まとめ
(ビットコイン、バイナンスチェーン、イーサリアムなど)、およびこれらのネットワークのインフラストラクチャ。レイヤ 1 ブロックチェーンは、他のネットワークの参加なしにトランザクションを検証して完了できます。ビットコインが証明しているように、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。この問題を解決するために、開発者は、レイヤー 1 ネットワークのセキュリティとコンセンサスに基づいて動作するレイヤー 2 プロトコルを作成しました。ビットコインのライトニング ネットワークは、レイヤー 2 プロトコルの典型的な例です。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にトランザクションを書き込む前に無料でトランザクションを実行できます。
導入
レイヤー 1 とレイヤー 2 という用語は、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ちます。 Polygon と Ethereum の間、または Polkadot とそのパラチェーンの間の関係が何なのか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を理解することが謎を解くのに役立ちます。
レイヤー1とは何ですか?
レイヤ 1 ネットワークは、基盤となるブロックチェーンの別名です。 Binance Smart Chain (BNB)、Ethereum (ETH)、Bitcoin (BTC)、および Solana はすべてレイヤー 1 プロトコルです。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、私たちはそれらをレイヤー 1 と呼びます。対照的に、オフチェーン ソリューションとレイヤー 2 ソリューションはどちらもメイン チェーン上に構築されます。
言い換えれば、レイヤー 1 プロトコルは、トランザクション手数料を支払うために独自のネイティブ トークンを持ち込んで、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ことができます。
レイヤ1拡張
レイヤ 1 ネットワークは一般に、その容量を拡張することが困難です。トランザクション需要の増大に直面して、ビットコインやその他の大規模ブロックチェーンはトランザクションをより高速に処理しようとしています。ビットコインで使用されるプルーフ・オブ・ワーク（PoW）コンセンサス・メカニズムは、大量のコンピューティング・リソースを必要とします。
PoW では分散化とセキュリティの両方が考慮されていますが、トランザクションのピーク期間中は依然としてネットワーク速度が低下し、その結果トランザクションの確認時間が長くなり、料金が高くなります。
ブロックチェーン開発者は何年も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まだ合意していません。レイヤ 1 拡張のオプションには次のものがあります。
1. 各ブロックがより多くのトランザクションを処理できるように、ブロック サイズを拡張します。
2. コンセンサスメカニズムを変更します。次期イーサリアム 2.0 バージョンでは、このソリューションが採用されています。
3. シャーディングを実装し、データベースを分割します。
レイヤ 1 の改善には多大な労力が必要です。多くの場合、すべてのインターネット ユーザーがそのような変更に同意するわけではありません。そうすると、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。 2017 年にビットコインがビットコイン キャッシュに分割されたのはハードフォークの結果でした。
隔離された証人 (SegWit)
ビットコインの SegWit (Segregated Witness) は、レイヤー 1 スケーリング ソリューションの一例です。 Segwit は、ブロック データの編成方法を変更する (トランザクション データからデジタル署名を削除する) ことにより、ビットコインのスループットを向上させます。これにより、ブロック スペースが解放され、ネットワークのセキュリティを損なうことなく、ブロックごとにより多くのトランザクションを処理できるようになります。 Segwit は、逆互換性のあるソフト フォークを介して実装されます。これは、Segregated Witness (SegWit) を含めるように更新されていないビットコイン ノードでもトランザクションを処理できることを意味します。
レイヤー 1 シャーディングとは何ですか?
シャーディングは、トランザクションのスループットを向上させるために使用でき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。これは、ブロックチェーンの分散台帳に適用できるデータベース分割技術です。ネットワークとその上のノードは、ワークロードを均等に分散してトランザクション速度を向上させるために、さまざまなシャード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一部を処理します。つまり、各シャードには独自のトランザクション、独自のノード、および独自の独立したブロックがあります。
シャーディング後は、ブロックチェーンの完全なコピーを各ノードに保持する必要はありません。各ノードは完了した作業をメイン チェーンに書き込み、アドレス バランスやその他の重要なパラメーターを含むローカル データをリアルタイムで共有します。
レイヤ 1 とレイヤ 2 の比較
レイヤ 1 には克服できないボトルネックがいくつかあります。技術的な制限により、ブロックチェーンのメインネットに特定の変更を実装すること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) システムへの移行過程にありますが、プロセス全体には数年かかりました。
レイヤ 1 自体は、スケーラビリティの問題により、一部のユースケースには適していません。ビットコインネットワーク上のトランザクションプロセスには非常に長い時間がかかるため、ネットワーク上でブロックチェーンゲームを実行することは事実上不可能です。ただし、ゲーム開発者は依然としてレイヤー 1 のセキュリティと分散型特性を利用したいと考えるかもしれません。その場合、最善の方法は、このネットワーク上にレイヤー 2 ソリューションを構築することです。
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 上に構築されており、トランザクションを完了するためにレイヤ 1 に依存します。ライトニングネットワークは有名な例です。トラフィックのピーク時には、ビットコイン ネットワーク上でトランザクションが完了するまで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 チェーンでビットコインを使用して迅速な支払いを行い、後で残高をメイン チェーンに送信できます。これにより、全員のトランザクションが 1 つの最終レコードに集約され、時間とリソースが節約されます。
レイヤ 1 ブロックチェーンの例
レイヤ 1 が何であるかを説明しました。次に、いくつかの例を見てみましょう。レイヤ 1 ブロックチェーンには多くの種類があります。多くのブロックチェーンは独自のユースケースをサポートしています。すべてのブロックチェーンがビットコインやイーサリアムと似ているわけではありません。ブロックチェーンの三角問題を解決し、セキュリティ、分散化、スケーラビリティの間で適切なバランスを実現するために、各ネットワークには独自のソリューション セットがあります。
エルロンド
Elrond は 2018 年に作成されたレイヤー 1 ネットワークです。ネットワークはシャーディング テクノロジーを使用して、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を処理できます。 Security Proof of Stake (SPoS) コンセンサス プロトコルとアダプティブ ステート シャーディングは、その 2 つのユニークな機能です。
適応状態シャーディングとは、ネットワーク ユーザーの増加または減少に応じてシャードを分割または結合することを指します。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断片化されます。悪意によるシャードの乗っ取りのリスクを軽減するために、バリデーターも異なるシャードに割り当てられます。
Elrond のネイティブ トークン EGLD は、取引手数料の決済、DApps の展開、ネットワークの検証メカニズムに参加するユーザーへの報酬の提供に使用されます。同時に、Elrond ネットワークは二酸化炭素排出量マイナス認定を取得しており、相殺される二酸化炭素の量は PoS メカニズムの排出量を超えています。
調和
Harmony は、Effective Proof of Stake (EPoS) とシャーディング テクノロジーを使用したレイヤー 1 ネットワークです。ブロックチェーンのメインネットには 4 つのシャードがあり、新しいブロックの作成と検証が同時に行われます。各シャードは、ブロックの高さが異なり、独自の速度で実行されます。
現在、Harmony は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」戦略を実行しています。イーサリアムとビットコインを接続するトラストレスクロスチェーンブリッジにより、ユーザーはブリッジにありがちな保管リスクなしでトークンを引き換えることができ、ハーモニーの戦略において重要な役割を果たしています。 Harmony は、Web3 を拡張するという中核となるビジョンを達成するために、分散型自律組織 (DAO) とゼロ知識証明に依存しています。
マルチチェーンとクロスチェーンは、DeFi (分散型金融) の将来の発展方向であると思われ、ハーモニーのブリッジング サービスがユーザーにとってより魅力的なものになっています。代替不可能なトークン インフラストラクチャ、DAO ツール、およびプロトコル間のブリッジングは、Harmony の重点分野です。
そのネイティブ トークン ONE は、ネットワーク取引手数料の支払いに使用されます。ユーザーは、Harmony のコンセンサス メカニズムとガバナンスに参加するためにトークンを誓約することもできます。参加に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ります。
額
Celo は、2017 年の Go Ethereum フォークから生まれたレイヤー 1 ネットワークです。フォークの後、ネットワークには、PoS の実装や一意のアドレス システムの有効化など、いくつかの大きな変更が加えられました。 Celo Web3 エコシステムには、分散型金融、代替不可能なトークン、支払いソリューションが含まれています。このネットワークでは 1 億件以上の取引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。ブロックチェーンを実行するために特別なハードウェアは必要なく、標準的なコンピューターで簡単に処理できます。
Celo のメイン トークンである CELO は、セキュリティ、トランザクション、報酬に使用される標準ユーティリティ トークンです。このネットワークでは、cUSD、cEUR、および cREAL もステーブルコインとして使用されます。これらのトークンはユーザーによって生成され、MakerDAO の DAI トークンと同様の安定したペグを持っています。さらに、Celo ステーブルコインを使用して行われた取引は、他の Celo 資産を使用して支払うことができます。
暗号通貨市場へのボラティリティと参入の難しさは多くの人々を躊躇させるでしょう。Celo がアドレス システムとステーブルコインを使用する目的は、利便性を向上させ、それによって暗号通貨を促進することです。
トールチェーン
THORChain は、クロスチェーンの許可不要の分散型取引プラットフォーム (DEX) です。このレイヤー 1 ネットワークは Cosmos SDK を使用して構築され、Tendermint コンセンサス メカニズムを通じてトランザクションを検証します。 THORChainの主な目標は、分散型クロスチェーン流動性を実現し、資産ペギングやパッケージングのプロセスを排除し、クロスチェーン投資家が両方によってもたらされる追加リスクを負担する必要がないようにすることです。
運用中、THORChainはボールト管理者の役割を果たし、アクセスと引き出しを監視することで分散型流動性を創出し、集中型仲介業者を排除します。 RUNE は THORChain のネイティブ トークンであり、取引手数料の支払い、ガバナンスへの参加、取引の検証、ネットワーク セキュリティの保護に使用されます。
THORChain の Automated Market Maker (AMM) モデルは基本通貨として RUNE を使用しており、ユーザーは RUNE を使用して他のサポートされている資産と交換できます。プロジェクトの運営は、クロスチェーンの RUNE とある程度似ており、プロジェクト内の流動性プールの決済資産および安全資産として機能します。
カバ
Kava は、Cosmos の速度と相互運用性と Ethereum の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。 Kava ネットワークは「共通チェーン」アーキテクチャを使用しており、EVM 開発環境と Cosmos SDK 開発環境に異なるチェーンを提供することが特徴です。 Cosmos 共通チェーンでの IBC サポートにより、開発者が展開した分散アプリケーションは Cosmos と Ethereum のエコシステム間でシームレスに実行できます。
Kava は、Tendermint PoS コンセンサス メカニズムを使用して、EVM 共通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。 Kava Network は KavaDAO によって資金提供されており、ネットワークの公開オンチェーン開発者インセンティブ メカニズムにより、プロジェクトの使用状況に基づいて各共通チェーンの上位 100 プロジェクトに報酬が与えられます。
Kava は、オリジナルのユーティリティ トークンとガバナンス トークン KAVA、および米ドルにペッグされたステーブルコイン USDX の 2 つのトークンをサポートしています。 KAVA は取引手数料の支払いに使用され、バリデーターはトークンをステーキングしてネットワークのコンセンサスを生成できます。ユーザーは、誓約した KAVA トークンをバリデーターに委託し、発行された KAVA トークン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、ガバナンス提案に投票し、ネットワークのパラメーターを決定することもできます。
IoTeX
2017 年に設立された IoTeX は、ブロックチェーンとモノのインターネットの統合に焦点を当てたレイヤー 1 ネットワークです。 IoTeX ユーザーは、デバイスによって生成されたデータを制御し、マシンに DApps、アセット、およびサービスのサポートを提供させることができます。ユーザーの個人情報には一定の価値があり、ブロックチェーンで情報を管理することで情報の安全性を確保することができます。
IoTeX はソフトウェアとハードウェアを組み合わせて、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するための新しいソリューションを提供します。ユーザーは、MachineFi と呼ばれるシステムを使用して、実世界のデータを使用してデジタル資産を獲得できます。
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発売しました。 Ucam は、ユーザーにどこからでも自宅を可視化し、完全なデータ プライバシーを提供する高度なホーム セキュリティ カメラです。 Pebble Tracker は、4G をサポートするスマートな全地球測位システムで、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できます。
ブロックチェーン アーキテクチャに関する限り、IoTeX に基づく多くのレイヤー 2 プロトコルが存在します。 Blockchain は、最終確認のために IoTeX を使用してカスタム ネットワークを作成するツールを提供します。これらのチェーンは、IoTeX を通じて対話し、情報を共有することもできます。開発者は、独自の IoT デバイスの特定のニーズを満たす新しいサブチェーンを簡単に作成できます。 IoTeX のトークン IOTX は、取引手数料、ステーキング、ガバナンス、ネットワーク検証の支払いに使用されます。
要約する
今日のブロックチェーン エコシステムには、複数のレイヤー 1 ネットワークとレイヤー 2 プロトコルが存在します。混乱しやすいですが、基本的な概念をマスターすれば、アーキテクチャ全体を簡単に理解できます。新しいブロックチェーン プロジェクト、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たプロジェクトに取り組む場合、基礎となる概念をマスターすることが役立ちます。