イーサリアムの拡大が差し迫っているが、レイヤー2は流れを変えることができるだろうか？
編集者注: この記事は以下から引用しましたクリプトバレーライブ (ID:cryptovalley)編集者注: この記事は以下から引用しました
クリプトバレーライブ (ID:cryptovalley)
、著者：ミカ・ホンカサル、翻訳：lily、Odailyによる許可を得て転載。
トランザクションはコンセンサスに参加しているすべてのノードで処理する必要があるため、ブロックチェーンのトランザクション スループットを向上させることは困難な作業です。
イーサリアムの拡張性は限られており、取引手数料は常に上昇しています。ユーザーは、一般的に使用される多くのスマート コントラクトへのアクセスに約 50 ドルを支払うことがよくあります。
トランザクションはコンセンサスに参加しているすべてのノードで処理する必要があるため、ブロックチェーンのトランザクション スループットを向上させることは困難な作業です。
最も有望なレイヤー 2 スケーリング ソリューションは、以前の Plasma 実装の弱点に対処するために開発された ZK Rollup と Optimistic Rollup です。
副題
レイヤ 2 テクノロジーによるブロックチェーンのスケーリング
これは、ブロックチェーン上のデータが非常に冗長であるためです。トランザクションは、ブロックチェーンの維持に参加しているすべてのノードによって処理される必要があり、拡大し続けるトランザクションのデータセットは永久に保存される必要があります。プロセスにおける参入障壁を低く保つことで、ブロックチェーンの分散化が維持されます。
現在、最も一般的に使用されているブロックチェーンはビットコインとイーサリアムです。各ブロックは、1 秒あたりそれぞれ約 5 件と 15 件のトランザクションを処理できます。イーサリアムでは、トランザクションはピアツーピアの支払いだけでなく、通常のトランザクションよりも多くの処理能力を必要とする、より複雑なスマート コントラクトの対話でもあります。
さまざまなノードの実装によると、イーサリアムブロックチェーンのサイズは160GBで、分散型金融商品の需要により最近その成長が加速しています。昨日、ユーザーは取引を処理して保存するために取引手数料として 370 万ドル、インフレ補助金として 450 万ドルを支払いました。ガス価格の上昇により、最も一般的に使用されるスマート コントラクトのインタラクション料金の多くは 5 ～ 50 ドルになり、ユーザーは基本的なインタラクション料金を支払う必要があります。ビットコインの場合、トランザクションあたりの平均手数料は 5 ドル近くです。
副題
ブロックチェーンを拡張する方法
効果的なブロックチェーン スケーリング ソリューションは、ブロックチェーンを維持するノードに大幅なコストを追加することなく、データ ストレージまたはコンピューティング (トランザクション処理) 容量を増やすことができます。"shards"スケーリングを進めるには、飛躍的な改善を可能にするソリューションが必要であることに注意してください。最大容量で実行している場合、イーサリアムで処理されるトランザクションの数は、実際のかなりの経済活動と呼ぶことができるイーサリアムでの活動と比較すると、ごくわずかです。
"Layer 2 "2015年にビットコインのブロックサイズの変更をめぐる注目を集めた議論は、物事の大きな計画の比較的些細な改善にエネルギーが浪費されている好例である。 2 ～ 8 倍の改善は、短期的なプレッシャーを軽減するのに役立つかもしれませんが、すべてのノードに将来のトランザクション処理コストがより高くかかることにもなります。これにより、コンセンサスに参加できる人々のグループが制限され、分散化の度合いが低下します。
最下位層でブロックチェーンをスケーリングするための主な解決策は、すべてのノードのコストを (大幅に) 増加させることではなく、トランザクション検証作業をより小さな部分に分割することです (
）。シャーディングは、NEAR、Ethereum 2.0、Polkadot など、トップのブロックチェーン プロジェクトの規模を表します。ブロックチェーンのグローバルバリデータープールから各シャードのバリデーターをランダムにサンプリングしてローテーションすることにより、結果として得られるセキュリティがバリデータープール全体を使用した場合に近いものであることを示すことができます (現在のアプローチ)。
スケーリング ソリューションの一般的な定義は、一般に、トランザクションを (何らかの方法で) メイン ブロックチェーンにバッチ処理することによってトランザクション処理能力を向上させる、イーサリアムに接続されたシステムを指します。
ただし、相互運用性ソリューションがより一般的になるにつれて、サイドチェーン (または完全に別のブロックチェーン) とレイヤー 2 テクノロジーのより適切な分類は、基礎となるセキュリティ モデルに依存します。サイドチェーンは、アプリケーション固有（分散型スワップチェーンなど）の場合もあれば、汎用であり、独自のセキュリティを担当する場合もあります。レイヤ 2 のセキュリティは、基礎となるブロックチェーン (イーサリアムなど) によってもたらされます。
NEAR や Solana などのレイヤー 1 ブロックチェーンには、ブロック生成を担当する独自のバリデーターがありますが、チェーン間のトークン転送を可能にするイーサリアムへのブリッジが構築されています。 tBTC は事実上、ビットコインをイーサリアムのサイドチェーン (見方によっては、イーサリアムがビットコインのサイドチェーン) にします。
ビットコインの観点から見ると、イーサリアムのバリデーターはユーザーの資金を盗む可能性があります。これは、イーサリアムがビットコインのサイドチェーンである場合、ビットコインはイーサリアムに対してルールを強制できないため、両者には共有セキュリティがないことを意味します。これが、Liquid がビットコインの完全に安全なサイドチェーンとみなされない理由です。Liquid には、ユーザーの資金を盗む可能性のある独自のバリデーターが存在します。
これらのパターンには通常、状態チャネルと非保管サイドチェーン (プラズマとロールアップ) の 2 つの異なるタイプがあります。これらの方法の一般的なパターンはおおよそ次のとおりです。
オフチェーンで行われるスナップショットは、基礎となるブロックチェーン (イーサリアムなど) にコミットされます。
状態チャネル
セキュリティは、参加者 (ノードとユーザー) に正しいデータを送信するよう経済的に奨励することによって、または基盤となるブロックチェーンに完全な (ゼロ知識) 証明を提供することによって保証されます。
副題
状態チャネル
ステート チャネルは支払いチャネルの一般的な形式であり、ビットコインのライトニング ネットワークの基盤となるテクノロジーです。
概念的には、状態チャネルは単純ですが、その設計には固有の制限がいくつかあります。
状態チャネルでは、他のユーザーが古い情報を持って終了しようとした場合に備えて、ユーザー (または信頼できる第三者) がチャネルをオンラインで監視し続ける必要があります。また、開発者にとってこれらのチャネルとの対話は、既存のスマート コントラクト コードを単にデプロイするよりも複雑であるため、スマート コントラクトを簡単に構築するために一般化することもできません。
さらに、国家チャネルは多額の担保を必要とするため、資本効率が非効率です。
副題
プラズマからロールアップへ
おそらく、長期的に見てレイヤー 2 スケーリング ソリューションの中で最も重要なクラスは、非保管サイドチェーンです。これは、分散型金融やその他の Web3 アプリケーションをその上で実行できる可能性があるためです。
ノンカストディアルサイドチェーンの鍵は、ユーザーがサイドチェーンオペレーターを信頼する必要がなく、L1ブロックチェーンよりもはるかに高いパフォーマンス容量でオンチェーンおよびオフチェーンを実行できること、つまり、イーサリアムメインチェーンAssureで取引する場合と同じセキュリティを確保できることです。
元の有望な非カストディアル サイドチェーン設計は Plasma で、これはブロックチェーンをスケーリングする特効薬として数年前に宣伝されました。 Plasma を安全かつユーザーフレンドリーな方法で実装することは複雑であるため、このパターンは人気がなくなりました。
プラズマは単純な前提に基づいて構築されています。プラズマチェーン上のバリデーターが、状態遷移に関する不正確な情報を基盤となるブロックチェーンに提供しようとした場合、つまり、不正確な残高を提供したり、ユーザー資金をオフチェーンに持ち出すことによって、ユーザーはこの情報に異議を唱え、プラズマチェーンに何が起こったのかを示す独自の証拠を構築することができます。トランザクション。
実際には、プラズマは解決する必要がある一連の複雑な問題に遭遇しました。例えば：
データの利用不能 プラズマ チェーンのバリデーターが基礎となるチェーンにデータを公開しながら、トランザクション データを自分自身に保持できる攻撃。これにより、ユーザーは検証者によって提供された情報に異議を唱えるために必要なデータを得ることができなくなります。
オンラインリクエスト。悪意のあるプラズマ チェーン バリデーターが存在した場合に備えて、すべてのユーザーがオンラインを維持し、すべてのトランザクションを監視する必要があります。"大量離脱問題。すべてのユーザーがプラズマ チェーンを終了する必要がある場合、プラズマ チェーン全体の状態を基盤となるブロックチェーンに公開する必要がありますが、イーサリアムの場合、この規模の証明を処理することは事実上不可能です。"プラズマ キャッシュなどの新しいバージョンは既存の問題の解決策を提供しますが、ユーザー資金の安全な流出を確保する上で新たな問題が引き続き発生しています。 2018 年 12 月、BarryWhiteHat という仮名がゼロ知識証明の形でこの問題の解決策を提供しました。
ZK ロールアップでは、サイドチェーンバリデーター (
リピータ
) 多くのトランザクションを収集、またはロールアウトして、行われたすべてのトランザクションが有効であることを示す簡潔な zk 証明を生成します。その後、証明はイーサリアム チェーン上で公開されます。
このアプローチにより、ユーザーがプラズマ チェーンを安全に終了できるようにするための複雑さが完全に回避されます。ただし、このアプローチには一般的に次の 2 つの欠点もあります。
イーサリアム チェーン上で発行される zk-proof のサイズは大きいため、zk-Rollups はプラズマと比較して最大のトランザクション スループットを犠牲にします。
一般的な方法でスマート コントラクトを強制するための簡潔な zk-proof を構築することは困難です。現時点では、ZK ロールアップはトークン転送などの特定の操作に限定されていますが、分散型取引所の Loopring はすでにメイン ネットワーク上で立ち上げられており、ZK ロールアップ上に構築されています。
オプティミスティック ロールアップは Plasma に似ていますが、すべてのトランザクション データがオンチェーンで提供される必要がある点が異なります。つまり、Plasma よりも多くのトランザクション データが基盤となるブロックチェーンに提供され、誰でもトランザクションの有効性証明を構築できるようになります。具体的には、オプティミスティック ロールアップ サイドチェーン全体の状態を再構築するには、十分なデータをイーサリアム チェーンに公開する必要があります。"Layer 1"このアプローチでは、ZK ロールアップと比較して、より多くのデータをオンチェーンで公開する必要があるため、(スマート コントラクトの) トランザクション処理がさらに大幅に犠牲になりますが、Optimism のアプローチでは、スマート コントラクトの柔軟性とイーサリアム マシン互換性との仮想統合が可能になります。
欠点として、オプティミスティック ロールアップでは、ユーザーが無効な状態遷移に異議を申し立てるのに十分な時間を確保するために、1 ～ 2 週間 (実装に応じて) の異議申し立て期間が必要です。撤退プロセスを迅速化する解決策は、ユーザーがサイドチェーン保有のリスクを軽減できる撤退市場を作成することです。
ブロックチェーンは、特定のアプリケーションのチェーン間でメッセージを転送する方法としてのパターンです。
これがコスモスのデザインの背後にあるアイデアです。アプリケーションは、ベース レイヤに比べて、ベース レイヤのセキュリティにとって寄生虫として非常に価値のあるものになる可能性があるという考えです。アプリケーション (ステーブルコイン、予測市場など) によって支払われる料金は、それらが促進する価値の移転に必ずしも比例するわけではなく、これらのアプリケーションは基盤となるブロックチェーンよりも価値が高くなり、たとえばイーサリアムがアプリケーションのセキュリティの弱点となる可能性があります。
これにより、ユーザー エクスペリエンスに関してさらなるハードルが生じます。サイドチェーンのエコシステムでは、ユーザーは対話する各サイドチェーン (およびそのオペレーター) のセキュリティを独立して信頼する必要があります。
副題
実際に機能するでしょうか (そしてどの程度うまく機能しますか?)
状態チャネルは、一部のアプリケーションのトランザクションの処理において役割を果たす可能性が高くなります。たとえば、Graph Protocol は、データベース インデックス サービス向けにステート チャネル支払いを実装することを計画しています。また、ステート チャネルは、条件付き支払いのための単純なルールもエンコードできるほど柔軟です。
特定のアプリケーションチェーンでは、SKALEは年末までにローンチする予定で、特定のアプリケーションチェーンをイーサリアムと相互運用可能にする予定です。さらに、NEAR プロトコルと Solana へのブリッジは、エコシステム全体にさらなるスケーラビリティをもたらすことを約束しますが、どちらもイーサリアムの競合相手とみなされる可能性があります。"このような場合、アプリケーションはイーサリアムを超えてその機能を拡張でき、エコシステムの単一チェーンへの依存度が低下する可能性があります。たとえば、NEAR の予測市場プロトコルである Flux Market は、MakerDAO の分散型ステーブルコイン DAI で賭け市場を提供します。"PIG "ZK ロールアップとオプティミスティック ロールアップはどちらも、アプリケーションをイーサリアム エコシステムにテザリングするためのソリューションです。これは、それらがイーサリアム エコシステム上に構築されており、セキュリティのためにイーサリアムに依存しているためです。たとえば、ZK Rollups をベースに構築された分散型取引所 Loopring は、7 月に 1,760 万ドルの取引量 (市場シェア 0.4%) を処理しました。
Optimistic Rollups を開発する最も有名なチームは、Optimism 以前の Plasma Group です。名前が示すように、以前は Plasma の実装に取り組んでいました。 2020年1月、チームはParadigmとIDEOからベンチャー資金で350万ドルを調達した。オプティミスティック ロールアップは、相互トランザクション用の Uniswap のバージョンである Unipig を使用してイーサリアム テストネットで実証されました。
ユニ」と
トークン。
これらの各ソリューションについて、残る大きな問題は、構成可能性です。イーサリアムでは、スマート コントラクトは互いに同期的に呼び出すことができます。構成可能性の欠如により、ロールアップ チェーンをオン/オフすることで入金と出金に摩擦が生じるため、エンド ユーザー エクスペリエンスが変化します。
これは、今日の Web3 ユーザー エクスペリエンスの最良の部分の 1 つである、ユーザーがメタマスクを 1 回クリックするだけですべてのアプリを操作できることとはまったく対照的です。
スケーラビリティが低い場合でも、アプリケーションが独自のサイドチェーンにデプロイされる場合、Optimistic Rollups は依然として 10 ～ 30 倍のトランザクション処理能力を提供します。これにより、イーサリアムには十分な余裕が与えられるはずです。 Ethereum 2.0 は、データを公開するためのより多くの余地を提供するため、これらのスケーラビリティ ソリューションに役立ちます。
