イーサリアム（ETH）とLayerソリューション最新事情
はじめに
イーサリアムは、ビットコインに次ぐ時価総額を誇る暗号資産であり、スマートコントラクトの実行環境を提供するプラットフォームとして、DeFi（分散型金融）、NFT（非代替性トークン）など、様々な分野で革新的な応用を生み出しています。しかし、イーサリアムネットワークは、トランザクション処理能力の限界、高いガス代（トランザクション手数料）、スケーラビリティ問題といった課題を抱えており、これらの課題を解決するために、様々なLayer 2ソリューションが開発・実装されています。本稿では、イーサリアムの現状と、主要なLayer 2ソリューションについて詳細に解説します。
イーサリアムの現状と課題
イーサリアムは、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）からプルーフ・オブ・ステーク（PoS）へのコンセンサスアルゴリズムの移行（The Merge）を完了し、エネルギー消費量を大幅に削減しました。しかし、ネットワークのスケーラビリティ問題は依然として解決されていません。イーサリアムのトランザクション処理能力は、1秒あたり約15トランザクション程度であり、これはVisaやMastercardといった既存の決済ネットワークと比較して非常に低い数値です。トランザクション処理能力が低いと、ネットワークが混雑し、ガス代が高騰する原因となります。ガス代の高騰は、DeFiやNFTなどのアプリケーションの利用を阻害し、ユーザーエクスペリエンスを低下させる要因となります。
また、イーサリアムのブロックサイズは固定されており、トランザクションデータを効率的に圧縮することが難しいため、ネットワークの負荷が増加すると、トランザクションの遅延が発生する可能性もあります。これらの課題を解決するために、Layer 2ソリューションが注目されています。
Layer 2ソリューションとは
Layer 2ソリューションとは、イーサリアムのメインチェーン（Layer 1）の負荷を軽減し、トランザクション処理能力を向上させるための技術です。Layer 2ソリューションは、メインチェーンの外でトランザクションを処理し、その結果をメインチェーンに記録することで、スケーラビリティ問題を解決します。Layer 2ソリューションには、様々な種類があり、それぞれ異なる特徴と利点を持っています。
ロールアップ
ロールアップは、複数のトランザクションをまとめて1つのトランザクションとしてメインチェーンに記録する技術です。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2つの主要なタイプがあります。
Optimistic Rollup
Optimistic Rollupは、トランザクションが有効であると仮定し、不正なトランザクションがあった場合に、チャレンジメカニズムによって検証を行います。Optimistic Rollupは、比較的実装が容易であり、高いトランザクション処理能力を実現できます。代表的なOptimistic Rollupとしては、ArbitrumとOptimismがあります。
ZK-Rollup
ZK-Rollupは、ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof）と呼ばれる暗号技術を用いて、トランザクションの有効性を証明します。ZK-Rollupは、不正なトランザクションを検知する際に、チャレンジメカニズムを必要とせず、高いセキュリティとプライバシーを実現できます。代表的なZK-Rollupとしては、zkSyncとStarkNetがあります。
サイドチェーン
サイドチェーンは、イーサリアムのメインチェーンとは独立したブロックチェーンであり、独自のコンセンサスアルゴリズムとトランザクション処理能力を持っています。サイドチェーンは、メインチェーンと双方向通信が可能であり、資産の移動やデータの共有を行うことができます。代表的なサイドチェーンとしては、Polygon（旧Matic Network）があります。
ステートチャネル
ステートチャネルは、2者間のトランザクションをオフチェーンで処理するための技術です。ステートチャネルは、トランザクションの頻度が高い場合に、ガス代を削減し、トランザクション処理速度を向上させることができます。代表的なステートチャネルとしては、Raiden Networkがあります。
Validium
Validiumは、ZK-Rollupと同様にゼロ知識証明を使用しますが、トランザクションデータをオンチェーンではなく、オフチェーンに保存します。Validiumは、高いトランザクション処理能力を実現できますが、データの可用性に関するリスクがあります。
主要なLayer 2ソリューションの詳細
Arbitrum
Arbitrumは、Optimistic Rollupを採用したLayer 2ソリューションであり、EVM（Ethereum Virtual Machine）との互換性が高く、既存のイーサリアムアプリケーションを容易に移植できます。Arbitrumは、高いトランザクション処理能力と低いガス代を実現しており、DeFiやNFTなどのアプリケーションで広く利用されています。
Optimism
Optimismも、Optimistic Rollupを採用したLayer 2ソリューションであり、Arbitrumと同様にEVMとの互換性が高いです。Optimismは、Arbitrumよりもシンプルな設計を採用しており、開発者が容易にアプリケーションを開発できます。
Polygon
Polygonは、サイドチェーンを採用したLayer 2ソリューションであり、イーサリアムとの互換性が高く、様々な種類のアプリケーションをサポートしています。Polygonは、PoS（プルーフ・オブ・ステーク）コンセンサスアルゴリズムを採用しており、高速なトランザクション処理能力と低いガス代を実現しています。
zkSync
zkSyncは、ZK-Rollupを採用したLayer 2ソリューションであり、高いセキュリティとプライバシーを実現しています。zkSyncは、EVMとの互換性を高めるための開発が進められており、DeFiやNFTなどのアプリケーションで利用されることが期待されています。
StarkNet
StarkNetも、ZK-Rollupを採用したLayer 2ソリューションであり、zkSyncと同様に高いセキュリティとプライバシーを実現しています。StarkNetは、独自のプログラミング言語Cairoを採用しており、複雑なアプリケーションの開発に適しています。
Layer 2ソリューションの今後の展望
Layer 2ソリューションは、イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決するための重要な技術であり、今後も様々な開発が進められることが予想されます。EVMとの互換性の向上、セキュリティの強化、プライバシーの保護、クロスチェーンの相互運用性などが、今後のLayer 2ソリューションの重要な開発テーマとなるでしょう。また、Layer 2ソリューション間の競争が激化し、より優れた技術とサービスを提供するソリューションが市場で優位性を確立していくと考えられます。
さらに、イーサリアムのさらなるアップグレード（Dankshardingなど）とLayer 2ソリューションの組み合わせによって、イーサリアムネットワーク全体のパフォーマンスが大幅に向上することが期待されます。Layer 2ソリューションは、イーサリアムエコシステムの成長を加速させ、より多くのユーザーとアプリケーションを呼び込むための鍵となるでしょう。
まとめ
イーサリアムは、その革新的な技術と豊富なアプリケーションによって、暗号資産業界を牽引する存在となっています。しかし、スケーラビリティ問題は、イーサリアムの成長を阻害する要因となっており、Layer 2ソリューションの開発・実装が急務となっています。本稿では、主要なLayer 2ソリューションについて詳細に解説しました。それぞれのソリューションは、異なる特徴と利点を持っており、特定のアプリケーションやユースケースに適しています。Layer 2ソリューションの今後の発展と普及によって、イーサリアムネットワーク全体のパフォーマンスが向上し、より多くのユーザーがDeFiやNFTなどのアプリケーションを安心して利用できるようになることが期待されます。イーサリアムとLayer 2ソリューションの進化は、Web3の未来を形作る上で重要な役割を果たすでしょう。
