暗号通貨のレイヤー2スケーリングソリューションは何ですか？彼らはどのようにトランザクション効率を改善しますか？

レイヤー2ロールアップや状態チャネルなどのスケーリングソリューションは、トランザクションオフチェーンを処理し、メインネットの混雑と料金を削減することにより、トランザクション効率を高め、暗号通貨のスループットとスケーラビリティを改善します。

2025/02/27 03:49

暗号通貨のレイヤー2スケーリングソリューションは何ですか？彼らはどのようにトランザクション効率を改善しますか？

キーポイント：

• レイヤー2スケーリングソリューションは、既存のブロックチェーンネットワーク（Ethereumなど）の上に構築されたテクノロジーであり、セキュリティを損なうことなくトランザクションスループットを強化し、コストを削減します。彼らは、メインチェーンにそれらを沈殿させる前に、オフチェーンでトランザクションを処理することによりこれを達成します。
• いくつかの異なるレイヤー2スケーリングソリューションが存在し、それぞれに状態チャネル、ロールアップ（楽観的およびZK）、サイドチェーンなど、独自の長所と短所があります。
• トランザクション効率の改善は、計算ワークロードのかなりの部分をメインチェーンから移動することで生じ、したがって輻輳が減少し、取引手数料が削減されます。

レイヤー2スケーリングソリューションが説明しました：

• 状態チャネル：

お互いの間で頻繁に小さな取引をしたいと思っている友人のグループを想像してください。各トランザクションをパブリックブロックチェーン（高価で遅い）に個別に記録する代わりに、ステートチャネルを開くことができます。このチャネルは、参加者間の非公開契約であり、多くのトランザクションを鎖で行うことができます。チャネルの最終状態（すべてのトランザクションの後の正味残高）のみが、メインブロックチェーンに記録されるように必要です。これにより、オンチェーントランザクションの数が劇的に減少し、大幅なコスト削減と速度が向上します。このプロセスは、関連するファンドのカストディアンとして機能するメインブロックチェーンにスマートコントラクトを作成することで機能します。その後、参加者はこの契約と対話してチャネルを開始します。トランザクションはオフチェーンで記録され、すべての参加者によって署名され、最終的には最終状態が決済のメインチェーンに提示されます。セキュリティは、暗号化の署名と、チャネルの完全性に対する参加者のコミットメントに依存しています。州チャネルの課題は、すべての参加者がオンラインを維持し、チャネルの寿命を通じて積極的に関与する必要性です。 1人の参加者がオフラインになった場合、チャネルを更新することはできず、メインチェーンに閉じて落ち着く必要があり、効率の向上の一部を無効にします。さらに、チャンネル自体の確立と閉鎖は、多くの個別の取引のコストよりも大幅に低いものの、チェーン上の取引手数料を負担します。したがって、状態チャネルの実用性は、特定のエコシステム内の支払いアプリケーションやマイクロトランザクションなど、一貫したオンラインプレゼンスを維持できる、小さな固定された参加者グループを持つシナリオに限定されることがよくあります。州チャネルの管理の技術的な複雑さは、特に重要な技術的専門知識のないユーザーにとって、広範な採用に対する障壁ももたらします。したがって、状態チャネルは特定のユースケースに対して実行可能なソリューションを提供しますが、それらの制限により、それらがブロックチェーンのスケーラビリティの普遍的なソリューションになることができません。これらのハードルを克服するには、ユーザーインターフェイスとセキュリティプロトコルのさらなる開発と改善が必要です。ただし、鎖での相互作用を減らすという固有の効率は、依然として大きな利点です。

• ロールアップ：

ロールアップは、レイヤー2スケーリングに対するより洗練されたアプローチを表します。複数のトランザクションを単一のトランザクションにバンドルし、メインブロックチェーンに送信します。これにより、メインチェーンが処理する必要がある個々のトランザクションの数が大幅に削減されます。ロールアップには、楽観的とゼロ知識（ZK）の2つの主なタイプがあります。

 * **Optimistic Rollups:** These rollups assume that all transactions within a batch are valid unless proven otherwise. A validity period is set, and if no challenges are raised within that period, the batch is considered finalized and settled on the main chain. If a challenge is issued, a dispute resolution mechanism is activated to verify the validity of the transactions. This process adds a layer of complexity and potentially increases the latency of transaction finality. However, optimistic rollups generally have lower computational overhead than ZK-rollups, making them potentially more efficient in terms of gas consumption on the main chain. The primary challenge with optimistic rollups lies in the fraud-proof mechanism. The system relies on individuals actively monitoring transactions and raising challenges if they detect fraudulent activity. This introduces the risk of missed fraud, especially with high transaction volumes, as well as the potential for malicious actors to deliberately clog the dispute resolution mechanism. The security of optimistic rollups relies heavily on the community's vigilance and the effectiveness of the challenge system. Despite these challenges, optimistic rollups offer a relatively simpler implementation compared to ZK-rollups, making them a popular choice for several projects. The lower computational requirements contribute to faster processing times compared to ZK-rollups, although finality is dependent on the challenge period. The scalability benefits are considerable, allowing for a significantly higher throughput than the base layer blockchain. * **Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups):** These rollups utilize cryptographic proof systems to verify the validity of a batch of transactions without revealing the transaction data itself. This significantly improves privacy and reduces the computational burden on the main chain. ZK-rollups provide a succinct proof of the validity of the transactions, allowing the main chain to verify the entire batch quickly and efficiently without needing to process each transaction individually. The cryptographic techniques employed in ZK-rollups ensure that the integrity of the transactions can be verified without revealing the specific details of the transactions. This enhances privacy compared to optimistic rollups, which require the transaction data to be available for dispute resolution. However, the complexity of implementing ZK-rollups is significantly higher than that of optimistic rollups, leading to increased development costs and longer deployment times. The computational overhead for generating ZK-proofs can also be substantial, although this is generally offset by the efficiency gains on the main chain. The strong security guarantees offered by ZK-rollups make them an attractive option for high-value transactions and applications requiring a high degree of security and privacy. Despite the higher implementation costs, the long-term benefits of increased scalability, enhanced security, and improved privacy make ZK-rollups a promising technology for future blockchain development.

• サイドチェーン：

サイドチェーンは、メインブロックチェーンに固定された独立したブロックチェーンです。これは、メインチェーンとサイドチェーンの間にトークンを転送できることを意味します。サイドチェーンには、独自のコンセンサスメカニズムとパラメーターを持つことができ、トランザクション速度とスケーラビリティの点で柔軟性を高めることができます。ただし、サイドチェーンのセキュリティはメインチェーンのセキュリティによって直接保証されていないため、セキュリティリスクを導入します。このプロセスには通常、双方向PEGメカニズムが含まれ、ユーザーがメインチェーンのトークンをロックして、サイドチェーンで同等のトークンを受け取ることができます。このメカニズムは、トークン転送の完全性と信頼性を確保するために暗号化技術に依存しています。サイドチェーンのセキュリティは、多くの場合、独自のコンセンサスメカニズムと参加者のネットワークの強さに依存します。したがって、サイドチェーンは、特にセキュアなネットワークが小さい場合や少ない場合、メインチェーンよりも攻撃に対して脆弱である可能性があります。サイドチェーンの利点には、スループットの増加と、メインチェーンに影響を与えることなく、さまざまなブロックチェーンパラメーターを実験する機能が含まれます。これにより、メインチェーンで実装する前に、新しい機能とテクノロジーをテストするのに役立ちます。ただし、双方向PEGメカニズムのセキュリティ上の考慮事項と複雑さは、広範な採用のための重要な課題のままです。サイドチェーンは、メインチェーンが提供するセキュリティ保証よりも高度なスケーラビリティが優先されるアプリケーションにより適しています。

レイヤー2ソリューションがトランザクション効率を改善する方法：

レイヤー2スケーリングソリューションは、主にメインブロックチェーンの負荷を減らすことにより、トランザクション効率を改善します。トランザクションをオフチェーンで処理することにより、検証してメインブロックチェーンの元帳に追加する必要があるトランザクションの数を大幅に減らします。これは、いくつかの重要な改善につながります。

• トランザクションスループットの増加：メインのブロックチェーンは、1秒あたりのトランザクションをより多く処理でき、確認時間が短くなり、うっ血が減少する可能性があります。
• 取引手数料の削減：メインチェーンの負荷の削減は、ユーザーの取引手数料の削減に変換されます。
• スケーラビリティの向上：ブロックチェーンネットワークの全体的な容量が大幅に強化されているため、より多くのユーザーとトランザクションを処理できます。

各レイヤー2ソリューションは、さまざまなメカニズムを通じてこれらの改善を実現しますが、基礎となる原則は同じままです。基礎となるブロックチェーンのセキュリティ保証を維持しながら、計算作業の大部分をメインチェーンから移動します。

FAQ：

Q：レイヤー1とレイヤー2ソリューションの違いは何ですか？

A：レイヤー1は、ベースブロックチェーン自体（Ethereum、Bitcoinなど）を指します。レイヤー2ソリューションは、レイヤー1のコアプロトコルを変更せずにスケーラビリティと効率を改善するためにレイヤー1の上に構築されています。レイヤー1は基礎セキュリティとコンセンサスメカニズムを提供し、レイヤー2はパフォーマンス特性を強化します。

Q：レイヤー2ソリューションは安全ですか？

A：レイヤー2ソリューションのセキュリティは、特定の実装に依存します。基礎となるレイヤー1ブロックチェーンのセキュリティを活用することを目指していますが、独自のセキュリティに関する考慮事項を導入します。たとえば、楽観的なロールアップは詐欺的なメカニズムに依存していますが、ZK-Rollupsは暗号化の証明を利用しています。ただし、サイドチェーンは、メインチェーンからの独立性により、追加のセキュリティリスクを導入できます。レイヤー2ソリューションでは、徹底的なセキュリティ監査が重要です。

Q：どのレイヤー2ソリューションが最適ですか？

A：単一の「最高の」レイヤー2ソリューションはありません。最適な選択は、アプリケーションの特定のニーズに依存します。考慮すべき要因には、トランザクションスループットの要件、コストの感度、プライバシーのニーズ、および実装の複雑さが含まれます。楽観的なロールアップは、コストが主要な要因であるハイスループットアプリケーションに適している可能性がありますが、ZK-rollupsは、強力なプライバシー保証を必要とするアプリケーションに好まれる場合があります。ステートチャネルは、頻繁なインタラクターの小さなグループに最適ですが、サイドチェーンは最も柔軟性を提供しますが、セキュリティを犠牲にする可能性があります。

Q：レイヤー2ソリューションは地方分権化にどのように影響しますか？

A：地方分権化への影響は複雑な問題です。レイヤー2ソリューションは効率とスケーラビリティを改善できますが、一部の実装は集中シーケンサーまたはバリデーターに依存している可能性があり、これにより地方分権化が潜在する可能性があります。地方分権化の程度は、特定のレイヤー2ソリューションとその実装によって異なります。たとえば、ZK-Rollupsは、一般に、集中シーケンサーに依存する楽観的なロールアップと比較して、高い程度の分散化を提供します。展開前に各レイヤー2ソリューションの集中化のレベルを評価することが重要です。

Q：レイヤー2スケーリングソリューションの将来の見通しは何ですか？

A：レイヤー2スケーリングソリューションは、ブロックチェーンテクノロジーの将来にとって重要であると考えられています。ブロックチェーンの採用が増加するにつれて、スループットのより高い需要と取引手数料の削減が増加します。レイヤー2ソリューションは、基礎となるブロックチェーンのセキュリティと分散の特性を維持しながら、これらの課題に対処するための実用的なパスを提供します。継続的な研究開発は、さまざまなレイヤー2ソリューションの効率、セキュリティ、およびユーザーエクスペリエンスの改善に焦点を当てています。今後数年間、この分野でより広範な採用と革新が見られることが期待できます。