イーサリアム（ETH）とLayer技術の関係性とは？

イーサリアムは、ビットコインに次ぐ時価総額を誇る、第二世代のブロックチェーンプラットフォームです。スマートコントラクトの実行能力を持ち、分散型アプリケーション（DApps）の開発を可能にしました。しかし、イーサリアムは、その普及に伴い、スケーラビリティ問題、つまりトランザクション処理能力の限界に直面しています。この問題を解決するために、様々なLayer技術が開発され、イーサリアムのエコシステムを拡張しています。本稿では、イーサリアムとLayer技術の関係性について、詳細に解説します。

1. イーサリアムのスケーラビリティ問題

イーサリアムは、トランザクションを処理するために、ネットワーク参加者全員がトランザクションを検証し、ブロックチェーンに記録する必要があります。このプロセスは、ネットワークのセキュリティを確保するために不可欠ですが、トランザクションの処理能力を制限します。具体的には、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（TPS）程度であり、これは、VisaやMastercardなどの既存の決済システムと比較して、非常に低い数値です。この低いTPSは、ネットワークの混雑を引き起こし、トランザクション手数料の高騰、トランザクションの遅延といった問題を引き起こします。これらの問題は、DAppsのユーザーエクスペリエンスを低下させ、イーサリアムの普及を妨げる要因となっています。

2. Layer技術とは何か？

Layer技術とは、イーサリアムのブロックチェーン上に構築される、スケーラビリティ問題を解決するための様々な技術の総称です。Layer技術は、大きく分けてLayer 2とLayer 3の2つのカテゴリに分類されます。

2.1 Layer 2

Layer 2は、イーサリアムのメインチェーン（Layer 1）の負荷を軽減するために、オフチェーンでトランザクションを処理する技術です。オフチェーンで処理されたトランザクションは、最終的にLayer 1に集約され、検証されます。Layer 2技術の主な種類としては、以下のものが挙げられます。

• State Channels (ステートチャネル): 参加者間で直接トランザクションを交換し、最終的な結果のみをLayer 1に記録する技術です。Lightning Networkなどが代表例です。
• Rollups (ロールアップ): 複数のトランザクションをまとめてLayer 1に記録する技術です。Optimistic RollupsとZero-Knowledge Rollupsの2つの種類があります。
• Sidechains (サイドチェーン): イーサリアムとは独立したブロックチェーンであり、イーサリアムとの間で資産を移動させることができます。Polygonなどが代表例です。

2.2 Layer 3

Layer 3は、Layer 2上に構築され、特定のアプリケーションやユースケースに特化した機能を提供する技術です。Layer 3は、DAppsの開発者に対して、より柔軟な開発環境を提供し、ユーザーエクスペリエンスを向上させることを目的としています。Layer 3技術の主な種類としては、以下のものが挙げられます。

• Validium (バリディウム): データ可用性をオフチェーンに委託するRollupの一種です。
• Plasma (プラズマ): サイドチェーンの一種であり、より複雑なトランザクションを処理することができます。
• Volition (ヴォリション): RollupとValidiumを組み合わせた技術です。

3. 主要なLayer 2技術の詳細

3.1 Optimistic Rollups

Optimistic Rollups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、異議申し立て期間を設けることで、セキュリティを確保する技術です。異議申し立て期間中に不正なトランザクションが発見された場合は、そのトランザクションは無効化されます。Optimistic Rollupsは、比較的シンプルな実装が可能であり、高いTPSを実現することができます。しかし、異議申し立て期間中に資金がロックされるというデメリットがあります。

3.2 Zero-Knowledge Rollups

Zero-Knowledge Rollupsは、ゼロ知識証明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する技術です。ゼロ知識証明を用いることで、トランザクションの内容を公開することなく、その有効性を検証することができます。Zero-Knowledge Rollupsは、Optimistic Rollupsと比較して、セキュリティが高いというメリットがありますが、実装が複雑であり、計算コストが高いというデメリットがあります。

3.3 Polygon

Polygon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に開発された、サイドチェーンプラットフォームです。Polygonは、PlasmaとProof-of-Stake（PoS）を組み合わせた独自のコンセンサスアルゴリズムを採用しており、高いTPSと低いトランザクション手数料を実現しています。Polygonは、DAppsの開発者に対して、イーサリアム互換の環境を提供しており、既存のDAppsを容易にPolygonに移行することができます。

4. Layer技術のメリットとデメリット

Layer技術は、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有効な手段ですが、それぞれにメリットとデメリットがあります。

4.1 メリット

• スケーラビリティの向上: Layer技術を用いることで、イーサリアムのトランザクション処理能力を大幅に向上させることができます。
• トランザクション手数料の削減: Layer技術を用いることで、トランザクション手数料を削減することができます。
• ユーザーエクスペリエンスの向上: Layer技術を用いることで、DAppsのユーザーエクスペリエンスを向上させることができます。

4.2 デメリット

• セキュリティリスク: Layer技術は、イーサリアムのメインチェーンと比較して、セキュリティリスクが高い場合があります。
• 複雑性: Layer技術は、実装が複雑であり、開発者にとって学習コストが高い場合があります。
• 互換性の問題: Layer技術によっては、既存のDAppsとの互換性がない場合があります。

5. イーサリアムの今後の展望

イーサリアムは、現在、Proof-of-Stake（PoS）への移行を進めています。PoSへの移行は、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ステップであり、エネルギー消費量の削減にも貢献します。また、イーサリアムは、Layer技術の開発を積極的に支援しており、今後、より多くのLayer技術が登場することが予想されます。これらのLayer技術の発展により、イーサリアムは、より多くのDAppsをサポートし、より多くのユーザーを獲得することができるでしょう。イーサリアムの将来は、Layer技術との連携によって大きく左右されると言えるでしょう。

6. まとめ

イーサリアムのスケーラビリティ問題は、その普及を妨げる大きな要因となっています。Layer技術は、この問題を解決するための有効な手段であり、様々な種類が存在します。Layer 2技術は、オフチェーンでトランザクションを処理することで、イーサリアムのメインチェーンの負荷を軽減し、Layer 3技術は、特定のアプリケーションやユースケースに特化した機能を提供します。Layer技術の発展は、イーサリアムのエコシステムを拡張し、より多くのDAppsをサポートし、より多くのユーザーを獲得するために不可欠です。イーサリアムの今後の展望は、Layer技術との連携によって大きく左右されるでしょう。