イーサリアムのLayerとLayerの違いとは？
イーサリアムは、分散型アプリケーション（DApps）を構築するための基盤となるブロックチェーンプラットフォームです。そのスケーラビリティ問題を解決するために、様々な「Layer」と呼ばれる技術が登場しました。本稿では、イーサリアムにおけるLayer 1、Layer 2、そしてLayer 3の違いについて、詳細に解説します。
1. Layer 1：イーサリアムの基盤層
Layer 1は、イーサリアムのメインネット、つまり基盤となるブロックチェーンそのものを指します。この層は、トランザクションの検証、ブロックの生成、スマートコントラクトの実行といった、イーサリアムの基本的な機能を担っています。Layer 1のスケーラビリティ問題は、トランザクション処理能力の限界に起因します。イーサリアムのブロック生成間隔は約12秒であり、1秒あたり約15トランザクションしか処理できません。これは、VisaやMastercardといった従来の決済システムと比較して非常に低い数値です。
1.1 Layer 1のスケーラビリティ改善策
Layer 1のスケーラビリティ問題を解決するために、いくつかの改善策が提案されています。
- シャーディング (Sharding): ブロックチェーンを複数の「シャード」に分割し、並行してトランザクションを処理することで、スループットを向上させる技術です。各シャードは独立してトランザクションを処理するため、ネットワーク全体の処理能力が向上します。
- プルーフ・オブ・ステーク (Proof of Stake, PoS): PoW (Proof of Work) からPoSへのコンセンサスアルゴリズムの移行は、エネルギー消費を削減するだけでなく、トランザクション処理速度の向上にも貢献します。PoSでは、トランザクションの検証者が、保有するイーサリアム（ETH）の量に応じて選出されます。
- EIP-4844 (Proto-Danksharding): シャーディングの導入に向けた中間段階として、データ可用性サンプリングを導入する提案です。これにより、Layer 2のスケーラビリティが向上し、トランザクションコストが削減されます。
2. Layer 2：イーサリアムの拡張層
Layer 2は、Layer 1の機能を拡張し、スケーラビリティ問題を解決するための技術群です。Layer 2ソリューションは、トランザクションの一部または全てをLayer 1の外で処理し、その結果のみをLayer 1に記録することで、Layer 1の負荷を軽減します。Layer 2には、様々な種類が存在します。
2.1 Layer 2の種類
- ロールアップ (Rollups): 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Layer 1に記録する技術です。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2種類があります。
- Optimistic Rollup: トランザクションが有効であると仮定し、異議申し立て期間を設けることで、不正なトランザクションを検出します。
- ZK-Rollup: ゼロ知識証明 (Zero-Knowledge Proof) を使用して、トランザクションの有効性を証明します。これにより、異議申し立て期間を設ける必要がなく、高速なトランザクション処理が可能になります。
- サイドチェーン (Sidechains): Layer 1とは独立したブロックチェーンであり、Layer 1と双方向の通信が可能です。サイドチェーンは、独自のコンセンサスアルゴリズムを使用し、Layer 1よりも高速なトランザクション処理が可能です。
- ステートチャネル (State Channels): 2者間のトランザクションをLayer 1の外で処理し、最終的な結果のみをLayer 1に記録する技術です。ステートチャネルは、頻繁にトランザクションが発生するアプリケーションに適しています。
2.2 Layer 2のメリットとデメリット
メリット:
- トランザクション処理速度の向上
- トランザクションコストの削減
- Layer 1の負荷軽減
デメリット:
- セキュリティリスク（特に新しいLayer 2ソリューションの場合）
- 複雑性（開発者にとって）
- Layer 1との互換性問題
3. Layer 3：アプリケーション層
Layer 3は、Layer 1とLayer 2の上に構築されるアプリケーション層です。Layer 3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、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。Layer 3は、DApps、ゲーム、ソーシャルメディア、DeFi（分散型金融）など、様々なアプリケーションを含みます。
3.1 Layer 3の役割
- ユーザーインターフェース (UI) の提供: ユーザーがDAppsを簡単に利用できるように、使いやすいUIを提供します。
- アプリケーションロジックの実装: 特定のアプリケーションの機能を実装します。
- データ管理: アプリケーションに必要なデータを管理します。
- コミュニティの形成: アプリケーションのユーザーコミュニティを形成し、活性化します。
3.2 Layer 3の例
- Uniswap: 分散型取引所（DEX）であり、Layer 2ソリューションを利用して、より高速かつ低コストな取引を提供しています。
- Aave: 分散型レンディングプラットフォームであり、Layer 2ソリューションを利用して、より効率的なレンディングサービスを提供しています。
- Decentraland: 分散型仮想世界であり、Layer 2ソリューションを利用して、よりスムーズなゲーム体験を提供しています。
4. Layer 1、Layer 2、Layer 3の関係性
Layer 1、Layer 2、Layer 3は、それぞれ異なる役割を担いながら、互いに連携してイーサリアムのエコシステムを構成しています。Layer 1は基盤を提供し、Layer 2はスケーラビリティを向上させ、Layer 3はアプリケーションを提供します。これらの層が連携することで、イーサリアムは、より多くのユーザーに、より多くの価値を提供できるようになります。
具体的には、Layer 3のアプリケーションは、Layer 2ソリューションを利用して、トランザクションを高速かつ低コストで処理し、その結果をLayer 1に記録します。Layer 1は、Layer 2ソリューションのセキュリティを担保し、ネットワーク全体の整合性を維持します。
5. 今後の展望
イーサリアムのスケーラビリティ問題は、依然として解決すべき課題です。しかし、Layer 1、Layer 2、Layer 3の技術開発が進むにつれて、イーサリアムは、よりスケーラブルで、より使いやすいプラットフォームへと進化していくことが期待されます。特に、Layer 2ソリューションの普及は、イーサリアムのエコシステムを活性化し、DAppsの利用を促進する上で重要な役割を果たすでしょう。
また、Layer 3のアプリケーション開発も活発化しており、様々なユースケースに対応したDAppsが登場しています。これらのDAppsは、従来のWebアプリケーションとは異なる、新しい価値を提供し、社会に大きな影響を与える可能性があります。
まとめ
イーサリアムのLayer 1、Layer 2、Layer 3は、それぞれ異なる役割を担い、互いに連携してイーサリアムのエコシステムを構成しています。Layer 1は基盤、Layer 2は拡張、Layer 3はアプリケーションという関係性であり、これらの層が進化することで、イーサリアムはより多くの可能性を秘めたプラットフォームへと成長していくでしょう。今後も、これらの技術開発の動向に注目していく必要があります。
