一般に、レイヤー 1 は、特に世界規模で、大規模なビジネスの一貫性 (または「コンセンサス」) を達成できるブロックチェーン ネットワーク システムを指します。同様に、Layer2 は、比較的狭い範囲で合意を達成するネットワーク システムである Layer1 に基づいています。典型的なレイヤ 1 システムには、イーサリアム、ビットコイン、Nervos CKB などが含まれます。典型的なレイヤ 2 プロトコルには、ステート チャネル、プラズマなどが含まれます。
Layer2 の場合、Layer1 は 2 つの役割を引き受けます。1 つ目は資産のソースであり、2 つ目は仲裁の裁判官です。 Layer1の利用者は、Layer2の限定的信頼に基づいて、一部の資産をLayer2に移転して高速かつ低コストのサービスを享受したり、異常発生時にはLayer1を利用して紛争を調停したりします。その中で、ブロックチェーン上の資産とは、トークン、NFT、その他の所有権を明確にできるデータやステータス情報と定義します。
2018年以降、最先端技術であるレイヤー2テクノロジーが急速に発展し、さまざまなレイヤー2ソリューションが登場し続けています。この記事では、ユーザーがさまざまなアプリケーション シナリオで的を絞った選択をできるように、さまざまな機能ポイントにおける Layer2 スキームのトレードオフを分析するための一般的なフレームワークを提供しようとします。
レイヤ 2 ビジネス プロセスのライフサイクル
一般的なレイヤ 2 ビジネス プロセスは、ルール設定、開始、状態遷移、終了、チャレンジと回答の 5 つの主要なステップで構成されます。
ルール設定
ルール設定フェーズでは、Layer2 ビジネスに関わるすべての関係者が状態遷移ルールとチャレンジ応答ルールを設定します。このステップは通常、レイヤー 1 でスマート コントラクトを展開するか、複数の当事者間でデジタル署名を交換するという形式をとります。その本質は、各当事者が異議申し立て段階および答弁段階で紛争を裁定するという否定できない約束（コミットメント）を提供することです。
初期の状態チャネル テクノロジでは、通常、ルールと状態を制約するために、レイヤー 1 に意思決定コントラクトを事前に展開する必要があります。 Counterfactual に代表される最近の仮想契約手法では、参加者がチェーンの外側でルールに署名して承認し、ユーザーがトランザクション結果に異議を唱えたときにレイヤー 1 に展開するだけで済みます。この方法では、チャネル確立のコストが大幅に削減されますが、プラズマのようなレイヤー 2 プロトコルは、レイヤー 2 の状態へのコミットメントを定期的に受信するために、レイヤー 1 にルール コントラクトを展開する必要があります。
入力
ユーザーの資産がレイヤー 1 からレイヤー 2 に入る場合、ユーザーはレイヤー 1 の資産ロック アクションをトリガーして、2 層ネットワークによる二重支出が発生しないようにする必要があります。ロックされたアセットはアセット ロック証明書を生成し、Layer2 で検証された後にアセットのエントリを実現します。 Layer1 が十分な利便性とセキュリティを備えていると仮定すると、資産ロック証明書の生成と内容の信頼性については疑いの余地がありません。したがって、この操作の鍵は、レイヤー 1 での資産ロックの証明がレイヤー 2 でどのように合意に達するかです。
支払いチャネル/状態チャネルなどのポイントツーポイント トランザクションのレイヤー 2 プロトコルの場合、コンセンサスは 2 当事者または限られた数の当事者に限定されます (マルチホップで接続されるより多くの参加者は、基本的に 2 当事者のコンセンサスの組み合わせです) ）、参加者は喜んで実装します。さらなるビジネスは、相手方の資産ロックの証明に関して合意に達したことを証明することです。
Plasma などの多対多トランザクションのレイヤー 2 プロトコルの場合、すべての参加者が特定の資産ロック証明書に署名して全員に通知しない限り、全員がアクションに関して合意に達したことを確認することは不可能です。この時点で、次善の策は、レイヤー 2 のオペレーターに資産ロック証明書に署名して、アクションがレイヤー 2 で合意に達したことを宣言させることです。明らかに、一部の参加者がこの動作を承認しない状況があり、参加者は終了アクションを実行してコンセンサスエリアから離れるか、オペレーターの署名を調停のためにレイヤー 1 に送信できます。同時に、オペレーターがユーザーの資産ロック証明書を意図的または意図せずに無視し、署名せずにレイヤー 2 にブロードキャストする場合もありますが、このとき、ユーザーは終了アクションも実行できる必要があります。最終的に残った参加者は、ロックプルーフに異論がなかった、つまり、レイヤー 1 セキュリティと一致する合意に達したことを示しました。
状態遷移
Layer2 ユーザーのすべてのトランザクションは、Layer2 の全体的な状態の正しい移行につながる必要があります。このステップには 3 つの重要な動作が含まれます。それは、各トランザクションの発生に関して合意に達したかどうか、各トランザクションの結果について合意に達したかどうか、およびその合意が Layer1 によって監視されているかどうかです。
参加段階と同様に、当事者がコンセンサスを受け入れるかどうかは、他のすべての当事者による自身の承認、またはオペレーターによる自身の承認に依存します。ピアツーピア トランザクションのレイヤー 2 は、カウンターパーティの署名を取得し、その署名がセットアップ フェーズでビジネス ルールに準拠していることを確認するだけで済みます。多対多トランザクションのレイヤー 2 の場合、オペレーターはコンセンサス結果を提出し、コンセンサス結果の概要をコミットメントとしてレイヤー 1 に提出して、レイヤー 1 によって動作が監視および調停されるようにする必要があります。
やめる
やめる
Layer2 の出口メカニズムは非常に複雑であり、多くの種類があります。しかし、その本質は、終了者が資産の状態とその証拠を Layer1 に送信し、事前に決定されたルールと Layer1 によって承認された状態のコミットメントの検証を通じて資産のロックを解除することです。終了プロセスは、到達したルールとステータスコミットメントに依存しており、その後のチャレンジフェーズと応答フェーズの影響を受けます。それ自体の重要なポイントは、終了順序と終了の即時性です。
レイヤ 2 コンセンサス結果とレイヤ 1 コミットメントに固定されたレイヤ 2 を承認するためにオペレータを導入する必要があるプロトコルの場合、オペレータによって与えられたコンセンサス結果が間違っていることを証明できない状況が常に存在します。したがって、誠実なユーザーが最初に終了することを保証するために、公正な終了命令が必要です。ただし、退出の順序が導入されるのは、誰かが「正直」であることを証明できないからこそです。したがって、ここでの正直なユーザー優先退出とは、すべての正直なユーザーが常にオペレーターの行動に常に注意を払わなければならないことを意味します。 is out of order すぐにログアウトを開始し、その後、ユーザーのログアウト ステータスが位置する時点の順序に従って順次ログアウトします。
ユーザーが送信した終了アクションに含まれるアセットは、他のユーザーのアセットに関連している可能性があります。レイヤー 1 は、ユーザーが送信した終了アクションが対応するアセットの最終状態であるかどうかを判断できないことが多く、他のユーザーのチャレンジを待つ必要があります。アクション。チャレンジの流れによって、終了アクションの即時性が決まります。理論的には、Layer1 がアクションが対応するアセットの最終状態であると判断できれば、アセットを直ちに終了できます。たとえば、オペレータは、Layer1 で現在のユーザーの合計資金残高以上の資金を抵当に入れ、状態空間コミットメントが Layer1 に送信されるたびに、現在の残高の証明を各ユーザーに送信する必要があります。ユーザーは、最新のコミットに対するチャレンジを待たずに、即時引き出しリクエストを送信できます。
課題と対応
チャレンジと応答は、レイヤー 2 のアービターとしての役割を利用して、レイヤー 1 で行われます。対応するチャレンジ コンテンツは、レイヤー 2 コンセンサス状態のコミットメントや終了状態に対するユーザーの要求を含む、レイヤー 1 で発生するレイヤー 2 に関連するすべてのトランザクションです。
コンセンサス状態コミットメントへのチャレンジは、オペレータが Layer1 に送信したコンセンサス結果にチャレンジャーが同意しないことを意味します。この不一致は、チャレンジャーが異なる状態結果を取得したか、チャレンジャーが取得するのに十分なデータを取得できないことに起因します。対応するステータス結果。最初のケースでは、挑戦者は新たなコミットメントを提出し、その正しさを証明するのに十分な証拠を提出することができます。 2 番目のケースでは、挑戦者はデータ申請を提出し、オペレーターに完全なデータの開示を要求できます。
結論は
結論は
このフレームワークは、レイヤー 2 トランザクション ビジネス プロセスから開始して、ローカル コンセンサス レイヤ 2 とグローバル コンセンサス レイヤ 1 の間の資産転送に必要な手順を分析します。 Layer2 のセキュリティを確保するには、最初の Layer2 が合意に達することができる必要があり、2 番目の Layer2 の合意結果が Layer1 によって受け入れられる必要があることを指摘します。
ポイントツーポイント トランザクションのレイヤー 2 プロトコルの場合、合意に達するには、両当事者が合意のための署名を交換するだけで済みます。多対多トランザクションの Layer2 プロトコルの場合、コンセンサスに達するために Operator の役割を導入する必要があり、Operator は将来の参照のためにコンセンサス結果の概要を Layer1 に送信します。また、Layer2 オペレーターの数はプロセスに本質的な影響を与えないため、Layer2 はオペレーターが集中ノードであるか分散ノードであるかを気にしないこともわかります。また、Layer2 の合意範囲は Layer1 よりも常に小さいため、Layer2 がどのような合意形式（インセンティブ形式を含む）を採用しても、その合意結果を Layer1 が無条件に受け入れることはできません。したがって、レイヤー 2 の合意に達する方法は、レイヤー 2 のセキュリティの決定的な要素ではありません。
したがって、レイヤー 2 プロトコルのタイプに関係なく、コンセンサス結果がレイヤー 1 によって受け入れられる場合は、チャレンジ/レスポンス プロセスを経る必要があります。チャレンジ/レスポンス プロセスは、レイヤー 1 の帯域幅、終了順序、および高額な料金によって制限されます。これは、ほとんどのユーザーにとって非常に高いしきい値です。しかし、これはユーザー資産の引き出しの即時性が保証できないことを意味するものではなく、レイヤー 2 に保持されているユーザーの資産のレイヤー 1 に対するオペレーターの 100% 資産抵当権を通じて、リアルタイムのユーザー出口を実現できます。
ユーザー エクスペリエンスの観点から見ると、チャレンジとレスポンスのプロセスは大惨事であり、すべてのユーザーが最新の状態の変化に注意を払う必要があります。チャレンジとレスポンスのプロセスをエージェントに委任しても、リスクがエージェントの信頼性に移されるため、セキュリティは向上しません。妥協的な解決策は、レイヤー 2 の特性とポイントツーポイント トランザクションおよび多対多トランザクションを組み合わせ、オペレーターに十分な資産抵当を提供させ、レイヤー 2 でのユーザーの状態遷移に対する資産出口保証を提供することです。このようにして、ユーザーはオプトアウトすると、チャレンジ/レスポンス プロセスを経ることなく、すぐにログアウトできます。もう 1 つの方法は、ユーザーが Layer2 に転送された資産のセキュリティを放棄し、オペレーターに信頼を与え、オペレーターがすべての状態移行と資産終了の認証作業を完了することです。これら 2 つのプロトコルが将来のレイヤ 2 開発の焦点になると考えられています。
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