簡単に言うと
レイヤ 1 (第 1 層) は、ビットコイン、BNB チェーン、イーサリアムなどの基盤となるネットワークとその基盤となるインフラストラクチャを指します。レイヤ 1 ブロックチェーンは、別のネットワークを必要とせずにトランザクションを認証し、完了させることができます。ビットコインで見たように、レイヤー 1 ネットワークのスケーラビリティを向上させることは非常に困難です。したがって、開発者は、セキュリティとコンセンサスを確保するために、レイヤー 1 ネットワークに基づいてレイヤー 2 プロトコルを作成するソリューションを考案しました。ビットコインのライトニング ネットワークは、ユーザーがメイン チェーンに記録する前に自由にトランザクションを実行できるようにするレイヤー 2 プロトコルの一例です。
導入
レイヤー 1 とレイヤー 2 は、さまざまなブロックチェーン、プロジェクト、開発ツールのアーキテクチャを理解するのに役立つ用語です。 Polygon と Ethereum、または Polkadot とそのパラチェーンの関係について疑問に思ったことがある場合は、さまざまなブロックチェーン層について学ぶと役立ちます。
レイヤー1とは何ですか?
レイヤ 1 ネットワークは、ベース ブロックチェーンの別名です。 BNB スマート チェーン (BNB)、イーサリアム (ETH)、ビットコイン (BTC)、およびソラナはすべてレイヤー 1 プロトコルであり、これらはエコシステムの主要なネットワークであるため、これらをレイヤー 1 と呼びます。レイヤー 1 とは対照的に、オフチェーン ソリューションとメイン チェーン上に構築されたレイヤー 2 ソリューションがあります。
言い換えれば、プロトコルが独自のブロックチェーン上でトランザクションを処理して完了する場合、プロトコルはレイヤー 1 になります。また、取引手数料の支払いに使用される独自のネイティブ トークンもあります。
レイヤー 1 を展開します
レイヤ 1 ネットワークの一般的な問題は、拡張できないことです。ビットコインやその他の主要なブロックチェーンは、需要が高まる中でトランザクションを処理するのに苦労しています。ビットコインは、大量の計算リソースを必要とする Proof of Work (PoW) コンセンサス メカニズムを使用します。
PoW は分散化とセキュリティを確保しますが、トランザクション量が多すぎると PoW ネットワークが遅くなる傾向もあります。これにより、トランザクションの確認時間が長くなり、手数料が高価になります。
ブロックチェーン開発者は何年にもわたってスケーラビリティ ソリューションに取り組んできましたが、最適な代替案については依然として多くの議論が行われています。レイヤ 1 を拡張するには、次のようなオプションがあります。
1. ブロック サイズを増やし、各ブロックでより多くのトランザクションを処理できるようにします。
2. 今後の Ethereum 2.0 アップデートなどで、使用されるコンセンサス メカニズムを変更します。
3. シャーディングを実装します。データベースパーティションの一種。
レイヤ 1 の改善には多くの作業が必要です。多くの場合、すべてのネットワーク ユーザーが変更に同意するわけではありません。これは、2017 年にビットコインとビットコイン キャッシュで起こったように、コミュニティの分裂やハードフォークにつながる可能性があります。
セグウィット
レイヤ 1 スケーリングのソリューションの例は、ビットコインの SegWit (セグメント化された監視) です。このプロトコルは、ブロック データの編成方法を変更することでビットコインのスループットを向上させました (デジタル署名はトランザクション入力の一部ではなくなりました)。この変更により、ネットワークのセキュリティに影響を与えることなく、ブロックごとのトランザクション用にさらに多くのスペースが解放されました。 SegWit は、下位互換性のあるソフト フォークを介して実装されました。言い換えれば、SegWit を更新しないビットコイン ノードでもトランザクションを処理できます。
シャーディングレイヤーとは何ですか?
シャーディングは、トランザクション スループットを向上させるために使用される一般的なレイヤー 1 スケーリング ソリューションです。この手法は、ブロックチェーン分散台帳に適用できるデータベース分割の一種です。ネットワークとノードは、ワークロードを分散してトランザクション速度を向上させるために、さまざまなセグメントに分割されています。各シャードはネットワーク全体のアクティビティのサブセットを管理します。つまり、シャードには個別のトランザクション、ノード、ブロックが存在します。
シャーディングを使用すると、各ノードがブロックチェーン全体の完全なコピーを維持する必要がなくなります。代わりに、各ノードは完了した作業をメイン チェーンに報告し、アドレス バランスやその他の主要なメトリクスを含むローカル データ状態を共有します。
レイヤー 1 とレイヤー 2 を比較する
イノベーションに関しては、レイヤー 1 ですべてを解決できるわけではありません。技術的な限界により、特定の変更をメインのブロックチェーン ネットワークに実装するのは困難またはほぼ不可能です。たとえば、イーサリアムはプルーフ・オブ・ステーク（PoS）にアップグレードしていますが、このプロセスが完了するまでに何年もかかりました。
一部のユースケースは、スケーラビリティの問題により、レイヤー 1 では動作しません。実際のブロックチェーン ゲームでは、トランザクション時間が長いため、ビットコイン ネットワークを使用できません。ただし、ゲームでは引き続きレイヤー 1 セキュリティと分散化を使用する必要がある場合があります。レイヤー 2 ソリューションを備えたネットワーク上にゲームを構築するのが最善です。
ライトニングネットワーク
レイヤ 2 ソリューションはレイヤ 1 上に構築され、トランザクションを完了するためにそれに依存します。有名な例としてはライトニングネットワークがあります。トラフィックが多いと、ビットコイン ネットワークでのトランザクションの処理に数時間かかることがあります。ライトニングネットワークを使用すると、ユーザーはメインチェーンからビットコインで迅速に支払いを行うことができ、最終的な残高はメインチェーンに報告されます。これは基本的に全員のトランザクションを 1 つの最終レコードにバンドルし、時間とリソースを節約します。
レイヤー1ブロックチェーンの例
レイヤ 1 が何であるかを理解したところで、いくつかの例を見てみましょう。多くの独自のサポート機能とアプリケーションを備えたレイヤー 1 ブロックチェーンが多数あります。ビットコインとイーサリアムだけではなく、各ネットワークには、分散化、セキュリティ、スケーラビリティというブロックチェーン技術の 3 つの最大の問題を解決するためのさまざまなソリューションがあります。
エルロンド
Elrond は 2018 年に設立されたレイヤー 1 ネットワークで、シャーディングを使用してネットワークのパフォーマンスとスケーラビリティを向上させます。 Elrond ブロックチェーンは、1 秒あたり 100,000 件を超えるトランザクション (TPS) を処理できます。その 2 つの主な独自機能は、Proof of Security (SPoS) コンセンサス プロトコルと適応型状態割り当てです。
シャーディングの適応は、ネットワークがユーザーを失ったり獲得したりするときに、シャードの分割とシャードのマージを通じて行われます。ネットワークの状態やトランザクションを含む、ネットワークのアーキテクチャ全体が分解されます。バリデーターはシャード間を移動することもできるため、シャードが悪意を持って乗っ取られるリスクが軽減されます。
Elrond のネイティブ トークン EGLD は、取引手数料、DApp の展開、およびネットワークの検証メカニズムへの参加に対するユーザーへの報酬に使用されます。さらに、Elrond ネットワークは、PoS メカニズムよりも多くの CO2 をオフセットするため、カーボン ネガティブとして認定されています。
調和
Harmony は、シャーディングをサポートする効率的な Proof of Stake (EPoS) レイヤー 1 ネットワークです。ブロックチェーンのメイン ネットワークには 4 つのシャードがあり、それぞれが新しいブロックを並行して作成および検証します。シャードはこれを独自のペースで実行できます。つまり、すべてのブロックの高さが異なる場合があります。
Harmony は現在、開発者とユーザーを引き付けるために「クロスチェーン ファイナンス」戦略を採用しています。イーサリアム (ETH) とビットコインとのトラストレス ブリッジは重要な役割を果たし、ユーザーが通常のブリッジの保管リスクなしでトークンを交換できるようにします。 Harmony のビジョンは、分散型自律組織 (DAO) とゼロ知識証明に基づいて Web3 を拡張することです。
DeFi（分散型金融）の将来はマルチチェーンおよびクロスチェーンプラットフォームに基づいているようで、ハーモニーのブリッジサービスはユーザーにとって魅力的なものとなっています。 NFT インフラストラクチャ、DAO ツール、プロトコル間のブリッジは重要な領域です。
Harmony のネイティブ トークンは ONE で、ネットワーク取引手数料の支払いに使用されます。ハーモニーのコンセンサスとガバナンスメカニズムに参加するために賭けることもできます。これにより、成功したバリデーターはブロック報酬と取引手数料を受け取ることができます。
額
Celo は、2017 年に Go Ethereum (Geth) から分岐したレイヤー 1 ネットワークです。ただし、PoS や個別のアドレス指定システムの実装など、いくつかの重要な変更が加えられています。 Celo Web3 エコシステムには DeFi、NFT、決済ソリューションが含まれており、1 億件を超えるトランザクションが確認されています。 Celo では、誰でも電話番号または電子メール アドレスを公開キーとして使用できます。このブロックチェーンは標準的なコンピューターで簡単に実行でき、特別なハードウェアは必要ありません。
Celo の主要なトークンは CELO で、トランザクション、セキュリティ、報酬のための標準ユーティリティ トークンです。 Celo ネットワークにはステーブルコイン cUSD、cEUR、cREAL もあります。これらはユーザーによって作成され、そのペグは MakerDAO の DAI と同様のメカニズムによって維持されます。さらに、Celo ステーブルコインで行われた取引は、他の Celo 資産で決済できます。
CELO のアドレス システムとステーブルコインは、暗号通貨をよりアクセスしやすくし、導入を促進することを目的としています。仮想通貨市場の不安定さと初心者にとっての難しさは、多くの人を落胆させる可能性があります。
トールチェーン
THORChain は、クロスチェーンのパーミッションレス分散型取引所 (DEX) です。 Cosmos SDK を使用して構築されたレイヤー 1 ネットワークです。また、Tendermint コンセンサス メカニズムを使用してトランザクションを検証します。 THORChain の主な目標は、資産のペギングやラッピングを必要とせずに、分散型クロスチェーン流動性を実現することです。マルチチェーン投資家にとって、アンカリングとバンドリングはプロセスにさらなるリスクをもたらします。
事実上、THORChain は入金と出金を追跡するボールト マネージャーとして機能します。これは、分散型流動性を生み出し、集中型仲介業者を排除するのに役立ちます。 RUNE は THORChain のネイティブ トークンであり、ガバナンス、セキュリティ、認証だけでなく取引手数料の支払いにも使用されます。
THORChain の Automated Market Maker (AMM) モデルは RUNE をベースペアとして使用します。つまり、RUNE を他のサポートされている資産と交換できることを意味します。ある意味、このプロジェクトはクロスチェーンのUniswapのように機能し、RUNEを決済資産として流動性プールを支援します。
カバ
Kava は、Cosmos の速度と相互運用性と Ethereum 開発者サポートを組み合わせたレイヤー 1 ブロックチェーンです。 「共同チェーン」アーキテクチャを使用する Kava Network は、EVM 開発環境と Cosmos SDK 開発環境の両方に個別のブロックチェーンを備えています。 Cosmos 共同チェーンでの IBC サポートと併せて、開発者は Cosmos と Ethereum のエコシステム間でシームレスに対話する分散型アプリケーションを展開できます。
Kava は Tendermint PoS コンセンサス メカニズムを使用し、EVM コチェーン上のアプリケーションに強力なスケーラビリティを提供します。 KavaDAO の資金提供を受けている Kava Network には、採用に基づいて各共同チェーンの上位 100 プロジェクトに報酬を与えるオープンなオンチェーン開発者インセンティブもあります。
Kavaには、KAVAと呼ばれるネイティブガバナンスおよびユーティリティトークンと、USDXと呼ばれる米ドルに固定されたステーブルコインがあります。 KAVA は取引手数料の支払いに使用され、ネットワークのコンセンサスを形成するためにバリデーターによって賭けられます。ユーザーは、ステークした KAVA をバリデーターに委任して、生成された KAVA の一部を獲得することができます。利害関係者と検証者は、ネットワークのパラメーターを決定するガバナンス提案に投票することもできます。
IoTeX
IoTeX は、ブロックチェーンとモノのインターネットの組み合わせに重点を置いて 2017 年に設立されたレイヤー 1 ネットワークです。これにより、ユーザーは自分のデバイスが生成するデータを制御できるようになり、「マシン駆動の DApps、コンテンツ、およびサービス」が可能になります。個人情報は貴重であり、ブロックチェーンを通じて管理することで、安全な所有権を確保できます。
IoTeX のハードウェアとソフトウェアの組み合わせは、ユーザー エクスペリエンスを犠牲にすることなくプライバシーとデータを制御できる新しいソリューションを提供します。ユーザーが実世界のデータからデジタル資産を獲得できるシステムは、MachineFi と呼ばれます。
IoTeX は、Ucam と Pebble Tracker という 2 つの注目すべきハードウェア製品をリリースしました。 Ucam は、ユーザーがどこからでも完全なプライバシーを保って自宅を監視できる高度なホーム セキュリティ カメラです。 Pebble Tracker は、4G サポートと追跡および追跡機能を備えたスマート GPS です。 GPS データだけでなく、温度、湿度、空気の質などのリアルタイムの環境データも追跡します。
ブロックチェーン アーキテクチャの観点から見ると、IoTeX にはその上にいくつかのレイヤー 2 プロトコルが構築されています。このブロックチェーンは、IoTeX を完全に使用してカスタム ネットワークを作成するためのツールを提供します。これらのチェーンは、IoTeX を介して相互に対話し、情報を共有することもできます。開発者は、IoT デバイスの特定のニーズを満たす新しい子チェーンを簡単に作成できます。 IoTeX の通貨は IOTX で、取引手数料、ステーキング、ガバナンス、ネットワーク検証に使用されます。
まとめ
今日のブロックチェーン エコシステムにはレイヤー 1 ネットワークとレイヤー 2 プロトコルがあります。これら 2 つの概念は混同されやすいですが、中心となる基盤を理解すれば、全体の構造とアーキテクチャを理解するのが容易になります。この知識は、新しいブロックチェーン プロジェクトを調査する場合、特にネットワークの相互運用性やクロスチェーン ソリューションに焦点を当てている場合に役立ちます。