イーサリアム（ETH）とLayer技術の最新事例紹介
はじめに
イーサリアムは、スマートコントラクトの実行を可能にする分散型プラットフォームとして、ブロックチェーン技術の進化において重要な役割を果たしてきました。しかし、イーサリアムネットワークの拡張性、手数料、処理速度といった課題は、その普及を阻む要因となっていました。これらの課題を克服するために、Layer 2技術が注目を集めています。本稿では、イーサリアムとLayer技術の現状を詳細に分析し、最新の事例を紹介することで、今後の展望を明らかにすることを目的とします。
イーサリアムの現状と課題
イーサリアムは、ビットコインと同様にプルーフ・オブ・ワーク（PoW）コンセンサスアルゴリズムを採用していましたが、2022年にプルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行を完了しました。この移行により、エネルギー消費量の削減とネットワークのセキュリティ強化が実現されました。しかし、イーサリアムの基本的なアーキテクチャは、依然としてトランザクション処理能力の限界を抱えています。具体的には、以下の課題が挙げられます。
- スケーラビリティ問題: 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、VisaやMastercardといった既存の決済システムと比較して大幅に劣ります。
- 高いガス代: ネットワークの混雑時には、トランザクションを実行するためのガス代（手数料）が高騰し、小額決済や頻繁なトランザクションを困難にします。
- トランザクションの遅延: ネットワークの混雑により、トランザクションの承認に時間がかかり、ユーザーエクスペリエンスを損なう可能性があります。
Layer技術の概要
Layer技術は、イーサリアムのメインチェーン（Layer 1）の負荷を軽減し、スケーラビリティ問題を解決するための様々なアプローチを包含します。Layer技術は、トランザクションをオフチェーンで処理し、その結果をLayer 1に記録することで、ネットワーク全体の処理能力を向上させます。主なLayer技術には、以下の種類があります。
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Layer 1に記録する技術です。これにより、Layer 1のトランザクション数を減らし、スケーラビリティを向上させます。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のみ、チャレンジメカニズムを通じて検証を行います。ArbitrumとOptimismが代表的なOptimistic Rollupです。
ZK-Rollup
ZK-Rollupは、ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof）を用いて、トランザクションの有効性をLayer 1に証明します。これにより、チャレンジメカニズムが不要となり、より高速なトランザクション処理が可能になります。zkSyncとStarkNetが代表的なZK-Rollupです。
サイドチェーン
サイドチェーンは、イーサリアム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ルールを持っています。サイドチェーンは、イーサリアムのメインチェーンと双方向通信が可能であり、異なるアプリケーションやユースケースに対応できます。Polygon（旧Matic Network）が代表的なサイドチェーンです。
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、特定の期間、チャネルを開放し、その中で複数のトランザクションを処理した後、最終的な結果をLayer 1に記録します。Raiden Networkが代表的なステートチャネルです。
最新事例紹介
Arbitrum
Arbitrumは、Optimistic Rollupを採用したLayer 2ソリューションであり、低コストで高速なトランザクション処理を実現しています。Arbitrumは、DeFi（分散型金融）アプリケーションを中心に利用されており、Aave、Uniswap、SushiSwapなどの主要なDeFiプロトコルがArbitrumに対応しています。ArbitrumのOneというガバナンストークンは、ネットワークの意思決定に参加するために使用されます。
Optimism
Optimismも、Optimistic Rollupを採用したLayer 2ソリューションであり、Arbitrumと同様に低コストで高速なトランザクション処理を提供します。Optimismは、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。Optimism Collectiveというコミュニティ主導のガバナンスシステムを採用しています。
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スケーラビリティを実現しています。zkSyncは、zkSync Eraというメインネットをローンチし、DeFiアプリケーションやNFT（非代替性トークン）の取引に対応しています。zkSyncのネイティブトークンは、まだ発行されていません。
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スケーラビリティを提供します。StarkNetは、Cairoという独自のプログラミング言語を使用し、複雑な計算処理を効率的に実行できます。StarkNetのネイティブトークンは、STRKです。
Polygon
Polygonは、サイドチェーンとして機能し、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ソリューションです。Polygonは、Plasma、PoSコミットチェーン、ZK-Rollupなど、様々なLayer 2技術を統合しており、多様なアプリケーションに対応できます。PolygonのMATICトークンは、ネットワークの手数料の支払いやステーキングに使用されます。
Layer技術の課題と今後の展望
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望なアプローチですが、いくつかの課題も存在します。
- セキュリティ: Layer 2ソリューションのセキュリティは、Layer 1のセキュリティに依存するため、脆弱性がないか慎重に検証する必要があります。
- 互換性: Layer 2ソリューション間の互換性が低い場合、異なるLayer 2ネットワーク間で資産を移動することが困難になります。
- 複雑性: Layer 2ソリューションは、技術的に複雑であり、開発者やユーザーにとって学習コストが高い場合があります。
今後の展望としては、Layer技術のさらなる進化と普及が期待されます。特に、ZK-Rollupは、高いセキュリティとスケーラビリティを実現できるため、DeFiアプリケーションを中心に利用が拡大すると予想されます。また、Layer 2ソリューション間の相互運用性を高めるための取り組みも進められており、異なるLayer 2ネットワーク間でシームレスに資産を移動できるようになる可能性があります。さらに、イーサリアムのメインチェーン（Layer 1）のアップグレードも継続的に行われており、Layer技術と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向上すると期待されます。
まとめ
イーサリアムは、分散型アプリケーションの基盤として重要な役割を果たしていますが、スケーラビリティ、手数料、処理速度といった課題を抱えています。Layer技術は、これらの課題を克服するための有効な手段であり、Optimistic Rollup、ZK-Rollup、サイドチェーン、ステートチャネルなど、様々なアプローチが存在します。Arbitrum、Optimism、zkSync、StarkNet、Polygonなどの最新事例は、Layer技術の可能性を示しており、今後のさらなる進化と普及が期待されます。Layer技術の発展は、イーサリアムエコシステムの成長を加速させ、ブロックチェーン技術の普及に貢献すると考えられます。
