ブロックチェーンはオープンネットワークシステムであるため、誰でも会計に参加するためのノードとして機能する権利があります。 ブロックチェーンが円滑に運用できるように、すべてのノードが遵守すべき一連のゲームルールを策定することは非常に重要な問題です。
最下層とも呼ばれるレイヤー1は、すべてのマイナーが従わなければならないルールです。 その設計は、ブロックチェーンが状態の「元帳の一貫性」と「トランザクションの最終性」を維持できるようにすることで、ノードが改ざん不可能な方法でデータトランザクションとペグし、中央レビューなしで暗号化された方法でコンセンサスに達することができるようにすることです。 簡単に言えば、レイヤー1はブロックチェーンのプロトコルです。 よく耳にするコンセンサスメカニズム、ブロック、秘密鍵、またはアドレスはすべてレイヤー1カテゴリです。 この記事では、レイヤー1について詳しく説明し、探索します。
レイヤ 1 定義
オンチェーンスケーラビリティとも呼ばれるレイヤー1は、主にブロックチェーンプロトコルの基盤となるテクノロジーを実装します。 現在、ほとんどのパブリックチェーンはレイヤー1で運営されています。
レイヤー1プロトコルは、独自のブロックチェーンでトランザクションを処理および完了し、独自のネイティブトークンを使用してトランザクション料金を支払うことができます。 したがって、レイヤー1ブロックチェーンは通常、イーサリアムと競争するために、トークンの販売から莫大な金額を得ることができます。 レイヤー1ブロックチェーンはトークンインセンティブを通じてユーザーを引き付けることができますが、ロールアップがイーサリアムのスケーラビリティを向上させるにつれて、レイヤー2とレイヤー1の違いはますます小さくなります。
レイヤ 1 開発履歴
10年前、ビットコイン最初の暗号通貨として私たちの見解に入りました。 サトシ・ナカモトは、ビットコインブロックチェーンネットワークの強力な機能を紹介する「ビットコイン:ピアツーピア電子キャッシュシステム」というタイトルのホワイトペーパーを発表しました。 この日はビットコインの発展の歴史における重要な時点であり、その後のブロックチェーンの台頭への道を開きます。 4か月後、サトシ・ナカモト(正体はまだ謎です)は、ジェネシスブロックとも呼ばれるビットコインネットワークの最初のブロックを採掘しました。
2015年7月30日、イーサリアムネットワークが正式に開始されました。 市場価値で2番目に大きい暗号資産として、イーサリアムはスマートコントラクトと分散型金融(DeFi)を暗号通貨の世界にもたらしました。 これらの成果により、イーサリアムはブロックチェーン上でエコシステム全体を実行し、独自のネイティブ通貨であるイーサリアム(ETH)をホストすることができます。
2018年1月にはビットコインの価格が過去最高値を更新し、それ以来、EOS(2017年7月)、トロン(2017年9月)、カルダノ(2017年10月)など、多くの新興暗号資産が登場しています。
2021年はイーサリアム以外のパブリックチェーン爆発の年であり、ブロックチェーンに基づくさまざまなアプリケーションが徐々にパブリックビューに入っています。 イーサリアムとスマートコントラクトは、DeFi、NFT、GameFi、さらにはメタバースをもたらしました。 ただし、イーサリアムチェーンアプリケーションの爆発的な成長は、チェーンのスケーラビリティの問題にもつながり、高いガス料金をもたらしました。 イーサリアムでの通常の取引は、数十ドルのガス料金を支払う必要がありますが、これはほとんどの一般ユーザーには受け入れられません。
イーサリアムは、PoWブロックチェーンからPoSブロックチェーンへの技術的アップグレードの過程にあります。 アップグレードされたイーサリアム2.0は、スケーラビリティと速度を大幅に向上させます。 ただし、イーサリアム2.0の発売が遅れたため、ユーザーは2021年を通じて高いガス料金を負担するようになりました。 その結果、バイナンススマートチェーン、ソラナ、アバランチ、テラ、カルダノ、ポルカドットなどの多数の競合他社を含む、PoSテクノロジーを使用したスマートコントラクトをサポートする多数のレイヤー1ブロックチェーンが出現しました。 すべてのレイヤー1パブリックチェーンは、2021年に多くの資金を集めました。 多くの開発者が、さまざまな特性を持つこれらのスマートコントラクトプラットフォームでDeFi、NFT、GameFi、DEXなどのさまざまなアプリケーションを立ち上げ、イーサリアムの市場シェアを徐々に獲得しました。
イーサリアムネットワークのユーザー数の増加に伴い、ネットワークの輻輳と高いガス料金がさまざまなアプリケーションの主な問題になっています。 イーサリアムネットワークに対する市場の需要は徐々に高まっており、この問題を軽減することが最優先事項になっています。 10月26日、イーサリアムの創設者であるヴィタリック・ブテリンは、会議で「レイヤー2を中心としたイーサリアムへの道」を発表し、レイヤー2がイーサリアム拡張の未来であることを意味します。
データとネットワークの輻輳が増加する場合、スケーラビリティを拡張し、現在のプレッシャーを軽減することにより、レイヤーの概念が自然に発生します。 レイヤー2は、イーサリアムネットワーク(レイヤー1)のパフォーマンスを向上させるための全体的にスケーラブルなソリューションです。
ブロックチェーンは互いに独立しています。 各チェーンには独自のアーキテクチャ情報があり、他のチェーンとは相互作用しません。 たとえば、イーサリアムチェーン上のETHは、ETHがソラナのアーキテクチャの産物ではないため、ソラナでは認識できません。 転送するには、クロスチェーンプロトコル(IBC)のみを使用できます。
この状況はレイヤーゼロによって変更されました。 2022年3月31日、LayerZero Labsは1億3500万ドルのA +ラウンド投資を10億ドルの評価額で受け取りました。 カナダのチームLayerZero Labsによって開発されたLayerZeroは、さまざまなブロックチェーン上の資産、メッセージ、データ、および契約を接続してオムニチェーンを形成できる、用途の広い相互運用性プロトコルです。 LayerZeroの最も初期のプロトコルは、イーサリアム、アービトラム、アバランチ、BSC、ファントム、オプティミズム、ポリゴンの7つのチェーンをサポートし、EVMと互換性があります。 開発チームはまた、Cosmos Hub、Terra、Cronosなどの非EVMチェーンをロードマップに含めることを計画しています。
ソース: レイヤーゼロ.ネットワーク
LayerZeroをベースに開発されたクロスチェーンDEXプロジェクトであるStargateも、LayerZero Labによって立ち上げられたプロジェクトです。 現在、イーサリアム、アバランチ、BSC、ポリゴン、ファントム、アービトラム、楽観主義のステーブルコインクロスチェーンをサポートしています。 スターゲイトクロスチェーンブリッジは、LayerZero Labsチームによって開発されました。 これは、LayerZeroに従って公式に開発された最初のアプリケーションエコシステムです。 TVLはここ数日で30億人以上に達し、現在は7億人を超えています。 スターゲイトのクロスチェーン資産はすべてネイティブ資産です。 現在、ステーブルコインとエコシステムトークンSTGのみがサポートされています。
スケーラビリティのトリレンマ
ブロックチェーンの誕生の初めには、セキュリティ、スケーラビリティ、分散化という「不可能な三角形」の問題が常にありました。 ブロックチェーン技術とインターネットの最大の違いは、分散型の性質にあることはよく知られています。 ブロックチェーンが十分に安全であるため、私たちはそれを達成することができます。 結局、他の2つを達成するためにスケーラビリティを犠牲にすることしかできません。
ブロックチェーンが外の世界まで広がるにつれ、ますます多くの人々が関与しています。 ネットワークの輻輳は、トランザクション速度の低下と高い手数料につながります。 特に、ビットコインネットワーク上でますます多くのトランザクションが発生し、無数のDappsがイーサリアムに展開されているため、手数料と取引パフォーマンスに関する矛盾がますます顕著になっています。 人々はこの問題に対処するためのより良い解決策を探すことしかできません。
この不可能な三角形の問題を「解決」するために、人々はさまざまな可能性を模索し始め、多くの解決策が出現し、そのうちの1つがレイヤー2(レイヤー2ネットワーク)です。
レイヤー1ブロックチェーンの例
ビットコイン、10年前から存在しているテクノロジーですが、コンセンサスが最も強力ですが、パフォーマンスの面で時代に追いついていません。イーサリアムは、現在最も強力なコンセンサスと最も革新的なレイヤー1ブロックチェーンとして、多くの代表的なアプリケーションを生み出し、育ててきました。 ただし、2014年に立ち上げられたパブリックチェーンとして、期間中にいくつかのアップグレードを経験しましたが、それでも急速な成長のパフォーマンスニーズを満たすことはできません。 多くのチームが代替ソリューションを探し始め、さらには構築し始めました。 考慮すべき注目すべきレイヤー1ブロックチェーンの例をいくつか紹介します。
Solana:毎秒60,000トランザクションを処理すると主張する高性能パブリックチェーン
出典: solana.com
Solanaは、2017年末に大手テクノロジー企業クアルコム、インテル、Dropboxの元ソフトウェアエンジニアによって設立され、そのトークンは2020年3月に正式に一般にリリースされました。
これは、開発者がスマートコントラクトを通じてプロジェクトやエコシステム全体を構築できるレイヤー1ブロックチェーンネットワークです。 そのアーキテクチャにより、Solanaは間違いなく暗号で最速のブロックチェーンプラットフォームです。 毎秒約65,000トランザクション(TPS)を処理し、他のトッププロジェクトと比較して非常に高速です。 また、これまでで最も環境に優しいものです。 調査によると、Solanaの各トランザクションは、わずか2回のGoogle検索と同じくらいのエネルギーを消費します。
スケーラビリティと相互運用性を備えた雪崩
ソース: avax.network
Avalanche($AVAX)は、トランザクション速度、低コスト、および環境への配慮に焦点を当てたスマートコントラクト対応のブロックチェーンプラットフォームです。 しかし、Avalancheが本当に望んでいるのは、分散化やセキュリティを犠牲にすることなく、最もスケーラブルなブロックチェーンを提供することです。
2020年にAva Labs(https://www.avalabs.org/)によって立ち上げられ、 Avalancheはすぐに暗号通貨のランキングを上昇させ、現在最も人気のあるコインの1つです。 Avalancheの価格は急騰しており、現在、Avalancheのdapps全体で約140億ドルの価値があります。 Avalanche dappsは分散型アプリケーションであり、Avalancheエコシステム内のさまざまなブロックチェーン上に構築されています。 それらは、Web3アプリケーションまたは略してdappsとしても知られています。 雪崩の成長を理解したい場合は、雪崩エコシステムとわずか1年以内に作成されたすべてのdappsをリストした次の図を見る必要があります。
出典: avaxholic.com
フロー:トップIP決済のパブリックチェーン
出典: flow.com
2021年に台頭するNFTパブリックブロックチェーンの新しいダークホースであるFlowは、次世代のアプリケーション、ゲーム、デジタル資産により適したパブリックブロックチェーンになることを目指しています。 2020年10月にコインリストで公募を開始しました。
2022年2月6日、フローチェーンのNFT取引量は9億ドルを超え、過去最高を記録しました。 Flowパブリックブロックチェーンを開発したDapper Labsは、2017年にイーサリアムでバイラルになったCryptoKittiesの開発者でもあります。 Solana、Avalanche、およびその他の高性能パブリックブロックチェーンはイーサリアムキラーになることを目指していますが、Flowは当初、次世代のアプリケーション、ゲーム、およびデジタル資産により適したパブリックブロックチェーンになるように設計されています。
コスモス:ブロックチェーンのインターネットの構築
出典: コスモスネットワーク
2014年に作成され、2019年に発売されたCosmosブロックチェーン。 Cosmosはレイヤー0ブロックチェーンであり、レイヤー1ブロックチェーンが存在する可能性があります。 レイヤー0ブロックチェーンとして、Cosmosはレイヤー1ブロックチェーンがエコシステムを作成するために使用できるインフラストラクチャを備えています。 現在、Cosmosエコシステムには260を超えるブロックチェーンが存在し、それが人々がそれを「ブロックチェーンのインターネット」と呼ぶ理由です。 Cosmosプロトコルで取引されるデジタル資産の量は、現在1,500億ドルを超えています。 関連するブロックチェーンが多くのdApp、ゲーム、マーケットプレイス、プロジェクトをホストしていることを考えると、この開発について驚くべきことは何もありません。 Cosmosは、ブロックチェーン間の迅速なトランザクションのファイナリティ、スケーラビリティ、セキュリティ、相互運用性を強化します。
イーサリアム開発言語と互換性のあるポリゴン
ソース: ポリゴン.テクノロジー
ポリゴンは、イーサリアムと互換性のあるブロックチェーンネットワークとスケーラブルなソリューションを作成するために使用できるフレームワークです。 これは、単一のソリューションというよりはプロトコルのようなものです。 このエコシステムの主要な製品はポリゴンSDKです。 これは、開発者がイーサリアム互換ネットワークを作成するのに役立ちます。 このプロジェクトは当初「MATICネットワーク」と呼ばれていました。 単一のレイヤー2(L2)ソリューションから「ネットワークのネットワーク」へのプロジェクトスコープのスケーラビリティにより、最終的に「ポリゴン」に改名されました。
ポリゴンはイーサリアム仮想マシン(EVM)をサポートしており、既存のアプリケーションを比較的簡単にここに移行できます。 イーサリアムに匹敵する体験に加えて、ユーザーは高スループットと低取引コストも楽しむことができます。 ポリゴンは、Aave、1INCH、Curve、Sushiなど、最も人気のある分散型金融(DeFi)dDAppのいくつかを展開しています。 もちろん、QuickSwapやSlingshotなど、ポリゴンに固有のネイティブアプリケーションもいくつかあります。
将来的には、Polygonプラットフォームは、ZKロールアップ、オプティミスティックロールアップ、Validumチェーンなど、より幅広いスケーラブルなソリューションをサポートしたいと考えています。 スケーラブルなソリューションの出現により、開発者は革新的なアプリケーション、ソリューション、および製品を継続的に開発するためのより多くのツールを手に入れることができます。 さらに、すべてのソリューションは、既存のイーサリアムツールおよびウォレット(MetaMaskなど)と互換性があります。
レイヤ 1 — EVM、レイヤ 2
すべてのレイヤー1ネットワークは、開発者とユーザーを引き付けるために互いに競争していますが、イーサリアムに似たツールとインフラストラクチャが構築と使用を容易にしなければ、エコシステムに落ち着いて開発するための新しいプロジェクトを誘致することは困難です。 ギャップを埋めるために、多くのレイヤ1ネットワークはEVM互換性と呼ばれる戦略を使用します。
EVMはイーサリアム仮想マシンを指し、本質的に計算を実行してトランザクションを実現するためのイーサリアムの頭脳です。 レイヤー1ネットワークをEVMと互換性を持たせることで、イーサリアム開発者は既存のイーサリアムアプリケーションを新しいレイヤー1ネットワークに簡単に展開できます。 ユーザーの既存のウォレットは、EVM互換のレイヤー1ネットワークにも簡単にアクセスできるため、チェーン間の移行が容易になります。
BSCを例にとると、EVM互換ネットワークを立ち上げ、コンセンサスを調整してより高いスループットとより低いトランザクションコストを実現した後、BSCの使用が急激に増加し、数十のDeFiプロトコルが登場しましたが、そのほとんどはイーサリアムで人気のあるプロトコル(ユニスワップ、カーブ)に似ています。 雪崩、ファントム、トロン、セロはすべて同じアプローチに従います。 それどころか、テラとソラナは現在EVM互換性がありません。
レイヤー1ネットワークとサイドチェーンの両方には、ブロックチェーンのセキュリティをどのように確保するかという明らかな課題があります。 彼らの目標を達成するために、彼らは通常の取引を確実にし、保証するために鉱夫とバリデーターに報酬を支払わなければなりません。 通常、報酬はオンチェーンの基本トークン(ポリゴンのMATIC、雪崩のAVAX)です。
ただし、2つの明らかな欠点があります:基本的なトークンを持つことは、イーサリアムを補完するのではなく、自然にエコシステムをより競争力のあるものにします。トランザクションの検証と保証は複雑で困難なタスクであり、ネットワークは最初から最後まで責任を負います。
レイヤー2ネットワークの目標は、スケーラブルなエコシステムを作成し、主に「ロールアップ」テクノロジーを使用してイーサリアムのセキュリティを使用することです。 つまり、レイヤー2ネットワークはイーサリアム上にある独立したエコシステムであり、一般的にネイティブトークンはありません。 それは本質的にイーサリアムの一部です。
ロールアップはどのように機能しますか?
レイヤー2ネットワークは、トランザクションを「ロールアップ」または「バンドル」して新しい環境で実行し、更新されたデータをイーサリアムに送り返すため、通常ロールアップと呼ばれます。 イーサリアムに1,000のユニスワップトランザクションだけを処理させる(より高価)のではなく、結果をイーサリアムに送信する前に、計算をロールアップ(より安価)に積み重ねることをお勧めします。
しかし、結果がイーサリアムに送り返されるとき、イーサリアムはこれらのデータが正しく有効であることをどのようにして知るのでしょうか? そして、イーサリアムはどのようにして誰かが誤った情報を公開するのを防ぎますか? これらは、オプティミスティック ロールアップと ZK ロールアップの 2 種類のロールアップを区別するための重要な問題です。
楽観的ロールアップ
結果をイーサリアムに返送するとき、楽観的ロールアップは楽観的にそれらが有効であると想定します。 言い換えれば、ロールアップバリデータは、任意のデータ(潜在的に誤った/不正なデータを含む)を送信し、それが正しいと仮定することができます。
しかし同時に、詐欺と戦う方法はいくつかあります。 引き出し後には期間があり、挑戦者は誰でも詐欺があるかどうかを確認できます(ブロックチェーンは透明であり、誰でもチェーンで何が起こっているかを観察できます)。 これらのチャレンジャーが(不正の証明を提出することによって)不正が発生したことを数学的に証明できる場合、ロールアップネットワークは不正なトランザクションに復元し、悪意のある人物を罰し、チャレンジャーに報酬を与えます。
楽観的ロールアップの欠点は、資金がロールアップとイーサリアムの間を移動するときに、挑戦者が詐欺を見つけるかどうかを確認するのを待つのに少し遅れることです。 場合によっては、これは1週間にも及ぶこともありますが、これらの遅延はプロジェクトの開発とともに減少すると予想されます。
アービトラムと楽観的
アービトラム(オフチェーンラボ担当)とオプティミスティック(オプティミズム担当)は、現在オプティミスティックロールアップテクノロジーを採用している2つの主要なプロジェクトです。 これら2つのプロジェクトはまだ初期段階にあり、両社は集中運用を維持していますが、計画は時間の経過とともに徐々に分散化されます。
テクノロジーが成熟すると、楽観的なロールアップはイーサリアムの10〜100倍のスケーラビリティを提供すると推定されます。 初期の頃でさえ、アービトラムとオプティミズムのDeFiアプリケーションは、数十億のネットワーク価値を蓄積してきました。
楽観主義はまだ開発の初期段階にあります。 現在、Uniswap、Synthetix、1inchを含む7つのDeFiアプリケーションで3億ドル以上のTVLを保有しています。
ZK ロールアップ
楽観的ロールアップとは異なり、ZKロールアップは、架空の方法を使用するのではなく、トランザクションが有効であることを実際にイーサリアムに証明します。
バンドル後の取引結果とともに、いわゆる有効性証明をイーサリアムのスマートコントラクトに提出します。 名前が示すように、有効性の証明により、イーサリアムはトランザクションが有効かどうかを検証できるため、リレーノードがシステムをだますことが不可能になります。 これにより、トランザクションが詐欺の待機期間であるかどうかを検証する必要がなくなるため、イーサリアムとZKロールアップネットワーク間の資金の移動は実際にはリアルタイムです。
即時決済と引き出し時間がないことは魅力的に聞こえますが、ZKロールアップにはコストがかからないわけではありません。 まず、妥当性証明の生成は計算集約的な作業であるため、それを機能させるには高出力のマシンが必要です。 第二に、有効性証明の複雑さにより、EVM互換性のサポートがより困難になり、ZKロールアップに展開できるスマートコントラクトの種類が制限されます。 したがって、楽観的なロールアップは市場参入を主導し、イーサリアムの現在のスケーラビリティのジレンマを解決する能力が高くなりますが、長期的には、ZKロールアップがより良い技術的ソリューションになる可能性があります。
DeFiにおけるイーサリアムのトータルバリューロック(TVL)のシェアは、2021年第4四半期の62.43%から2022年の第2四半期には63.35%に増加しました。
イーサリアムの現在のファイナリティまでの時間は約12〜60秒で、毎秒15〜30トランザクション(TPS)を処理できますが、そのようなTPSは、毎秒1,700トランザクションを処理できるVisaなどの従来の支払いシステムよりもはるかに低くなっています。
イーサリアムのレイヤー2スケーラブルソリューションの処理効率は、毎秒2,000〜4,000トランザクションに向上します。
対照的に、2021年にイーサリアムからDeFiの市場シェアを獲得したレイヤー1プロトコルのソラナ、バイナンススマートチェーン、アバランチは、より高いトランザクションスループットに達しています。 シャーディング テクノロジーとレイヤ 2 を検討する前に、Avalanche は 1 秒未満、1 秒あたり 4,500 トランザクションのファイナリティまでの時間を達成しています。
Solanaは毎秒2,000を超えるトランザクション(TPS)を処理でき、ファイナリティまでの時間は約13秒です。 バイナンススマートチェーンは150TPSで、ブロック時間は3秒です。
次の図は、ロックされた合計値と特定のブロックチェーンの値を示しています。イーサリアムは2020年9月以来最高のパフォーマンスを発揮しています。
以下のチャートは、特定のチェーンの合計値ロック(TVL)を示しています。 TVLのほとんどは、イーサリアム(ETH)、BSC(BNB)、トロン(トロン)に集中しています。
結論
ビットコインとブロックチェーンの発展は、世界の金融を完全に変える可能性を示しています。 イーサリアムスマートコントラクトの導入により、分散アプリケーション(dApps)の成長は中央集権的な企業の制御を超えています。 ただし、ビットコインとイーサリアムのパフォーマンスは限られているため、多くの人々はブロックチェーンが遅く、高価で、本質的に拡張するのが難しいと信じています。
幸いなことに、さまざまなユースケースで関連する欠点に対処するために、一連のレイヤー1プロトコルが登場しました。 関連する概念を習得することで、ネットワークの相互運用性、クロスチェーンソリューション、新しいプロジェクトの研究のプロジェクトに集中することができます。 現在、ほとんどのレイヤ 1 プロトコルは EVM に近いものです。 結局のところ、すでにWeb3を使用しているユーザーにとっては、ユーザーが入力するためのしきい値を減らして開始する方が簡単です。
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レイヤ 1 定義
オンチェーンスケーラビリティとも呼ばれるレイヤー1は、主にブロックチェーンプロトコルの基盤となるテクノロジーを実装します。 現在、ほとんどのパブリックチェーンはレイヤー1で運営されています。
レイヤー1プロトコルは、独自のブロックチェーンでトランザクションを処理および完了し、独自のネイティブトークンを使用してトランザクション料金を支払うことができます。 したがって、レイヤー1ブロックチェーンは通常、イーサリアムと競争するために、トークンの販売から莫大な金額を得ることができます。 レイヤー1ブロックチェーンはトークンインセンティブを通じてユーザーを引き付けることができますが、ロールアップがイーサリアムのスケーラビリティを向上させるにつれて、レイヤー2とレイヤー1の違いはますます小さくなります。
レイヤ 1 開発履歴
10年前、ビットコイン最初の暗号通貨として私たちの見解に入りました。 サトシ・ナカモトは、ビットコインブロックチェーンネットワークの強力な機能を紹介する「ビットコイン:ピアツーピア電子キャッシュシステム」というタイトルのホワイトペーパーを発表しました。 この日はビットコインの発展の歴史における重要な時点であり、その後のブロックチェーンの台頭への道を開きます。 4か月後、サトシ・ナカモト(正体はまだ謎です)は、ジェネシスブロックとも呼ばれるビットコインネットワークの最初のブロックを採掘しました。
2015年7月30日、イーサリアムネットワークが正式に開始されました。 市場価値で2番目に大きい暗号資産として、イーサリアムはスマートコントラクトと分散型金融(DeFi)を暗号通貨の世界にもたらしました。 これらの成果により、イーサリアムはブロックチェーン上でエコシステム全体を実行し、独自のネイティブ通貨であるイーサリアム(ETH)をホストすることができます。
2018年1月にはビットコインの価格が過去最高値を更新し、それ以来、EOS(2017年7月)、トロン(2017年9月)、カルダノ(2017年10月)など、多くの新興暗号資産が登場しています。
2021年はイーサリアム以外のパブリックチェーン爆発の年であり、ブロックチェーンに基づくさまざまなアプリケーションが徐々にパブリックビューに入っています。 イーサリアムとスマートコントラクトは、DeFi、NFT、GameFi、さらにはメタバースをもたらしました。 ただし、イーサリアムチェーンアプリケーションの爆発的な成長は、チェーンのスケーラビリティの問題にもつながり、高いガス料金をもたらしました。 イーサリアムでの通常の取引は、数十ドルのガス料金を支払う必要がありますが、これはほとんどの一般ユーザーには受け入れられません。
イーサリアムは、PoWブロックチェーンからPoSブロックチェーンへの技術的アップグレードの過程にあります。 アップグレードされたイーサリアム2.0は、スケーラビリティと速度を大幅に向上させます。 ただし、イーサリアム2.0の発売が遅れたため、ユーザーは2021年を通じて高いガス料金を負担するようになりました。 その結果、バイナンススマートチェーン、ソラナ、アバランチ、テラ、カルダノ、ポルカドットなどの多数の競合他社を含む、PoSテクノロジーを使用したスマートコントラクトをサポートする多数のレイヤー1ブロックチェーンが出現しました。 すべてのレイヤー1パブリックチェーンは、2021年に多くの資金を集めました。 多くの開発者が、さまざまな特性を持つこれらのスマートコントラクトプラットフォームでDeFi、NFT、GameFi、DEXなどのさまざまなアプリケーションを立ち上げ、イーサリアムの市場シェアを徐々に獲得しました。
イーサリアムネットワークのユーザー数の増加に伴い、ネットワークの輻輳と高いガス料金がさまざまなアプリケーションの主な問題になっています。 イーサリアムネットワークに対する市場の需要は徐々に高まっており、この問題を軽減することが最優先事項になっています。 10月26日、イーサリアムの創設者であるヴィタリック・ブテリンは、会議で「レイヤー2を中心としたイーサリアムへの道」を発表し、レイヤー2がイーサリアム拡張の未来であることを意味します。
データとネットワークの輻輳が増加する場合、スケーラビリティを拡張し、現在のプレッシャーを軽減することにより、レイヤーの概念が自然に発生します。 レイヤー2は、イーサリアムネットワーク(レイヤー1)のパフォーマンスを向上させるための全体的にスケーラブルなソリューションです。
ブロックチェーンは互いに独立しています。 各チェーンには独自のアーキテクチャ情報があり、他のチェーンとは相互作用しません。 たとえば、イーサリアムチェーン上のETHは、ETHがソラナのアーキテクチャの産物ではないため、ソラナでは認識できません。 転送するには、クロスチェーンプロトコル(IBC)のみを使用できます。
この状況はレイヤーゼロによって変更されました。 2022年3月31日、LayerZero Labsは1億3500万ドルのA +ラウンド投資を10億ドルの評価額で受け取りました。 カナダのチームLayerZero Labsによって開発されたLayerZeroは、さまざまなブロックチェーン上の資産、メッセージ、データ、および契約を接続してオムニチェーンを形成できる、用途の広い相互運用性プロトコルです。 LayerZeroの最も初期のプロトコルは、イーサリアム、アービトラム、アバランチ、BSC、ファントム、オプティミズム、ポリゴンの7つのチェーンをサポートし、EVMと互換性があります。 開発チームはまた、Cosmos Hub、Terra、Cronosなどの非EVMチェーンをロードマップに含めることを計画しています。
ソース: レイヤーゼロ.ネットワーク
LayerZeroをベースに開発されたクロスチェーンDEXプロジェクトであるStargateも、LayerZero Labによって立ち上げられたプロジェクトです。 現在、イーサリアム、アバランチ、BSC、ポリゴン、ファントム、アービトラム、楽観主義のステーブルコインクロスチェーンをサポートしています。 スターゲイトクロスチェーンブリッジは、LayerZero Labsチームによって開発されました。 これは、LayerZeroに従って公式に開発された最初のアプリケーションエコシステムです。 TVLはここ数日で30億人以上に達し、現在は7億人を超えています。 スターゲイトのクロスチェーン資産はすべてネイティブ資産です。 現在、ステーブルコインとエコシステムトークンSTGのみがサポートされています。
スケーラビリティのトリレンマ
ブロックチェーンの誕生の初めには、セキュリティ、スケーラビリティ、分散化という「不可能な三角形」の問題が常にありました。 ブロックチェーン技術とインターネットの最大の違いは、分散型の性質にあることはよく知られています。 ブロックチェーンが十分に安全であるため、私たちはそれを達成することができます。 結局、他の2つを達成するためにスケーラビリティを犠牲にすることしかできません。
ブロックチェーンが外の世界まで広がるにつれ、ますます多くの人々が関与しています。 ネットワークの輻輳は、トランザクション速度の低下と高い手数料につながります。 特に、ビットコインネットワーク上でますます多くのトランザクションが発生し、無数のDappsがイーサリアムに展開されているため、手数料と取引パフォーマンスに関する矛盾がますます顕著になっています。 人々はこの問題に対処するためのより良い解決策を探すことしかできません。
この不可能な三角形の問題を「解決」するために、人々はさまざまな可能性を模索し始め、多くの解決策が出現し、そのうちの1つがレイヤー2(レイヤー2ネットワーク)です。
レイヤー1ブロックチェーンの例
ビットコイン、10年前から存在しているテクノロジーですが、コンセンサスが最も強力ですが、パフォーマンスの面で時代に追いついていません。イーサリアムは、現在最も強力なコンセンサスと最も革新的なレイヤー1ブロックチェーンとして、多くの代表的なアプリケーションを生み出し、育ててきました。 ただし、2014年に立ち上げられたパブリックチェーンとして、期間中にいくつかのアップグレードを経験しましたが、それでも急速な成長のパフォーマンスニーズを満たすことはできません。 多くのチームが代替ソリューションを探し始め、さらには構築し始めました。 考慮すべき注目すべきレイヤー1ブロックチェーンの例をいくつか紹介します。
Solana:毎秒60,000トランザクションを処理すると主張する高性能パブリックチェーン
出典: solana.com
Solanaは、2017年末に大手テクノロジー企業クアルコム、インテル、Dropboxの元ソフトウェアエンジニアによって設立され、そのトークンは2020年3月に正式に一般にリリースされました。
これは、開発者がスマートコントラクトを通じてプロジェクトやエコシステム全体を構築できるレイヤー1ブロックチェーンネットワークです。 そのアーキテクチャにより、Solanaは間違いなく暗号で最速のブロックチェーンプラットフォームです。 毎秒約65,000トランザクション(TPS)を処理し、他のトッププロジェクトと比較して非常に高速です。 また、これまでで最も環境に優しいものです。 調査によると、Solanaの各トランザクションは、わずか2回のGoogle検索と同じくらいのエネルギーを消費します。
スケーラビリティと相互運用性を備えた雪崩
ソース: avax.network
Avalanche($AVAX)は、トランザクション速度、低コスト、および環境への配慮に焦点を当てたスマートコントラクト対応のブロックチェーンプラットフォームです。 しかし、Avalancheが本当に望んでいるのは、分散化やセキュリティを犠牲にすることなく、最もスケーラブルなブロックチェーンを提供することです。
2020年にAva Labs(https://www.avalabs.org/)によって立ち上げられ、 Avalancheはすぐに暗号通貨のランキングを上昇させ、現在最も人気のあるコインの1つです。 Avalancheの価格は急騰しており、現在、Avalancheのdapps全体で約140億ドルの価値があります。 Avalanche dappsは分散型アプリケーションであり、Avalancheエコシステム内のさまざまなブロックチェーン上に構築されています。 それらは、Web3アプリケーションまたは略してdappsとしても知られています。 雪崩の成長を理解したい場合は、雪崩エコシステムとわずか1年以内に作成されたすべてのdappsをリストした次の図を見る必要があります。
出典: avaxholic.com
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出典: flow.com
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コスモス:ブロックチェーンのインターネットの構築
出典: コスモスネットワーク
2014年に作成され、2019年に発売されたCosmosブロックチェーン。 Cosmosはレイヤー0ブロックチェーンであり、レイヤー1ブロックチェーンが存在する可能性があります。 レイヤー0ブロックチェーンとして、Cosmosはレイヤー1ブロックチェーンがエコシステムを作成するために使用できるインフラストラクチャを備えています。 現在、Cosmosエコシステムには260を超えるブロックチェーンが存在し、それが人々がそれを「ブロックチェーンのインターネット」と呼ぶ理由です。 Cosmosプロトコルで取引されるデジタル資産の量は、現在1,500億ドルを超えています。 関連するブロックチェーンが多くのdApp、ゲーム、マーケットプレイス、プロジェクトをホストしていることを考えると、この開発について驚くべきことは何もありません。 Cosmosは、ブロックチェーン間の迅速なトランザクションのファイナリティ、スケーラビリティ、セキュリティ、相互運用性を強化します。
イーサリアム開発言語と互換性のあるポリゴン
ソース: ポリゴン.テクノロジー
ポリゴンは、イーサリアムと互換性のあるブロックチェーンネットワークとスケーラブルなソリューションを作成するために使用できるフレームワークです。 これは、単一のソリューションというよりはプロトコルのようなものです。 このエコシステムの主要な製品はポリゴンSDKです。 これは、開発者がイーサリアム互換ネットワークを作成するのに役立ちます。 このプロジェクトは当初「MATICネットワーク」と呼ばれていました。 単一のレイヤー2(L2)ソリューションから「ネットワークのネットワーク」へのプロジェクトスコープのスケーラビリティにより、最終的に「ポリゴン」に改名されました。
ポリゴンはイーサリアム仮想マシン(EVM)をサポートしており、既存のアプリケーションを比較的簡単にここに移行できます。 イーサリアムに匹敵する体験に加えて、ユーザーは高スループットと低取引コストも楽しむことができます。 ポリゴンは、Aave、1INCH、Curve、Sushiなど、最も人気のある分散型金融(DeFi)dDAppのいくつかを展開しています。 もちろん、QuickSwapやSlingshotなど、ポリゴンに固有のネイティブアプリケーションもいくつかあります。
将来的には、Polygonプラットフォームは、ZKロールアップ、オプティミスティックロールアップ、Validumチェーンなど、より幅広いスケーラブルなソリューションをサポートしたいと考えています。 スケーラブルなソリューションの出現により、開発者は革新的なアプリケーション、ソリューション、および製品を継続的に開発するためのより多くのツールを手に入れることができます。 さらに、すべてのソリューションは、既存のイーサリアムツールおよびウォレット(MetaMaskなど)と互換性があります。
レイヤ 1 — EVM、レイヤ 2
すべてのレイヤー1ネットワークは、開発者とユーザーを引き付けるために互いに競争していますが、イーサリアムに似たツールとインフラストラクチャが構築と使用を容易にしなければ、エコシステムに落ち着いて開発するための新しいプロジェクトを誘致することは困難です。 ギャップを埋めるために、多くのレイヤ1ネットワークはEVM互換性と呼ばれる戦略を使用します。
EVMはイーサリアム仮想マシンを指し、本質的に計算を実行してトランザクションを実現するためのイーサリアムの頭脳です。 レイヤー1ネットワークをEVMと互換性を持たせることで、イーサリアム開発者は既存のイーサリアムアプリケーションを新しいレイヤー1ネットワークに簡単に展開できます。 ユーザーの既存のウォレットは、EVM互換のレイヤー1ネットワークにも簡単にアクセスできるため、チェーン間の移行が容易になります。
BSCを例にとると、EVM互換ネットワークを立ち上げ、コンセンサスを調整してより高いスループットとより低いトランザクションコストを実現した後、BSCの使用が急激に増加し、数十のDeFiプロトコルが登場しましたが、そのほとんどはイーサリアムで人気のあるプロトコル(ユニスワップ、カーブ)に似ています。 雪崩、ファントム、トロン、セロはすべて同じアプローチに従います。 それどころか、テラとソラナは現在EVM互換性がありません。
レイヤー1ネットワークとサイドチェーンの両方には、ブロックチェーンのセキュリティをどのように確保するかという明らかな課題があります。 彼らの目標を達成するために、彼らは通常の取引を確実にし、保証するために鉱夫とバリデーターに報酬を支払わなければなりません。 通常、報酬はオンチェーンの基本トークン(ポリゴンのMATIC、雪崩のAVAX)です。
ただし、2つの明らかな欠点があります:基本的なトークンを持つことは、イーサリアムを補完するのではなく、自然にエコシステムをより競争力のあるものにします。トランザクションの検証と保証は複雑で困難なタスクであり、ネットワークは最初から最後まで責任を負います。
レイヤー2ネットワークの目標は、スケーラブルなエコシステムを作成し、主に「ロールアップ」テクノロジーを使用してイーサリアムのセキュリティを使用することです。 つまり、レイヤー2ネットワークはイーサリアム上にある独立したエコシステムであり、一般的にネイティブトークンはありません。 それは本質的にイーサリアムの一部です。
ロールアップはどのように機能しますか?
レイヤー2ネットワークは、トランザクションを「ロールアップ」または「バンドル」して新しい環境で実行し、更新されたデータをイーサリアムに送り返すため、通常ロールアップと呼ばれます。 イーサリアムに1,000のユニスワップトランザクションだけを処理させる(より高価)のではなく、結果をイーサリアムに送信する前に、計算をロールアップ(より安価)に積み重ねることをお勧めします。
しかし、結果がイーサリアムに送り返されるとき、イーサリアムはこれらのデータが正しく有効であることをどのようにして知るのでしょうか? そして、イーサリアムはどのようにして誰かが誤った情報を公開するのを防ぎますか? これらは、オプティミスティック ロールアップと ZK ロールアップの 2 種類のロールアップを区別するための重要な問題です。
楽観的ロールアップ
結果をイーサリアムに返送するとき、楽観的ロールアップは楽観的にそれらが有効であると想定します。 言い換えれば、ロールアップバリデータは、任意のデータ(潜在的に誤った/不正なデータを含む)を送信し、それが正しいと仮定することができます。
しかし同時に、詐欺と戦う方法はいくつかあります。 引き出し後には期間があり、挑戦者は誰でも詐欺があるかどうかを確認できます(ブロックチェーンは透明であり、誰でもチェーンで何が起こっているかを観察できます)。 これらのチャレンジャーが(不正の証明を提出することによって)不正が発生したことを数学的に証明できる場合、ロールアップネットワークは不正なトランザクションに復元し、悪意のある人物を罰し、チャレンジャーに報酬を与えます。
楽観的ロールアップの欠点は、資金がロールアップとイーサリアムの間を移動するときに、挑戦者が詐欺を見つけるかどうかを確認するのを待つのに少し遅れることです。 場合によっては、これは1週間にも及ぶこともありますが、これらの遅延はプロジェクトの開発とともに減少すると予想されます。
アービトラムと楽観的
アービトラム(オフチェーンラボ担当)とオプティミスティック(オプティミズム担当)は、現在オプティミスティックロールアップテクノロジーを採用している2つの主要なプロジェクトです。 これら2つのプロジェクトはまだ初期段階にあり、両社は集中運用を維持していますが、計画は時間の経過とともに徐々に分散化されます。
テクノロジーが成熟すると、楽観的なロールアップはイーサリアムの10〜100倍のスケーラビリティを提供すると推定されます。 初期の頃でさえ、アービトラムとオプティミズムのDeFiアプリケーションは、数十億のネットワーク価値を蓄積してきました。
楽観主義はまだ開発の初期段階にあります。 現在、Uniswap、Synthetix、1inchを含む7つのDeFiアプリケーションで3億ドル以上のTVLを保有しています。
ZK ロールアップ
楽観的ロールアップとは異なり、ZKロールアップは、架空の方法を使用するのではなく、トランザクションが有効であることを実際にイーサリアムに証明します。
バンドル後の取引結果とともに、いわゆる有効性証明をイーサリアムのスマートコントラクトに提出します。 名前が示すように、有効性の証明により、イーサリアムはトランザクションが有効かどうかを検証できるため、リレーノードがシステムをだますことが不可能になります。 これにより、トランザクションが詐欺の待機期間であるかどうかを検証する必要がなくなるため、イーサリアムとZKロールアップネットワーク間の資金の移動は実際にはリアルタイムです。
即時決済と引き出し時間がないことは魅力的に聞こえますが、ZKロールアップにはコストがかからないわけではありません。 まず、妥当性証明の生成は計算集約的な作業であるため、それを機能させるには高出力のマシンが必要です。 第二に、有効性証明の複雑さにより、EVM互換性のサポートがより困難になり、ZKロールアップに展開できるスマートコントラクトの種類が制限されます。 したがって、楽観的なロールアップは市場参入を主導し、イーサリアムの現在のスケーラビリティのジレンマを解決する能力が高くなりますが、長期的には、ZKロールアップがより良い技術的ソリューションになる可能性があります。
DeFiにおけるイーサリアムのトータルバリューロック(TVL)のシェアは、2021年第4四半期の62.43%から2022年の第2四半期には63.35%に増加しました。
イーサリアムの現在のファイナリティまでの時間は約12〜60秒で、毎秒15〜30トランザクション(TPS)を処理できますが、そのようなTPSは、毎秒1,700トランザクションを処理できるVisaなどの従来の支払いシステムよりもはるかに低くなっています。
イーサリアムのレイヤー2スケーラブルソリューションの処理効率は、毎秒2,000〜4,000トランザクションに向上します。
対照的に、2021年にイーサリアムからDeFiの市場シェアを獲得したレイヤー1プロトコルのソラナ、バイナンススマートチェーン、アバランチは、より高いトランザクションスループットに達しています。 シャーディング テクノロジーとレイヤ 2 を検討する前に、Avalanche は 1 秒未満、1 秒あたり 4,500 トランザクションのファイナリティまでの時間を達成しています。
Solanaは毎秒2,000を超えるトランザクション(TPS)を処理でき、ファイナリティまでの時間は約13秒です。 バイナンススマートチェーンは150TPSで、ブロック時間は3秒です。
次の図は、ロックされた合計値と特定のブロックチェーンの値を示しています。イーサリアムは2020年9月以来最高のパフォーマンスを発揮しています。
以下のチャートは、特定のチェーンの合計値ロック(TVL)を示しています。 TVLのほとんどは、イーサリアム(ETH)、BSC(BNB)、トロン(トロン)に集中しています。
結論
ビットコインとブロックチェーンの発展は、世界の金融を完全に変える可能性を示しています。 イーサリアムスマートコントラクトの導入により、分散アプリケーション(dApps)の成長は中央集権的な企業の制御を超えています。 ただし、ビットコインとイーサリアムのパフォーマンスは限られているため、多くの人々はブロックチェーンが遅く、高価で、本質的に拡張するのが難しいと信じています。
幸いなことに、さまざまなユースケースで関連する欠点に対処するために、一連のレイヤー1プロトコルが登場しました。 関連する概念を習得することで、ネットワークの相互運用性、クロスチェーンソリューション、新しいプロジェクトの研究のプロジェクトに集中することができます。 現在、ほとんどのレイヤ 1 プロトコルは EVM に近いものです。 結局のところ、すでにWeb3を使用しているユーザーにとっては、ユーザーが入力するためのしきい値を減らして開始する方が簡単です。
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