こんにちは。DW3です。
「ブロックチェーンのレイヤーって何？」と疑問に思ったことはありませんか？
「レイヤー」とは、英語で「Layer」、日本語で「層」や「階層」を意味します。
ブロックチェーンの領域では「レイヤー1」「レイヤー2」といった用語が頻繁に登場しますが、これらは一体どのような意味を持つのでしょうか。
この記事では、ブロックチェーンの「レイヤー」に焦点を当て、その違いや役割、主要プレイヤーについて詳しく解説します。
レイヤーについて深く理解することができるので、ぜひ最後までお読みください。
- ブロックチェーンのレイヤーについて理解できます。
- レイヤー1、2、3の違いが分かります。
- ブロックチェーンの構造について理解できます。
- ブロックチェーンについて詳しく知りたい方。
- レイヤー1という言葉を聞いたことはあるが、イマイチ理解できていない方。
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- 投資対象としての仮想通貨だけではなく、テクノロジーとしてのブロックチェーンを研究している筆者による調査レポートです。
- ブロックチェーン専門家の第三者的視点を交え、記事の信憑性を確認しています。
それでは解説していきます。
レイヤー1とは?基本概念と役割
レイヤー1は、ブロックチェーンの土台となる部分です。
具体的には、Bitcoin(ビットコイン)やEthereum(イーサリアム)などがレイヤー1に該当します。
レイヤー1には、以下のような役割があります。
- 各ノード間のネットワーク維持
- 取引の検証、確定
- 分散型台帳(データベース)
また、レイヤー1は分散型アプリケーション(DApps)を構築するための基盤としても使用されます。
以上のとおり、レイヤー1はブロックチェーンの土台となり、仮想通貨システムの中心的な役割を果たしているのです。
このレイヤー1の上に、さらなる技術や機能を追加するためのレイヤー2などの階層が重なります。
スケーラビリティ問題
レイヤー1ブロックチェーンの課題として、取引増加により手数料が高騰する「スケーラビリティ問題」があります。
スケーラビリティとは、拡張性、拡張可能性のことで、同時に処理できるデータ量の限界値を指します。
ブロックチェーンのデータ処理能力や、ブロックに保存するデータの容量には限界があるため、取引が一度に多く行われると、処理が遅延して送金が滞るのです。
取引の際には、取引承認作業をする人(マイナー)の利益になる手数料を支払います。
そのため、取引の増加にともなって、マイナーはより高い手数料の取引を優先して処理する傾向があります。
結果、処理の遅延とともに、手数料も高騰する現象「スケーラビリティ問題」が引き起こされるのです。
例えば、Ethereum(イーサリアム)では、NFTやDeFi市場の拡大により、スケーラビリティ問題はより顕著になってきました。
以上のような背景があり、より効率的なシステムを構築するため「レイヤー2」の開発を目指しています。
レイヤー2とは?基本概念と役割
「スケーラビリティ問題」に対するソリューションとして注目されているのが「レイヤー2」と呼ばれる技術です。
「レイヤー2」は、「セカンドレイヤー」とも呼ばれています。
レイヤー2の魅力は、レイヤー1の負荷を大幅に軽減可能な点です。
一時的にレイヤー2でデータ処理を行い、その後最終結果だけをレイヤー1に記録するのが基本的な仕組みとなっています。
レイヤー2のデメリットと課題
レイヤー2にも、いくつかのデメリットや課題が存在します。
オフチェーン型のレイヤー2、例えば「Lightning Network(ライトニングネットワーク)」は、取引や計算のプロセスが公開されないため、不透明性が問題となっています。
具体的には、何らかの不正が行われた場合、判別するのが難しくなるのです。
また、2022年8月に公開されたイリノイ大学の論文では、Lightning Network(ライトニングネットワーク)の問題点について指摘されています。
問題点としては、悪意のあるグループがノードを制御するリスク(ゾンビアタック)があり、セキュリティの脆弱性が懸念されています。
レイヤー3とは?基本概念と役割
レイヤー3は、ブロックチェーン技術の新たな進化のステージとして研究が進行中です。
レイヤー2が多くのプロジェクトで実際に稼働しましたが、さまざまな課題が明らかになりました。
これらの課題を解決するための答えとして、レイヤー3のモデルが提唱されています。
具体的には、レイヤー2の速度や容量、手数料に関する問題点を克服するための新しいネットワーク層としての役割です。
レイヤー3は、レイヤー2の上に構築される第3のネットワーク層として位置づけられており、Ethereum(イーサリアム)の共同創設者ヴィタリック・ブテリン氏からもビジョンが示されました。
また、レイヤー3は、分散型アプリケーションが存在する層を指す場合もあります。
以上のように、人によってレイヤー3の定義が違っており、今後統一される可能性があるでしょう。
具体的な形や実際の運用方法は、これからの研究や開発によって明らかになると考えられます。
レイヤー1 / 2 / 3の違い
レイヤー1は、ブロックチェーンの基盤となる部分です。ブロックの生成や承認、取引の検証などの機能を提供します。
代表的なレイヤー1には、Bitcoin(ビットコイン)やEthereum(イーサリアム)などがあります。
レイヤー2は、レイヤー1のスケーラビリティを向上させるための技術です。
レイヤー1の処理負荷を軽減することで、より多くの取引を高速に処理できるようにします。
代表的なレイヤー2には、Lightning Network(ライトニングネットワーク)やプラズマネットワークなどがあります。
レイヤー3は、レイヤー1やレイヤー2の上に構築されるアプリケーション層、またはレイヤー2のスケーリングをさらに延長する層です。
レイヤー1、レイヤー2、レイヤー3の違いは、以下の表の通りです。
| 機能 | 特徴 | |
| レイヤー1 | ブロックの生成や承認、取引の検証など | ブロックチェーンの基盤となる部分 |
| レイヤー2 | レイヤー1のスケーラビリティ向上 | レイヤー1の処理負荷を軽減 |
| レイヤー3 | 分散型アプリケーション開発層、 または、スケーラビリティ向上 | 分散型アプリケーション開発、またはレイヤー2の処理負荷を軽減 |
レイヤー1 / 2 / 3それぞれの主なプロジェクト
レイヤー1、レイヤー2、そしてレイヤー3の主要なプロジェクトを紹介します。
それぞれのレイヤーは独自の特徴と役割を持ち、多くのプロジェクトがこれらの層を基盤として開発が進行中です。
以下では、各レイヤーにおける主要なプロジェクトを紹介し、その特色や目指すビジョンを探ります。
レイヤー1のプロジェクト紹介
レイヤー1の主要プロジェクトについて、以下を紹介します。
- Bitcoin(ビットコイン)
- Ethereum(イーサリアム)
- Cardano(カルダノ)
以上3つのブロックチェーンには、それぞれ特徴があります。
▪️ Bitcoin(ビットコイン)
Bitcoin(ビットコイン)は、2009年にサトシ・ナカモトと名乗る人物またはグループによって発明された仮想通貨です。
現時点(2023年9月時点)においても取引ランキング1位を誇ります。
参考:ビットコイン（BTC）価格・チャート・時価総額 | CoinMarketCap
Bitcoin(ビットコイン)は、中央管理者がいないにもかかわらず、ネットワークに参加するコンピュータによって取引が記録され、正確に保たれています。
▪️ Cardano(カルダノ)
Cardano(カルダノ)は、Ethereum(イーサリアム)の共同設立者の1人でもあったチャールズ・ホスキンソン氏によって創立されました。
Cardano(カルダノ)は「第３世代の暗号通貨」として位置づけられ、Bitcoin(ビットコイン)やEthereum(イーサリアム)の問題点を解決することを目指しています。
特徴は以下のとおりです。
- PoS(Proof of Stake)による低エネルギー消費と高速なトランザクション
- プログラミング言語のHaskellをベースとしたスマートコントラクト
- 専門家による精査されたアルゴリズム
Cardano(カルダノ)は次世代のブロックチェーン技術を持つプラットフォームで、高度なスケーラビリティと安全性を兼ね備えています。
レイヤー2のプロジェクト紹介
レイヤー2は、レイヤー1の上に構築される、ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させるための技術です。
以下のレイヤー2プロジェクトを紹介します。
- Lightning Network(ライトニングネットワーク)
- Arbitrum(アービトラム)
- zkSync(ジーケーシンク)
▪️ Lightning Network(ライトニングネットワーク)
Lightning Network(ライトニングネットワーク)は、Bitcoin(ビットコイン)の取引をブロックチェーンの外側で処理することで、スケーラビリティを向上させる技術です。
ビットコインブロックチェーンに記録する取引数を削減し、取引速度と手数料を向上させることができます。
▪️ Arbitrum(アービトラム)
Arbitrum(アービトラム)は、Ethereum(イーサリアム)のスケーラビリティ問題を解決するために開発されたレイヤー2です。
Arbitrum(アービトラム)は、「オプティミスティック・ロールアップ」という技術を使用しています。
「オプティミスティック」は「楽観的」を意味し、オフチェーンで処理したデータが正しいという前提で、複数のトランザクションをひとまとめにしてEthereum(イーサリアム)へ送信する仕組みです。
▪️ zkSync(ジーケーシンク)
zkSync(ジーケーシンク)は、Arbitrum(アービトラム)と同様にEthereum(イーサリアム)のスケーラビリティ問題を解決するレイヤー2です。
Arbitrum(アービトラム)との大きな違いは、「ゼロ知識証明」という技術を用いている点です。
ゼロ知識証明とは、証明者が情報自体を明かすことなく、特定の情報についての知識を持っていることを証明する技術を指します。
レイヤー3のプロジェクト紹介
レイヤー3の主なプロジェクトは以下のとおりです。
- Hyper Chain(ハイパーチェーン)
- Arbitrum Orbit(アービトラムオービット)
- Orbs(オーブス)
▪️ Hyper Chain(ハイパーチェーン)
zkSyncのレイヤー3は、「ハイパーチェーン」と提唱されています。
以下、5つの項目において、大幅に性能が強化される予定です。
- セキュリティ
- パフォーマンス
- コスト
- 使いやすさ
- コンポーザビリティ
開発者により幅広いカスタマイズとスケーリングの拡大が可能となります。
また、最初のレイヤー3テストネットである、「Opportunity(オポチュニティ)」がリリースされます。
▪️ Arbitrum Orbit(アービトラムオービット)
Arbitrum Orbit(アービトラムオービット)は、レイヤー2のArbitrum(アービトラム)チェーン上に新たにブロックチェーンを作成できるツールです。
Arbitrum Orbit(アービトラムオービット)で形成するレイヤー3ネットワークは「オービットチェーン」と呼ばれています。
開発者はプライバシー、権限、手数料トークン、ガバナンスなどを自由にカスタマイズ可能です。
▪️ Orbs(オーブス)
Orbs(オーブス)は、2019年にイスラエルの企業が立ち上げたパブリックブロックチェーンです。
企業が提供する分散型アプリケーションのサポートを目的とし、分散型のインフラとして開発が進められています。
最後に
以上、ブロックチェーンの「レイヤー1」の特徴やレイヤー1 / 2 / 3の違いを解説してきました。
レイヤー1はブロックチェーンの土台となる部分で、セキュリティやデータの不変性を保証する層です。
レイヤー2は既存のレイヤー1の課題を解決するため、レイヤー1上に構築される高速なトランザクションや低コストを実現する層を指します。
レイヤー3は、まだ明確に定義が決まっていませんが、さらなるスケーリングや分散型アプリケーションを提供する層として位置づけられています。
この記事では、各レイヤーの特徴や役割を詳しく解説し、それぞれのレイヤーで注目されている主要なプロジェクトや技術を紹介しました。
ブロックチェーンの世界は日々進化しており、レイヤーを理解することでブロックチェーン構造を深く理解可能です。
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