イーサリアム レイヤー2 の今後の競争は、活発なものになるのでしょうか、それとも単調なものになるのでしょうか?

ご存知のとおり、ブロックチェーンには不可能三角形という概念があります。ブロックチェーンでは、スケーラビリティ、セキュリティ、分散化という 3 つの側面を同時に考慮することはできません。どのブロックチェーンでも、これらの側面のうち最大 2 つを同時に満たすことができます。誕生以来、イーサリアムのセキュリティと分散化は疑う余地のないものでした。しかし、スケーラビリティが低い（1 秒あたり 15 件のトランザクションのスループット）ため、ネットワークの混雑や高額なトランザクション手数料が発生し、批判されることがよくあります。 Ethereum 上の Layer2 の出現は、ETH のスケーラビリティ問題を解決するためです。簡単に言えば、イーサリアムのトランザクション速度を上げることです。イーサリアムの共同創設者Vitalikがeth2.0のプロモーション開始を発表しました。これまでのところ、開発の進捗はまだ非常に遅いです。この期間中、一部の開発者は妥協案と次善の策を模索し、イーサリアム レイヤーで処理されたトランザクション データをイーサリアムの外部に移行してトランザクションの速度と負荷を向上させるというレイヤー 2 ソリューションが誕生しました。

現時点では、ETH2.0 の登場前には、Layer2 が最も効果的な拡張ソリューションになるという一般的な見方があります。妥協案としては、レイヤー2は急速に発展していると言わざるを得ません。本稿執筆時点で、L2beatのデータによると、イーサリアムレイヤー2のロックイン総額は現在93.2億米ドルとなっており、急速な発展の勢いが伺えます。本稿では、イーサリアムレイヤー2の開発の歴史と既存プロジェクトの開発状況を簡単に振り返り、テクノロジーとエコロジーの側面から各レイヤー2プロジェクトの競争力と開発の見通しを簡潔に分析します。

レイヤー2テクノロジーのイテレーション

州チャンネル

イーサリアムの最も初期の第 2 層ソリューションはロールアップではなく、ステート チャネルでした。ビットコインのライトニング ネットワークと同様に、どちらもステート チャネルに基づいており、トランザクション データと計算をオフチェーンで完了し、レイヤー 1 に集約することで、ブロックチェーンのスケーラビリティを解決します。

長い間存在してきたソリューションとして、ここでは最も古典的な例を使用して、ステート チャネルとは何かを簡単に紹介します。

シャオミンは熱心なコーヒー愛好家です。彼は毎日、シャオホンのカフェに行き、1杯2ドルのコーヒーを買います。しかし、イーサリアムのメインチェーン上で取引が行われるたびに、高額な取引手数料を支払い、確認時間を待たなければならないのは不便だと感じています。この目的のために、彼らはステート チャネルを使用することを決定しました。Xiao Ming は、ステート チャネルの初期資金として、Ethereum スマート コントラクトに 100 ドルをロックしました。この契約（スマート コントラクト）は Ethereum メイン チェーン上で実行され、Xiaoming と Xiaohong の署名が含まれています。コーヒーを購入するたびにメッセージに署名するだけで、メインチェーンの取引を行う必要がないため、取引手数料が大幅に節約され、待ち時間が短縮されます。決済時に、契約は以前に署名されたすべてのメッセージを検証し、購入総額に基づいて対応する金額を Xiaohong に支払い、残りの資金は Xiaoming に返金されます。

州のチャンネルは非常に制限的です。取引はステート チャネル メンバー間でのみ実行でき、多額のロックされた資金を事前に支払う必要があります。イーサリアム上でステートチャネルソリューションを適用するプロジェクトは、Layer2 Finance です。現時点では、ロックされた合計量はわずか 207,300 ドルです (データ ソース: app.l2.finance)。公式データから、ステート チャネルが Ethereum Layer2 の主流ソリューションに発展していないことは容易にわかります。また、Layer2.Finance は現在、OP Roll-up と zk-proof という他の Layer2 ソリューションもサポートしていることも注目に値します。

プラズマ

ステートチャネルと比較した場合、Plasma の利点は、レイヤー 1 で事前に資金をロックする必要がないため、ある程度の流動性が解放されることです。 Plasmaの運営者はEthereumに代わり、顧客の取引情報を集約し、一定期間内に集約した情報をEthereumに送信します。

先ほどのコーヒー購入の例を引き続き取り上げると、Xiao Ming は事前に Layer1 に資金を前払いする必要はありません。 Plasma は一定期間内の情報を要約し、各期間における Xiao Ming の Ethereum メインチ​​ェーンへのトランザクション情報を要約します。これは、このサイクル内で発生するトランザクション情報が時間内に処理できないことを意味します。このサイクルが 1 時間の場合、Xiao Ming は 1 時間以内にコーヒーの購入取引を完了できません。これに加えて、Plasma には 7 日間の不正防止機能があります。

ステート チャネルと同様に、Plasma にも集中化されすぎるリスクがあります。これは、各 Plasma チェーンでオペレーターがメイン チェーンに Merkle ルート コミットメントを公開する必要があるためです。このため、チェーンへの Merkle ルートコミットメントを正確に公開するには、第三者に依存する必要があります。ここで悪意のあるオペレーターの問題が発生します。オペレーターは、いわゆる「データ可用性攻撃」を実行し、特定のトランザクションをメインチェーンに公開することを拒否することができます。さらに、プラズマ契約からイーサリアムに資産を戻したいユーザーは、詐欺の検証のために 7 日間待たなければなりません。

ポリゴン（サイドチェーン）

Polygon は、単なるスタンドアロンのスケーリング ソリューションではなく、Ethereum と互換性のあるブロックチェーン ネットワークを作成するために使用できる多目的フレームワークおよびプロトコルのような Ethereum レイヤー 2 ソリューションです。

Polygon では、独立チェーンとセキュア チェーンの 2 種類のブロックチェーンを展開できます。独立チェーンとは、セキュリティに関して Ethereum のコンセンサス メカニズムに依存しないブロックチェーンを指し、通常、独自の検証ノードをすでに持っているプロジェクトや他のスケーラビリティ ソリューションを求めているプロジェクトに適しています。これらの独立したチェーンは通常、Polygon-Ethereum エコシステムと統合したいエンタープライズ ネットワークまたは成熟したチェーンによって使用されます。

Safechain は、高度なセキュリティを実現するために Polygon セキュリティ レイヤーのチェーンに依存しており、開発者はさまざまなセキュリティ ソリューションから選択できます。これらのセキュリティ チェーンは、スタートアップ企業やプロジェクトをサポートし、信頼性が高く安全なシステムを構築できるように設計されています。その中でも、Polygon PoS（Proof-of-Stake）チェーンは最も代表的なセキュリティチェーンの1つです。このチェーンはプルーフ・オブ・ステーク合意メカニズムを使用し、Polygon の 100 人のバリデーターによって送信されるチェーンのスナップショットを Ethereum ブロックチェーンに定期的に送信します。このアプローチは、Ethereum のスループットが低いという問題を克服し、トランザクション処理速度を高速化することで、ガス料金を削減し、ユーザー エクスペリエンスを向上させます。 Polygon エコシステムのロックイン価値の合計は現在 7 億 8,700 万米ドルです (DeFilama データ)。エコシステムは非常に繁栄しており、AAVE、QuickSwap、Compound などの高品質な DeFi プロジェクトが数多く存在します。同時に、Polygon も現在フルスタック ソリューションに取り組んでおり、Polygon Zkevm も最近メインネットでリリースされる予定です。

ポリゴン TVL データ (DeFilama)

ロールアップ

Rollupに関しては、Web3CNの調査でこれまで何度も詳しく紹介してきました。以下の内容では、Rollup の技術的特徴を簡単にまとめます。 Rollup の本質は、大量のトランザクション情報を 1 つのトランザクションにパッケージ化して処理するテクノロジです。市場で最も広く使用されている基盤技術は、OP-Rollup (Optimistic Rollup) です。不正の証明を通じて拡大を実現します。 Op-Rollup では、トランザクション データはリアルタイム検証なしでシステムによって正しいと楽観的に判断され、直接待機期間に入ります。待機期間中に、ノードが異議を唱え、悪意のあるトランザクションの存在を証明する証拠を提供した場合、トランザクションはキャンセルされます。異議がなければ、待機期間後に取引は自動的に完了し、メインチェーン上で検証されます。この時点で、Plasma 詐欺検証メカニズムが使用されます。ユーザーが不正行為を行わないことが前提となりますが、万全のセキュリティを確保するため、7 日間の検証期間が必要となります。 ZK-Rollup は主にゼロ知識証明技術に依存しています。計算プロセスと検証プロセスを分離することで、契約実行の検証はオフチェーンで完了し、検証結果は Ethereum メインネットに送信されます。計算プロセスはオフチェーンで実行され、検証結果は証明としてのみ Ethereum に送信されます。したがって、この方法は最高レベルのセキュリティとユーザーのプライバシー保護を提供します。 Zkrollup は暗号化ゼロ知識証明技術を使用し、数学的演算を伴い、数学的演算に大きく基づいているため、eth との互換性を保つのがより困難です。イーサリアムの創設者であるヴィタリック・ブテリン氏はかつて、Op-Rollup と Zk-Rollup に関する自身の見解を表明しました。短期的には Op-Rollup の方が早く受け入れられるでしょうが、ゼロ知識の普及と継続的な探求により、長期的には Zk-Rollup の方が好まれるでしょう。

要約すると、どちらのタイプのロールアップも、分散化、セキュリティ、汎用性を犠牲にすることなく、Ethereum に適度なスケーラビリティを提供します。ただし、オフチェーンでデータを保存する他の第 2 層ソリューションと比較すると、Rollup のスケーラビリティには一定の制約があります。さらに、Rollup は短期的には集中型シーケンサーへの依存度が高く、一定の集中化リスクが生じます。しかし、分散化の継続的な発展に伴い、Starknetを代表するZk-rollupのコアスタックが9月6日に完全にオープンソース化され、Rollupの完全な分散化プロセスの促進に大きな役割を果たしました。したがって、集中型ソーターに依存するロールアップのセキュリティは、短期的な問題にすぎません。時間が経つにつれて、Rollup の分散型シーケンサーは Plasma、サイドチェーン、ステート チャネルよりも優れたテクノロジーになります。

Starknet フルスタック オープンソース

バリディウム

ほとんどの人は Validium について知らないかもしれません。実際、Validium は 2020 年 6 月に Stakeware によって提案されました。Validium は Plasma とゼロ知識証明を組み合わせたものです。これは、プラズマとzkrollupの利点を組み合わせたハイブリッドとして理解できます。これにより、Validum はより高速かつ大量の計算を処理できるようになります。 Zkrollup と比較して、Validum の最も重要な機能は、トランザクション データもオフチェーンで保存されるため、コストがさらに削減され、パフォーマンスが向上することです。現在、ZK ロールアップには、現在の Ethereum メインネット上で 1 秒あたり 2,000 トランザクション (TPS) という厳格な使用上限がありますが、Validium を使用する StarkEx では驚異的な 9,000 TPS を実現しています。さらに、zkrollup の利点を組み合わせ、Plasma よりも高速に有効性を検証します。 Validum のゼロ知識証明はオペレーターへの依存を減らし、集中化のリスクを軽減します。その使用シナリオは主に DEX に集中しています。 Validium は決済と合意形成にメインネットワークのみに依存します。現在、Validum を活用し、順調に発展しているプロジェクトとしては、Immutable、ApeX、Sorare などの DEX があり、これらは Starkware が提供する技術によってサポートされています。

Volition - あなたのデータ、あなたの選択

Volition は zk-rollup と Validium を組み合わせて、より豊富なソリューションの組み合わせをユーザーに提供します。 Voliiton では、Zk-rollup と Validium が状態ルートを共有しているため、Validium が攻撃されても Zk-rollup 上の資金は安全です。したがって、機関投資家と個人投資家は、それぞれのニーズに応じて異なるソリューションを選択できます。数億ドルの流動性を提供する DEX は、最高レベルのセキュリティと引き換えに高コストの Zk ロールアップを選択し、個人投資家はよりコスト効率の高い Validium を選択します。データ可用性モデルの柔軟性により、Starknet の開発者とユーザーにさらなる自由が提供され、コスト効率の高い方法で特定のニーズに最適なセキュリティ レベルを選択できるようになります。公式ロードマップによると、Volitionは2023年第4四半期にテストネットワークに実装される予定です。Web3CNでは、今後の記事でもVolitionについて詳しく紹介していきます。

レイヤー2テクノロジーの反復の歴史から、完璧な解決策が存在しないことは容易にわかります。数多くのレイヤー 2 ソリューションの中で、ステート チャネルや Plasma など、資産のセキュリティの問題により、多くのソリューションが徐々に廃止されてきました。 Rollup、特に OP-Rollup のようなソリューションは、現在の技術的背景では実装が最も簡単です。しかし、それらは資産セキュリティの問題を根本的に解決するものではありません。したがって、ゼロ知識証明技術の進歩により、ZK Rollup が最終的なレイヤー 2 ソリューションになる可能性が高くなり、Starkware 技術チームも Ethereum のレイヤー 2 拡張の先駆者となるでしょう。

レイヤー2エコシステムの現状

現在、有名な VISA プラットフォームの TPS は 1 秒あたり約 1,700 件のトランザクションで、ピーク時には 1 秒あたり 4,000 件のトランザクションに達することもあります。 Validium の驚異的な 1 秒あたり 9,000 件のトランザクション TPS と比較すると、ブロックチェーンのレイヤー 2 トラックがまだ開発の初期段階にあることを考慮すると、TPS はエコシステムにとって最も必要な指標ではない可能性があります。一般的に言えば、優れた第 2 層を判断する基準は、ガス消費量の低さ、セキュリティ、および見通しに重点を置くことになります。他の指標と比較すると、TVL はレイヤー 2 エコシステムの現在の状態をよりよく表しています。このセクションでは、TVL ランキングによっていくつかの代表的なレイヤー 2 プロジェクトを分析し、現在最も競争力のあるレイヤー 2 を見つけ出します。

記事の冒頭で述べたように、Layer2 トラックにロックされている TVL の合計は現在 93.2 億米ドルです。次の図から、より具体的で詳細なランキングがわかります。

上記の図から、Arbitrum One が依然として支配的な地位を維持しており、その TVL は Ethereum Layer2 トラック全体の半分 (54.16%) を占めていることがわかります。 OP メインネットは TVL が最大 23.7 億米ドルでそれに続き、レイヤー 2 トラック全体の 25.59% を占めています。上位10のLayer2プロジェクトのTVLは89.9億米ドルで、Layer2の総TVLの96.5%を占めています。 Zk Rollupテクノロジーを採用したLayer2は6議席を占めていますが、総TVLはわずか7億8,700万米ドルです。 OP-Rollupは4議席を占めているが、総TVLは82億と10倍以上の差がある。

つまり、OP-Rollup テクノロジに基づく Layer2 が、現在の第 2 層エコロジーの大部分を占めています。 OP-Rollupトラックに基づくArbitrumとOP Mainnetはすでにコインを発行しており、ZkトラックのStarknetとZksyncはエアドロップの期待を目的に交流する多数のユーザーを引き付けると予想されるため、ある種の偽りの繁栄現象を生み出し、OP-Rollupの優位性をさらに確立しました。注目すべきは、Arbitrum上の単一デリバティブプロトコルであるGMXのTVLが4億1,700万ドルに達し、ZkトラックのTVLで1位のZKsync Eraより1,700万ドル多いことである。

レイヤー2開発の展望

スーパーチェーン

OP Stack を例に挙げてみましょう。 OP Stack は、Optimism ブロックチェーンをサポートするために Optimism Collective によって管理されているオープンソース開発ツールのセットです。新しいレイヤー 2 ブロックチェーンの作成プロセスを簡素化するために、標準化され共有されたソフトウェア コンポーネントを提供することを目的としています。 OP Stack の主な目標は、新しい L2 ブロックチェーンの作成をサポートすることです。異なるプロジェクトが分離された環境で同じソフトウェアを繰り返し構築することを防ぐための、一連の共通標準を提供します。 OP Stack は、Optimism メインネットと将来の Optimism スーパーチェーンを含む Optimism ブロックチェーンのエンジンです。 Superchain は、セキュリティ、通信レイヤー、開発ツールを共有する相互運用可能なレイヤー 2 ブロックチェーンのセットです。現在、取引所、パブリックチェーン、クライアント、NFT など、OP スーパーチェーンをサポートする OP Stack に基づくプロジェクトが 19 あります。そのうち、8月9日にメインネットを正式にオープンしたBaseTVLは、3億8500万ドルに達した。

現在、セキュリティ、通信層、開発ツールを共有するフルスタックのレイヤー2が将来の開発トレンドであり、OPはこの分野をリードしています。他のLayer2も独自の「スーパーチェーン」を積極的に展開しています。Starknetは7月19日に、最もパフォーマンスが高く革新的な拡張プラットフォームの1つに取り組んでいることを正式に発表しました。また、ParadexもStarknet上の最初のAppchainとして機能することを計画しています。 zkSync は、超高スケーラビリティ、向上した構成可能性、強化されたセキュリティを実現する、カスタマイズ可能で信頼できないチェーン ブロックチェーン ネットワークであるハイパーチェーンの概念を導入します。 Polygon 2.0 は、Polygon PoS、Supernets、zkEVM などの L2 ソリューション セットをクロスチェーン調整プロトコルを通じて統合し、「インターネットの価値レイヤー」を作成することを目指しています。

技術レベルでは、ZK-Rollup が今後の開発トレンドになりますが、エコロジーの観点から見ると、OP-Rollup は依然としてレイヤー 2 エコロジーの主流です。現在のLayer2には、Starknetのテクノロジー、Arbitriumのエコシステム、OPのフルスタックトラックなど、それぞれ独自の利点があると言わざるを得ません。各レイヤー 2 には異なるアイデアがあり、異なる状態にありますが、それらはすべて、Ethereum ネットワークでは実現できない無限のスケーラビリティを実現するという共通の目標に基づいています。これは、Ethereum Layer2 が Web2 に似た Web3 の世界を作成し、開発者とユーザーに最適な環境を提供するために無限に拡張できることを意味します。私たちは、技術的にさらに成熟し、エコシステムがより繁栄し、よりフレンドリーな開発環境を備えた Ethereum Layer2 ネットワークにも期待しています。