランザクションとして Ethereum ブロックチェーンに含まれ、ブロックが確定します。

このプロセスのおかげで、レイヤー 2 は 1 つの Ethereum トランザクションのコストで複数のレイヤー 2 トランザクションを処理できます。その結果、レイヤー 2 でのトランザクションあたりのコストは、Ethereum トランザクションのほんの一部になります。

ロールアップの種類

使用されているロールアップには、zk ロールアップや楽観的ロールアップなど、いくつかの種類があります。ロールアップはそれぞれ動作方法が異なりますが、すべて同じ目的、つまり 1 つのトランザクションのコストで複数のトランザクションを処理するという目的を達成します。

ZK ロールアップ

トップ ZK ロールアップ。

ゼロ ナレッジ ロールアップは、まさに上記の方法で動作します。レイヤー 2 のストレージ スペース (ブロック) を使用してトランザクションを保存し、その概要をレイヤー 1 チェーンに送信して最終承認を得ます。

レイヤー 1 チェーン (ほとんどの場合、主に Ethereum) は個々のトランザクションを認識しないため、このプロセスはゼロ知識ロールアップと呼ばれます。

ZK ロールアップの例: ポリゴン PoS

楽観的なロールアップ

楽観的なロールアップ。

オプティミスティック ロールアップは、個々のトランザクションを保存するために、Ethereum の「コール データ スペース」と呼ばれる追加のストレージ スペースを使用します。ただし、検証のために送信されるのは概要のみです。

これらのロールアップは、個々のトランザクションが有効であると信頼し、状態の変化が適切に整列していない場合にのみ疑問視されます。したがって、特に証明されない限り各トランザクションを信頼するため、これらはオプティミスティック ロールアップと呼ばれます。

楽観的ロールアップの例: 楽観主義

イーサリアム ブロブ、新時代のオンチェーン ロールアップ

Dencun アップグレードの導入により、ブロブと呼ばれる機能によりレイヤー 2 手数料がさらに下がりました。以下は、最も人気のあるレイヤー 2 チェーンである Polygon のガス価格履歴です。

2024 年のポリゴンガス価格動向。

Dencun アップグレードでは、「ブロブ」と呼ばれる機能が導入され、Uniswap v3 などのレイヤー 3 がブロブにトランザクションを保存できるようになり、それによって Ethereum ブロックチェーンが他の用途に解放されました。この混雑の緩和により、Ethereum のガス需要が減少しました。最終的には、Ethereum のガス価格の低下につながりました。

ブロックチェーンが混雑する理由をご存知ですか?

イーサリアムのガス料金が低いため、レイヤー 2 のガス料金がさらに下がりました。レイヤー 2 料金のさらなる削減の結果は、上の図に示されています。6 月の Polygon ガス料金は 4 月よりも大幅に低いことがわかります。

結論

レイヤー 2 のトランザクション コストは、Ethereum のガス価格に依存します。レイヤー 2 のトランザクションは Ethereum のトランザクションのほんの一部で処理されるため、コストが低くなります。このプロセスでは、ロールアップを使用してレイヤー 2 のトランザクションを要約し、ブロック全体をレイヤー 1 の単一のトランザクションとして検証することで、時間とコストを節約します。

イーサリアムがビットコインよりも優れた投資である理由をご覧ください。

同時に、レイヤー 1 チェーンのセキュリティが強化されているため、レイヤー 2 では Ethereum とほぼ同等のセキュリティをより低コストで提供できるようになります。