TL;DR
レイヤ 1 は、ビットコイン、BNB チェーン、イーサリアムなどのベース ネットワークとその基盤となるインフラストラクチャを指します。レイヤ 1 ブロックチェーンは、別のネットワークを必要とせずにトランザクションを検証して完了させることができます。ビットコインで見てきたように、レイヤー 1 ネットワークのスケーラビリティを改善することは困難です。解決策として、開発者はセキュリティとコンセンサスのためにレイヤー 1 ネットワークに依存するレイヤー 2 プロトコルを作成します。ビットコインのライトニング ネットワークは、レイヤー 2 プロトコルの一例です。これにより、ユーザーはメインチェーンにトランザクションを記録する前に自由にトランザクションを行うことができます。
導入
レイヤー 1 とレイヤー 2 は、さまざまなブロックチェーン、プロジェクト、開発ツールのアーキテクチャを理解するのに役立つ用語です。Polygon と Ethereum、または Polkadot とそのパラチェーンの関係について疑問に思ったことがある場合は、さまざまなブロックチェーン レイヤーについて学ぶと役立ちます。
レイヤー1とは何ですか?
レイヤー 1 ネットワークは、ベース ブロックチェーンの別名です。BNB Smart Chain (BNB)、Ethereum (ETH)、Bitcoin (BTC)、Solana はすべてレイヤー 1 プロトコルです。これらをレイヤー 1 と呼ぶのは、エコシステム内のメイン ネットワークだからです。レイヤー 1 とは対照的に、メイン チェーンの上に構築されるオフチェーンやその他のレイヤー 2 ソリューションがあります。
言い換えれば、プロトコルは独自のブロックチェーン上でトランザクションを処理して確定する場合、レイヤー 1 になります。また、トランザクション手数料の支払いに使用される独自のネイティブ トークンも持っています。
レイヤー1スケーリング
レイヤー 1 ネットワークの一般的な問題は、スケーリングできないことです。ビットコインやその他の大規模なブロックチェーンは、需要の増加時にトランザクションを処理するのに苦労しています。ビットコインは、大量の計算リソースを必要とするプルーフ オブ ワーク (PoW) コンセンサス メカニズムを使用します。
PoW は分散化とセキュリティを保証しますが、トランザクションの量が多すぎると PoW ネットワークの速度が低下する傾向があります。これにより、トランザクションの確認時間が長くなり、手数料が高くなります。
ブロックチェーン開発者は長年スケーラビリティ ソリューションに取り組んできましたが、最適な代替案については依然として多くの議論が続いています。レイヤー 1 スケーリングの場合、いくつかのオプションは次のとおりです。
1. ブロック サイズを大きくし、各ブロックで処理できるトランザクションの数を増やす。
2. 今後の Ethereum 2.0 アップデートなどで使用されるコンセンサス メカニズムの変更。
3. シャーディングの実装。データベースのパーティション分割の一種。
レイヤー 1 の改善には、実装に多大な労力が必要です。多くの場合、ネットワーク ユーザー全員が変更に同意するわけではありません。これにより、2017 年に Bitcoin と Bitcoin Cash で発生したように、コミュニティの分裂やハード フォークにつながる可能性があります。
セグウィット
スケーリングのためのレイヤー 1 ソリューションの 1 つの例は、ビットコインの SegWit (segregated witness) です。これは、ブロック データの編成方法を変更することで (デジタル署名がトランザクション入力の一部ではなくなったため)、ビットコインのスループットを向上させました。この変更により、ネットワークのセキュリティに影響を与えることなく、ブロックあたりのトランザクションにより多くのスペースが解放されました。SegWit は、下位互換性のあるソフト フォークによって実装されました。つまり、SegWit を含むようにまだ更新されていないビットコイン ノードでも、トランザクションを処理できます。
レイヤー 1 シャーディングとは何ですか?
シャーディングは、トランザクションのスループットを向上させるために使用される一般的なレイヤー 1 スケーリング ソリューションです。この手法は、ブロックチェーンの分散型台帳に適用できるデータベース パーティショニングの形式です。ネットワークとそのノードは、ワークロードを分散してトランザクション速度を向上させるために、さまざまなシャードに分割されます。各シャードは、ネットワーク全体のアクティビティのサブセットを管理します。つまり、独自のトランザクション、ノード、および個別のブロックを持ちます。
シャーディングを使用すると、各ノードがブロックチェーン全体の完全なコピーを維持する必要がなくなります。代わりに、各ノードは完了した作業をメインチェーンに報告し、アドレスの残高やその他の重要な指標を含むローカルデータの状態を共有します。
レイヤー 1 とレイヤー 2
改善に関しては、レイヤー 1 ですべてが解決できるわけではありません。技術的な制約により、特定の変更はメインのブロックチェーン ネットワークで行うのが困難またはほぼ不可能です。たとえば、Ethereum は Proof of Stake (PoS) にアップグレードしていますが、このプロセスの開発には何年もかかっています。
一部のユースケースは、スケーラビリティの問題により、レイヤー 1 では機能しません。ブロックチェーン ゲームでは、トランザクション時間が長いため、ビットコイン ネットワークを現実的に使用することはできません。ただし、ゲームではレイヤー 1 のセキュリティと分散化を使用したい場合があります。最適なオプションは、レイヤー 2 ソリューションを使用してネットワーク上に構築することです。
ライトニングネットワーク
レイヤー 2 ソリューションはレイヤー 1 を基盤として構築され、トランザクションの確定にはレイヤー 1 に依存します。有名な例の 1 つが Lightning Network です。トラフィックが集中している Bitcoin ネットワークでは、トランザクションの処理に数時間かかることがあります。Lightning Network を使用すると、ユーザーはメイン チェーンから Bitcoin を使って迅速に支払いを行うことができ、最終的な残高は後でメイン チェーンに報告されます。これにより、基本的に全員のトランザクションが 1 つの最終記録にまとめられ、時間とリソースが節約されます。
レイヤー1ブロックチェーンの例
レイヤー 1 が何であるかがわかったので、いくつか例を見てみましょう。レイヤー 1 ブロックチェーンにはさまざまな種類があり、その多くは独自のユースケースをサポートしています。すべてが Bitcoin と Ethereum というわけではなく、各ネットワークには、分散化、セキュリティ、スケーラビリティというブロックチェーン テクノロジーの三難関に対するさまざまなソリューションがあります。
エルロンド
Elrond は 2018 年に設立されたレイヤー 1 ネットワークで、シャーディングを使用してパフォーマンスとスケーラビリティを向上させます。Elrond ブロックチェーンは、1 秒あたり 100,000 件を超えるトランザクション (TPS) を処理できます。その 2 つの独自の主な機能は、Secure Proof of Stake (SPoS) コンセンサス プロトコルと Adaptive State Sharding です。
アダプティブ ステート シャーディングは、ネットワークのユーザーが減ったり増えたりすると、シャードの分割と結合によって行われます。状態やトランザクションを含め、ネットワークのアーキテクチャ全体がシャード化されます。バリデーターもシャード間を移動し、シャードが悪意を持って乗っ取られる可能性を減らします。
Elrond のネイティブ トークン EGLD は、取引手数料、DApps の展開、ネットワークの検証メカニズムに参加したユーザーへの報酬に使用されます。また、Elrond ネットワークは、PoS メカニズムが負担するよりも多くの CO2 を相殺するため、カーボン ネガティブとして認定されています。
調和
Harmony は、シャーディングをサポートする、Effective Proof of Stake (EPoS) レイヤー 1 ネットワークです。ブロックチェーンのメインネットには 4 つのシャードがあり、それぞれが新しいブロックを並行して作成および検証します。シャードは独自の速度でこれを実行できるため、すべてのシャードで異なるブロックの高さを持つことができます。
Harmony は現在、開発者とユーザーを引き付けるために「クロスチェーン ファイナンス」戦略を採用しています。Ethereum (ETH) と Bitcoin へのトラストレス ブリッジが重要な役割を果たし、ブリッジで通常見られる管理リスクなしにユーザーがトークンを交換できるようにします。Web3 のスケーリングに関する Harmony の主なビジョンは、分散型自律組織 (DAO) とゼロ知識証明に依存しています。
DeFi（分散型金融）の将来は、マルチチェーンとクロスチェーンの機会に設定されているようで、Harmony のブリッジング サービスはユーザーにとって魅力的です。NFT インフラストラクチャ、DAO ツール、およびプロトコル間ブリッジが主な焦点領域です。
ネイティブ トークン ONE は、ネットワーク取引手数料の支払いに使用されます。また、Harmony のコンセンサス メカニズムとガバナンスに参加するためにステークすることもできます。これにより、成功したバリデーターにはブロック報酬と取引手数料が提供されます。
額
Celo は、2017 年に Go Ethereum (Geth) から分岐したレイヤー 1 ネットワークです。ただし、PoS や独自のアドレス システムの実装など、いくつかの重要な変更が加えられています。Celo Web3 エコシステムには、DeFi、NFT、支払いソリューションが含まれており、1 億件を超えるトランザクションが確認されています。Celo では、誰でも電話番号またはメール アドレスを公開鍵として使用できます。ブロックチェーンは標準的なコンピューターで簡単に実行でき、特別なハードウェアは必要ありません。
Celo のメイントークンは CELO で、トランザクション、セキュリティ、報酬のための標準ユーティリティトークンです。Celo ネットワークには、ステーブルコインとして cUSD、cEUR、cREAL もあります。これらはユーザーによって生成され、そのペグは MakerDAO の DAI に似たメカニズムによって維持されます。また、Celo ステーブルコインで行われたトランザクションは、他の Celo 資産で支払うことができます。
CELO のアドレス システムとステーブルコインは、暗号通貨をよりアクセスしやすくし、採用率を向上させることを目的としています。暗号通貨市場の不安定さと初心者にとっての難しさは、多くの人にとって気が滅入るものとなる可能性があります。
トールチェーン
THORChain は、クロスチェーンのパーミッションレス分散型取引所 (DEX) です。Cosmos SDK を使用して構築されたレイヤー 1 ネットワークです。また、トランザクションの検証には Tendermint コンセンサス メカニズムを使用します。THORChain の主な目的は、資産をペグまたはラップすることなく、分散型クロスチェーン流動性を実現することです。マルチチェーン投資家にとって、ペグとラップはプロセスに追加のリスクをもたらします。
実質的に、THORChain は入金と出金を監視する金庫管理者として機能します。これにより、分散型流動性が生まれ、中央集権型の仲介業者が排除されます。RUNE は THORChain のネイティブ トークンであり、取引手数料の支払いのほか、ガバナンス、セキュリティ、検証にも使用されます。
THORChain の自動マーケット メーカー (AMM) モデルでは、RUNE をベース ペアとして使用します。つまり、RUNE を他のサポートされている資産と交換できます。ある意味では、このプロジェクトはクロスチェーン Uniswap のように機能し、RUNE は流動性プールの決済およびセキュリティ資産となります。
カバ
Kava は、Cosmos のスピードと相互運用性と Ethereum の開発者サポートを組み合わせたレイヤー 1 ブロックチェーンです。Kava ネットワークは、「コチェーン」アーキテクチャを使用して、EVM と Cosmos SDK 開発環境の両方に独自のブロックチェーンを備えています。Cosmos コチェーンの IBC サポートと組み合わせることで、開発者は Cosmos と Ethereum のエコシステム間でシームレスに相互運用する分散型アプリケーションを展開できます。
Kava は Tendermint PoS コンセンサス メカニズムを使用して、EVM コチェーン上のアプリケーションに強力なスケーラビリティを提供します。KavaDAO の資金提供を受けた Kava ネットワークは、使用状況に基づいて各コチェーンの上位 100 プロジェクトに報酬を与えるように設計された、オープンなオンチェーン開発者インセンティブも備えています。
Kava には、ネイティブ ユーティリティおよびガバナンス トークンである KAVA と、米ドルにペッグされたステーブルコインである USDX があります。KAVA は取引手数料の支払いに使用され、ネットワークのコンセンサスを生成するためにバリデーターによってステークされます。ユーザーはステークした KAVA をバリデーターに委任して、KAVA 排出量の一部を獲得できます。ステーカーとバリデーターは、ネットワークのパラメーターを規定するガバナンス提案に投票することもできます。
IoTeX
IoTeX は、ブロックチェーンとモノのインターネットを組み合わせることに重点を置いて 2017 年に設立されたレイヤー 1 ネットワークです。これにより、ユーザーはデバイスが生成するデータを制御できるようになり、「マシンにバックアップされた DApp、資産、サービス」が可能になります。個人情報には価値があり、ブロックチェーンを介して管理することで安全な所有権が保証されます。
IoTeX のハードウェアとソフトウェアの組み合わせは、ユーザー エクスペリエンスを犠牲にすることなくプライバシーとデータを管理するための新しいソリューションを提供します。ユーザーが現実世界のデータからデジタル資産を獲得できるようにするシステムは、MachineFi と呼ばれます。
IoTeX は、Ucam と Pebble Tracker という 2 つの注目すべきハードウェア製品をリリースしました。Ucam は、ユーザーがどこからでも完全なプライバシーを保ちながら自宅を監視できる高度なホーム セキュリティ カメラです。Pebble Tracker は、4G をサポートし、追跡機能を備えたスマート GPS です。GPS データだけでなく、温度、湿度、空気の質などの環境データもリアルタイムで追跡します。
ブロックチェーン アーキテクチャの点では、IoTeX にはその上に構築された多数のレイヤー 2 プロトコルがあります。ブロックチェーンは、IoTeX を使用してファイナライズするカスタマイズされたネットワークを作成するためのツールを提供します。これらのチェーンは、IoTeX を介して相互にやり取りし、情報を共有することもできます。開発者は、IoT デバイスの特定のニーズを満たす新しいサブチェーンを簡単に作成できます。IoTeX のコインである IOTX は、取引手数料、ステーキング、ガバナンス、およびネットワーク検証に使用されます。
最後に
今日のブロックチェーン エコシステムには、複数のレイヤー 1 ネットワークとレイヤー 2 プロトコルがあります。混乱しやすいですが、基本的な概念を理解すると、全体的な構造とアーキテクチャを理解しやすくなります。この知識は、新しいブロックチェーン プロジェクトを研究するときに役立ちます。特に、ネットワークの相互運用性とクロスチェーン ソリューションに重点を置く場合に役立ちます。
