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最初の層には、ビットコイン、BNB、イーサリアムなどの主要ネットワークとその基盤となるインフラストラクチャが含まれます。レイヤ 1 ブロックチェーンは、別のネットワークを介さずにトランザクションを検証して完了することができます。ビットコイン ブロックチェーンの開発により、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のは非常に難しいことがわかりました。解決策として、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依存するレイヤー 2 プロトコルを作成しました。ライトニング ネットワークは、レイヤー 2 プロトコルの一例です。これにより、ユーザーはパブリックブロックチェーンに情報を記録することなく、自由に取引を行うことができます。

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、開発者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を理解するには、ブロックチェーンのさまざまな層を研究する必要があります。

最初のレベルとは何ですか

レイヤ 1 ネットワークは主要なブロックチェーンであり、BNB スマート チェーン (BNB)、イーサリアム (ETH)、ビットコイン (BTC)、Solana が含まれます。これらは、エコシステムの主要なネットワークとして機能するため、ティア 1 として分類されます。これらに加えて、オフチェーン ソリューション、つまりメイン ブロックチェーンの上に構築された第 2 レベルのブロックチェーンもあります。

言い換えれば、レイヤー 1 プロトコルは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、完了します。取引手数料の支払いに使用されるネイティブ トークンもあります。

レベル 1 スケーリング

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、需要が高い時期にトランザクションを処理するのに苦労します。これは、ビットコインが Proof of Work (PoW) コンセンサス メカニズムを使用しており、大量のコンピューティング リソースを必要とするためです。

Proof of Work は分散化とセキュリティを提供しますが、トランザクション量が大きくなりすぎるとネットワークの速度が低下することがよくあります。結果として、トランザクション確認時間の増加と手数料コストの増加につながります。

ブロックチェーン開発者は長年にわたってスケーラビリティを向上させる方法に取り組んできましたが、まだ共通の解決策に到達していません。レベル 1 のスケーリングで考えられる解決策は次のとおりです。

1. ブロック サイズを増やして、各ブロックでより多くのトランザクションを処理します。

2. 今後の Ethereum 2.0 アップデートのように、コンセンサス メカニズムが変更されます。

3. シャーディングの使用 - データベース分割の形式。

すべてのネットワーク ユーザーがそれに同意するわけではないため、第 1 レベルの改善を実装することは非常に困難です。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 ネットワークを拡張するためのソリューションの一例は、SegWit プロトコルのアップデートです。彼は、ブロックデータの編成方法を変更する（トランザクション入力のデジタル署名を排除する）ことで、ビットコインのスループットを向上させることに成功しました。このアップデートにより、ネットワークのセキュリティに影響を与えることなく、ブロック単位でトランザクション用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。これは、アップグレードがまだ行わ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。

レベル 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 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。これは、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形式です。ワークロードを分散し、トランザクション速度を向上させるために、ネットワークとそのノードは異なるシャードに分割されます。各シャードはネットワーク アクティビティのサブセットを管理します。つまり、シャードには独自のトランザクション、ノード、個別のブロックがあります。

シャーディングにより、ノードがブロックチェーン全体の完全なコピーを保存する必要がなくなります。代わりに、各ノードは、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の状態を共有することによって、どのような作業が行われたかをメインチェーンに報告します。

第一レベルと第二レベル

最初のレベルには、メインのブロックチェーンで回避するのがほぼ不可能な特定の技術的制限があります。たとえば、イーサリアムはプルーフ・オブ・ステーク（PoS）へのアップグレードを計画していますが、そのプロセスの開発には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、最初のレイヤーと互換性がありません。たとえば、ビットコインはトランザクション時間が長いため、ブロックチェーン ゲームには適していません。ただし、ゲームでは引き続き第 1 レベルのセキュリティと分散化を使用できます。これには、メイン 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だけで済みます。

ライトニングネットワーク

第 2 層のソリューションは第 1 層上に構築され、それを使用してトランザクションを完了します。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。需要が高い時期には、ビットコイン ネットワーク上のトランザクションの処理に数時間かかる場合があります。一方、ライトニングネットワークでは、ユーザーは最終残高のみをメインネットワークに転送することで、メインネットワークの外で高速ビットコイン支払いを行うことができます。基本的に、更新によりすべてのトランザクションが 1 つの最終レコードに統合され、時間とリソースが節約されます。

レベル 1 ブロックチェーンの例

レイヤー 1 ブロックチェーンの例をいくつか見てみましょう。それらにはさまざまな種類があり、多くは独自の使用例を持っています。これらはビットコインとイーサリアムに限定されるものではなく、各ネットワークは分散化、セキュリティ、スケーラビリティの問題に異なる方法で取り組んでいます。

エルロンド

Elrond は、シャーディング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る、2018 年に設立されたレイヤー 1 ネットワークです。 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 つのユニークな機能は、Secure Proof of Stake (SPoS) コンセンサス プロトコルと Adaptive State Sharding テクノロジーです。

アダプティブ ステート シャーディング機能 - ユーザー数の増減に応じてシャードを分割および結合します。状態やトランザクションを含むネットワーク アーキテクチャ全体でシャーディングが使用されます。バリデーターはシャード間を移動し、乱用を防ぎます。

EGLD はネットワークのネイティブ トークンであり、取引手数料、DApps の展開、およびバリデーターの報酬に使用されます。さらに、Elrond ネットワークは、PoS メカニズムの CO2 排出を相殺するため、カーボン ネガティブ認定を受けています。

調和

Harmony は、Effective Proof of Stake (EPoS) コンセンサス メカニズムとシャーディングのサポートを備えたレイヤー 1 ネットワークです。このブロックチェーンのメインネットは 4 つのシャードで構成されており、それぞれのシャードが新しいブロックを並行して作成および検証します。各シャードは独自の速度を維持します。つまり、すべてのシャードのブロックの高さが異なる場合があります。

開発者とユーザーを引き付けるために、Harmony はクロスチェーン金融モデルを使用しています。イーサリアム (ETH) とビットコインを使用したトラストレス ブリッジは、ユーザーがブリッジに伴うリスクなしでトークンを交換できるようにする上で重要な役割を果たします。 Harmony は、分散型自律組織 (DAO) とゼロ知識証明を通じて Web3 を拡張することを計画しています。

DeFi（分散型金融）の将来がマルチチェーンおよびクロスチェーン機能にあることが明らかになるにつれ、Harmony はユーザーの間で人気を集めています。このネットワークは主に、NFT インフラストラクチャ、DAO ツール、およびプロトコル間ブリッジに焦点を当てています。

ネイティブ トークン ONE は、取引手数料の支払いに使用されます。 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賭けることもできます。これらのアクションに対して、ネットワークバリデーターはブロック報酬とトランザクション手数料を受け取ります。

額

Celo は、2017 年の Go Ethereum (Geth) フォークの結果として作成されたレイヤー 1 ネットワークです。ただし、PoS や固有のアドレス システムの導入など、いくつかの重要な変更が加えられました。 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 億件以上のトランザクションが確認されています。 Celo ユーザーは、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。ブロックチェーンは標準的なコンピューター上で簡単に実行でき、特別なハードウェアは必要ありません。

CELO は、トランザクションの支払い、セキュリティと報酬の提供に使用されるユーティリティ トークンです。 Celo ネットワークには、ユーザーが生成したステーブルコイン cUSD、cEUR、および cREAL もあります。それらのバインディングは、DAI MakerDAO と同様のメカニズムによって維持されます。ただし、Celo ステーブルコインを使用した取引は、他の Celo 資産で支払うことができます。

CELO アドレス システムとステーブルコインは、仮想通貨市場の変動に怯える可能性のある新規ユーザーのネットワークへのアクセスしやすさを高めることを目的としています。

トールチェーン

THORChain は、パブリックな分散型クロスチェーン取引所 (DEX) です。これは、Cosmos SDK を使用して構築された第 1 層のネットワークです。 THORChain は、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、資産を結び付けたりラップしたりすることなく、分散型クロスチェーン流動性を提供することです。コインを結び付けてラップする必要には追加のリスクが伴うため、このネットワークはクロスチェーン投資家からの需要があります。

基本的に、THORChain は入金と出金を制御するボールト 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、取引手数料、ガバナンス、セキュリティ、検証に使用されます。

THORChain の自動マーケット メーカー (AMM) モデルは、基本ペアとして RUNE を使用し、トークンを他のサポートされている資産と交換できるようにします。ある意味、このプロジェクトは Uniswap クロスチェーンのように機能し、RUNE が決済および流動性プールの安全な資産として機能します。

カバ

Kava は、Cosmos の速度と互換性と 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 Network には、EVM および Cosmos SDK 開発環境用に別のブロックチェーンがあります。 Cosmos チェーンでの IBC サポートにより、開発者は分散型アプリケーションを展開して Cosmos と Ethereum のエコシステム間でシームレスに相互運用できるようになります。

Kava は、Tendermint PoS コンセンサス メカニズムを使用して、EVM チェーン内で強力なアプリケーションのスケーラビリティを提供します。 KavaDAO が資金提供している Kava Network は、使用量に基づいて各チェーンの上位 100 プロジェクトに報酬を与えるよう設計されたオープンなオンチェーン開発者インセンティブも提供しています。

このネットワークには、ユーティリティ トークンおよびガバナンス トークンとして機能するネイティブ トークンである KAVA と、米ドルにペッグされた USDX ステーブルコインがあります。 KAVA は、ネットワークのコンセンサスを達成するために取引手数料の支払いと資産のステークに使用されます。ユーザーは、ステークされた KAVA をバリデーターに委任して、KAVA 供給のシェアを受け取ることができます。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を組み合わせる目的で 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によって生成されたデータを制御できるようになり、「マシン支援型の DApps、資産、およびサービス」を使用できるようになります。ネットワーク メカニズムにより、ユーザー情報の保管とセキュリティが保証されます。

IoTeX ハードウェアとソフトウェアを組み合わせることで、効果的なプライバシーとデータ管理のための新しいソリューションの開発が可能になりました。実際のデータからデジタル資産を導出するシステムは、MachineFi と呼ばれます。

IoTeX は、Ucam と Pebble Tracker として知られる 2 つの便利なハードウェア製品をリリースしました。 Ucam は、どこからでも完全なプライバシーを保って家の中で何が起こっているか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、追跡および制御機能を備えた 4G 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気象条件も追跡します。

IoTeX には、その上に構築されたいくつかのレイヤー 2 プロトコルがあります。ブロックチェーンは、IoT を使用して完成するカスタム 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 を通じて相互に対話し、情報を交換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サブチェーンを簡単に作成できます。 IOTXと呼ばれるIoTeXコインは、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。

まとめ

最新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 プロトコルがあります。混乱しやすいですが、原理を理解すれば、その構造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 プロジェクトを検討するとき、特にネットワークの相互運用性やクロスチェーン ソリューションが関係する場合に役立ちます。