## スケーラビリティの課題暗号通貨の採用が加速する中で、ブロックチェーンネットワークは不快な現実に直面しています。人気が高まるほど、取引は遅く高くなります。このボトルネックは、開発者がブロックチェーントライレマと呼ぶものから生じています。つまり、分散化、セキュリティ、スケーラビリティの3つの要素を同時に達成することへの苦闘です。ほとんどのネットワークは、これらの目標のうち2つを達成しますが、3つ目を犠牲にします。ビットコインとイーサリアムは、セキュリティと分散化を優先し、スケーラビリティを弱点として残しています。この制限を克服するために、エンジニアは基本層自体を修正するか、その上に補助ネットワークを構築するという2つの根本的に異なるアプローチを開発しました。Layer 1とLayer 2のネットワークアーキテクチャの違いを理解することは、現代のブロックチェーンインフラをナビゲートする誰にとっても重要です。## レイヤー1: 基盤の強化Layer 1は、最終的な取引の決済が行われる真の情報源である主要なブロックチェーンを指します。ビットコイン、イーサリアム、ソラナ、BNBチェーンはすべてLayer 1ネットワークです。このレベルでのスケーリングは、ブロックチェーンがそのコアでどのように機能するかを変更することを意味します。**コンセンサスメカニズムのアップグレード**は、主要なレイヤー1の改善の一つを表しています。イーサリアムのプルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステークへの移行は、このアプローチの良い例です。エネルギー集約型のマイニングからステーキングに切り替えることで、バリデーターがコインをロックして取引手数料を得ることにより、ネットワークはスループットを改善し、環境への影響を減少させました。**シャーディング**は、ブロックチェーンの作業負荷を断片化することによって、別のレイヤー1ソリューションを提供します。すべてのノードがすべてのトランザクションを検証するのではなく、ネットワークは並行して「シャード」に分割され、それぞれが独自のトランザクションのサブセットを処理します。この並行処理は全体のトランザクション容量を劇的に増加させますが、シャード間の調整は技術的な複雑さを加えます。**ブロックサイズの拡張**は、より直接的なアプローチを取ります：単にブロックを大きくして、より多くのトランザクションを収容できるようにします。しかし、これにより分散化とのトレードオフが生じます。大きなブロックは、平均的なコンピュータが検証するのが難しくなり、リソースの豊富なノードオペレーターの間で権力が集中する可能性があります。## レイヤー2: 強さに基づく構築レイヤー2ネットワークは、レイヤー1ブロックチェーンの上に構築された並行システムとして機能し、メインチェーンの外でトランザクション処理を行い、その結果をオンチェーンに戻します。この分離により、レイヤー2ソリューションは速度とコスト効率を優先しつつ、レイヤー1のセキュリティ保証を引き継ぐことができます。**ロールアップ**は、特にイーサリアムにおいて、支配的なレイヤー2アプローチとして登場しました。これらは、数百のオフチェーン取引を1つのパッケージにバッチ処理し、メインネットワークに提出します。Optimistic rollups（アービトラムやオプティミズムが使用）では、取引はデフォルトで有効であると仮定され、異議申し立てのためのチャレンジ期間があります。zkSyncやScrollのようなゼロ知識ロールアップは、暗号証明を使用して取引を即座に検証し、異議申し立て期間を排除し、より高いセキュリティ保証を提供します。**サイドチェーン**は、Polygonのように独立したブロックチェーンとして機能し、独自のバリデーターを持っています。通常、ロールアップよりも迅速で安価な取引を提供しますが、別々のセキュリティモデルを維持しているため、ロールアップのようにLayer 1のセキュリティ保証を自動的に引き継ぐことはありません。**ステートチャネル**は、オフチェーンでのピアツーピア取引を可能にし、オンチェーンではオープンおよびクローズバランスのみを記録します。ビットコインのライトニングネットワークはこのように機能し、最小限の手数料で瞬時の支払いを可能にします。**ネストされたブロックチェーン**は、メインチェーンのデリゲートが子チェーンに働きかける親子関係を採用しています。イーサリアムのプラズマフレームワークはこのモデルの例ですが、ロールアップよりも広く導入されていません。## 直接比較：レイヤー1対レイヤー2ネットワークのトレードオフ基本的な違いは、その運営哲学にあります。Layer 1ソリューションは、プロトコル自体を再設計することでスケーラビリティに取り組みます。これは本質的により破壊的ですが、より永続的です。Layer 1をアップグレードするには、しばしばコミュニティの合意が必要であり、参加者が異なる意見を持つ場合、ネットワークを分割するハードフォークを引き起こす可能性があります。レイヤー2ソリューションは、逆に、ベースレイヤーを変更せず、その上に補足的な容量を追加します。この柔軟性により、ベースレイヤーの安定性を脅かすことなく、より迅速な反復と展開が可能になります。しかし、この便利さにはトレードオフが伴います。ユーザーはネットワーク間で資産をブリッジする必要があり、流動性は複数のレイヤー2プラットフォームに分散し、一部のソリューションは単一障害点となる可能性がある中央集権的なシーケンサーに依存しています。セキュリティの観点から、Layer 1 ネットワークは完全に独自の分散型コンセンサスメカニズムに依存しています。Layer 2 ソリューションは、データの可用性と決済の確定性において、その基盤となる Layer 1 に大きく依存しており、階層的なセキュリティモデルを作り出しています。## 実用的な制限レイヤー1のアップグレードには、 substantialな調整の課題が伴います。合意の変更やブロックサイズの増加のような大きな変更を実装するには、何千人もの参加者間で合意を得る必要があり、このプロセスには数年かかることもあり、激しい議論を引き起こす可能性があります。「ブロックチェーンのトリレンマ」は、1つの変数を修正することが他の変数を悪化させることが多いことを示唆しています—ブロックサイズを増やすことでスループットが向上する可能性がありますが、ネットワークの分散化が減少する可能性があります。レイヤー2ソリューションは独自の摩擦をもたらします。速度とコストの利点があるにもかかわらず、ネットワーク間のブリッジを要求することでユーザーエクスペリエンスを複雑にし、流動性の断片化を引き起こす可能性があり、場合によってはブロックチェーンの分散化の理想に矛盾する中央集権的な仲介者(シーケンサー)を導入します。## ハイブリッドな未来開発者の間での新たな合意は、どちらのアプローチも単独ではブロックチェーンのスケーラビリティの問題を解決しないことを示唆しています。むしろ、成熟したブロックチェーンエコシステムは、決済と最終的な真実を処理する堅牢でセキュリティ重視のLayer 1インフラストラクチャと、日常の取引においてスピードと手頃な価格に最適化された多様なLayer 2ネットワークの両方を採用する可能性が高いです。このハイブリッドアーキテクチャは、インターネットの進化を反映しています—コアインフラストラクチャは信頼性を扱い、専門的なレイヤーは特定のユースケースを扱います。Layer 1とLayer 2のネットワークソリューションが成熟するにつれて、ユーザーは単一のアプローチを妥協するのではなく、特定のニーズに最適化されたツールを選択することで利点を享受します。
ブロックチェーンのスケーリング：レイヤー1とレイヤー2ネットワークソリューションの理解
スケーラビリティの課題
暗号通貨の採用が加速する中で、ブロックチェーンネットワークは不快な現実に直面しています。人気が高まるほど、取引は遅く高くなります。このボトルネックは、開発者がブロックチェーントライレマと呼ぶものから生じています。つまり、分散化、セキュリティ、スケーラビリティの3つの要素を同時に達成することへの苦闘です。ほとんどのネットワークは、これらの目標のうち2つを達成しますが、3つ目を犠牲にします。ビットコインとイーサリアムは、セキュリティと分散化を優先し、スケーラビリティを弱点として残しています。
この制限を克服するために、エンジニアは基本層自体を修正するか、その上に補助ネットワークを構築するという2つの根本的に異なるアプローチを開発しました。Layer 1とLayer 2のネットワークアーキテクチャの違いを理解することは、現代のブロックチェーンインフラをナビゲートする誰にとっても重要です。
レイヤー1: 基盤の強化
Layer 1は、最終的な取引の決済が行われる真の情報源である主要なブロックチェーンを指します。ビットコイン、イーサリアム、ソラナ、BNBチェーンはすべてLayer 1ネットワークです。このレベルでのスケーリングは、ブロックチェーンがそのコアでどのように機能するかを変更することを意味します。
コンセンサスメカニズムのアップグレードは、主要なレイヤー1の改善の一つを表しています。イーサリアムのプルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステークへの移行は、このアプローチの良い例です。エネルギー集約型のマイニングからステーキングに切り替えることで、バリデーターがコインをロックして取引手数料を得ることにより、ネットワークはスループットを改善し、環境への影響を減少させました。
シャーディングは、ブロックチェーンの作業負荷を断片化することによって、別のレイヤー1ソリューションを提供します。すべてのノードがすべてのトランザクションを検証するのではなく、ネットワークは並行して「シャード」に分割され、それぞれが独自のトランザクションのサブセットを処理します。この並行処理は全体のトランザクション容量を劇的に増加させますが、シャード間の調整は技術的な複雑さを加えます。
ブロックサイズの拡張は、より直接的なアプローチを取ります：単にブロックを大きくして、より多くのトランザクションを収容できるようにします。しかし、これにより分散化とのトレードオフが生じます。大きなブロックは、平均的なコンピュータが検証するのが難しくなり、リソースの豊富なノードオペレーターの間で権力が集中する可能性があります。
レイヤー2: 強さに基づく構築
レイヤー2ネットワークは、レイヤー1ブロックチェーンの上に構築された並行システムとして機能し、メインチェーンの外でトランザクション処理を行い、その結果をオンチェーンに戻します。この分離により、レイヤー2ソリューションは速度とコスト効率を優先しつつ、レイヤー1のセキュリティ保証を引き継ぐことができます。
ロールアップは、特にイーサリアムにおいて、支配的なレイヤー2アプローチとして登場しました。これらは、数百のオフチェーン取引を1つのパッケージにバッチ処理し、メインネットワークに提出します。Optimistic rollups（アービトラムやオプティミズムが使用）では、取引はデフォルトで有効であると仮定され、異議申し立てのためのチャレンジ期間があります。zkSyncやScrollのようなゼロ知識ロールアップは、暗号証明を使用して取引を即座に検証し、異議申し立て期間を排除し、より高いセキュリティ保証を提供します。
サイドチェーンは、Polygonのように独立したブロックチェーンとして機能し、独自のバリデーターを持っています。通常、ロールアップよりも迅速で安価な取引を提供しますが、別々のセキュリティモデルを維持しているため、ロールアップのようにLayer 1のセキュリティ保証を自動的に引き継ぐことはありません。
ステートチャネルは、オフチェーンでのピアツーピア取引を可能にし、オンチェーンではオープンおよびクローズバランスのみを記録します。ビットコインのライトニングネットワークはこのように機能し、最小限の手数料で瞬時の支払いを可能にします。
ネストされたブロックチェーンは、メインチェーンのデリゲートが子チェーンに働きかける親子関係を採用しています。イーサリアムのプラズマフレームワークはこのモデルの例ですが、ロールアップよりも広く導入されていません。
直接比較：レイヤー1対レイヤー2ネットワークのトレードオフ
基本的な違いは、その運営哲学にあります。Layer 1ソリューションは、プロトコル自体を再設計することでスケーラビリティに取り組みます。これは本質的により破壊的ですが、より永続的です。Layer 1をアップグレードするには、しばしばコミュニティの合意が必要であり、参加者が異なる意見を持つ場合、ネットワークを分割するハードフォークを引き起こす可能性があります。
レイヤー2ソリューションは、逆に、ベースレイヤーを変更せず、その上に補足的な容量を追加します。この柔軟性により、ベースレイヤーの安定性を脅かすことなく、より迅速な反復と展開が可能になります。しかし、この便利さにはトレードオフが伴います。ユーザーはネットワーク間で資産をブリッジする必要があり、流動性は複数のレイヤー2プラットフォームに分散し、一部のソリューションは単一障害点となる可能性がある中央集権的なシーケンサーに依存しています。
セキュリティの観点から、Layer 1 ネットワークは完全に独自の分散型コンセンサスメカニズムに依存しています。Layer 2 ソリューションは、データの可用性と決済の確定性において、その基盤となる Layer 1 に大きく依存しており、階層的なセキュリティモデルを作り出しています。
実用的な制限
レイヤー1のアップグレードには、 substantialな調整の課題が伴います。合意の変更やブロックサイズの増加のような大きな変更を実装するには、何千人もの参加者間で合意を得る必要があり、このプロセスには数年かかることもあり、激しい議論を引き起こす可能性があります。「ブロックチェーンのトリレンマ」は、1つの変数を修正することが他の変数を悪化させることが多いことを示唆しています—ブロックサイズを増やすことでスループットが向上する可能性がありますが、ネットワークの分散化が減少する可能性があります。
レイヤー2ソリューションは独自の摩擦をもたらします。速度とコストの利点があるにもかかわらず、ネットワーク間のブリッジを要求することでユーザーエクスペリエンスを複雑にし、流動性の断片化を引き起こす可能性があり、場合によってはブロックチェーンの分散化の理想に矛盾する中央集権的な仲介者(シーケンサー)を導入します。
ハイブリッドな未来
開発者の間での新たな合意は、どちらのアプローチも単独ではブロックチェーンのスケーラビリティの問題を解決しないことを示唆しています。むしろ、成熟したブロックチェーンエコシステムは、決済と最終的な真実を処理する堅牢でセキュリティ重視のLayer 1インフラストラクチャと、日常の取引においてスピードと手頃な価格に最適化された多様なLayer 2ネットワークの両方を採用する可能性が高いです。
このハイブリッドアーキテクチャは、インターネットの進化を反映しています—コアインフラストラクチャは信頼性を扱い、専門的なレイヤーは特定のユースケースを扱います。Layer 1とLayer 2のネットワークソリューションが成熟するにつれて、ユーザーは単一のアプローチを妥協するのではなく、特定のニーズに最適化されたツールを選択することで利点を享受します。