レイヤ 2 を 1 つの記事で理解する
ブロックチェーンブロックチェーン(注: 通常「レイヤー 1 ネットワーク」とも呼ばれます) オフチェーン ネットワーク、システム、またはテクノロジーの目的は、基礎となるブロックチェーン ネットワークを拡張することです。レイヤ 2 ネットワークは、基盤となるブロックチェーンのスループットやその他のパフォーマンスを向上させることができます。
レイヤ 2 ネットワーク、システム、またはテクノロジの中核となる価値は、基盤となるブロックチェーンのセキュリティを活用できることです。そのトランザクションデータは、基盤となるブロックチェーンネットワークによって何らかの形式で検証および確認される必要があります。この標準によれば、サイドチェーンは通常、独自のコンセンサスメカニズムと検証ノードを展開し、基礎となるブロックチェーンから独立したセキュリティメカニズムを備えているため、サイドチェーンはレイヤー2に属しません。
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レイヤ 2 の必要性
ブロックチェーン技術は 2008 年に誕生しました。それ以来、何千人もの研究者や開発者が、増え続けるアプリケーションの需要を満たすために、ブロックチェーンのスケーラビリティのボトルネックの解決に取り組んできました。これらのボトルネックは、トランザクションコストの高さと実行速度の遅さにつながり、ブロックチェーンテクノロジーの主流化の障害となっています。
イーサリアムの共同創設者ヴィタリック・ブテリンが最初に提案した「ブロックチェーン不可能な三角形」ブロックチェーンはスケーラビリティ、セキュリティ、分散化の 3 つの側面を同時に考慮することはできないという概念。開発者は、この 3 つの間でトレードオフを行う必要があります。今日のブロックチェーン ネットワークは、これらの側面のうち 2 つだけを同時に満たすことができます。
レイヤ 2 は新興テクノロジーであり、ブロックチェーンのスケーラビリティに限界がある理由は、ブロックチェーンが完了する必要があるタスクが多すぎるためであると主張しています。現在のブロックチェーンには、トランザクションの実行、データの可用性、コンセンサスという 3 つのコア機能があります。
トランザクションを実行する——トランザクションを処理して完了します。メトリックは、ブロックチェーンが 1 秒あたりに完了できる計算の数 (トランザクションの数を含む) です。
データの可用性 -ネットワーク内のノードとバリデータは、トランザクション、状態、その他のデータを保存する必要があります。メトリクスは、MB や GB などの標準的なストレージ単位です。
合意に達する——ノードとバリデーターは、ネットワークの状態とトランザクションの順序について合意に達する必要があります。メトリクスは、分散化のレベルとファイナリティの速度、つまりすべてのノードが状態の変更に同意するのにかかる時間です。
注: この記事では、トランザクション実行層に焦点を当てます。ブロックチェーン拡張ソリューションを包括的に理解するには、次の記事をお読みください。ブロックチェーンのスケーラビリティ最初のレベルのタイトル
L2 ソリューションの仕組み
注: ほとんどのレイヤー 2 ソリューションはまだ初期段階にあり、多くの要素がまだ検証されていません。
スマートコントラクトスマートコントラクト、意見の相違を解決し、検証のためにレイヤー 2 ネットワークによって達成された合意を基礎となるブロックチェーンに送信する責任があります。
トランザクションと計算はレイヤー 2 ネットワーク上で迅速に実行できます。ネットワークが異なれば、まったく異なる方法でトランザクションのスループットが向上します。しかし、これらのレイヤー 2 ネットワークには共通点が 1 つあります。それは、状態変化の信頼性を証明するために、決済時に何らかの検証可能な暗号証拠を基盤となるブロックチェーンに送信するということです。一部のレイヤー 2 プルーフは事前に作成され、基礎となるブロックチェーンに送信されますが、他のプルーフは後で遡ってプルーフを作成します。
さらに、異なるレイヤー 2 ネットワークは、基礎となるブロックチェーン上に異なるスマート コントラクトを実装しますが、スマート コントラクトの中核となる機能は同じです。
資金を保存して解放し、レイヤー 2 に転送します。
レイヤ 2 によって送信されたプルーフを受信し、検証して相違点を解決し、最後にトランザクションを確認します。
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支払いチャネル
2 人以上のユーザーが事前にチャネルに資金を入金し、オフチェーンにトークンを転送できます。
アリスとボブはそれぞれ、スマート コントラクトで資金の合計をロックし、支払いチャネルを作成し、暗号化された署名技術を通じて双方が使用できる資金の量に同意します。たとえば、両当事者がそれぞれ 50 ドルをロックインするため、支払いチャネル内の資金の合計は 100 ドルになります。そうすれば、おそらく各当事者が 50 ドルを使用できることに同意するでしょう。
支払いチャネルが確立されると、アリスとボブは両方とも、基盤となるブロックチェーンにトランザクションを送信せずに、署名付きメッセージを通じてオフチェーンでトランザクションを実行できるようになります。アリスはボブに支払いをすることができ、ボブはコストや遅延なしにアリスに支払うことができます。この双方向支払いチャネルでは、アリスとボブからのトランザクションは基盤となるブロックチェーンに送信されません。双方がチャネルを閉じることを決定した場合にのみ、最終的なトランザクション結果が決済のためにチェーンに送信されます。
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Rollups
オプティミスティックロールアップとzkロールアップは、スマートコントラクトの状態変更をオフチェーンで実行し、オンチェーンで検証して、ブロックチェーンのスループットを向上させ、コストを削減できます。ロールアップは次の 3 つの方法で展開できます。
1. ロールアップオフチェーンでトランザクションを実行する、基礎となるブロックチェーンは、軽量のトランザクションプルーフを計算し、ネットワークアクティビティを検証し、生のトランザクションデータを保存することのみを必要とします。
2. ロールアップでは、トランザクションデータのパッケージ化、ブロックチェーンに送信すると、チェーン上のガス料金を各トランザクションに割り当てることができます。
副題
オフチェーン実行
ロールアップの主な特徴は、トランザクションがオフチェーンで実行されることです。これは、レイヤー 2 ネットワークが、基盤となるブロックチェーンの代わりに、他のユーザーまたはスマート コントラクトとのトランザクションを処理できることを意味します。検証ノードの数が少なく、ハードウェアがより強力であるため、基盤となるブロックチェーンと比較して、レイヤー 2 ネットワークのトランザクション スループットが大幅に向上します。
副題
パッケージ取引
コストを削減するもう 1 つの方法は、トランザクションをバンドルすることです。これは贈り物として考えることができます。ブロックチェーン上では、各トランザクションは個別のギフトであり、別の箱に入れられます。ギフトを送るたびに送料を支払う必要があるため、配送料が非常に高額になる可能性があります。一方、ロールアップでは、多くのギフトを 1 つの大きな箱に入れ、送料を 1 回支払い、ギフトごとに送料を分割します。
より専門的な言葉で説明すると、ロールアップは生のトランザクション データをコールデータにパッケージ化するということです。ロールアップ トランザクションの検証方法は、チェーン上のトランザクションの検証方法とは異なります。トランザクション データは、基礎となるブロックチェーンにデータを保存するためだけにパッケージ化されます。検証ノードまたはロールアップ参加者は、次の場合にいつでもレイヤー 2 ネットワークの状態を再構築できます。必要。ただし、コア ロジックは変更されません。つまり、複数のロールアップ トランザクションがメイン チェーン上の 1 つのパッケージ化されたトランザクションに保存されます。
これにより、トランザクションコストが効果的に削減され、ブロックチェーンの拡張への道が開かれます。データを圧縮すると、トランザクション実行コストをさらに削減できます。
副題
検証ノードの数を減らす
上で述べたように、レイヤー 2 は、基盤となるブロックチェーンのセキュリティと分散化レベルを利用できます。これについては、以下で詳しく説明します。ただし、ここでの中心的な概念は、レイヤー 2 が開始した状態変更が有効であったという、基礎となるブロックチェーンに何らかの証拠を送信する必要があるということです。
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証拠はレイヤー 2 セキュリティにとって重要です
レイヤ 2 はプルーフを送信することで基盤となるブロックチェーンのセキュリティ保証を利用する必要があるため、「プルーフ」はレイヤ 2 にとって重要です。現実の世界では、武器の指紋や監視ビデオなど、証拠にはさまざまな形があります。
暗号化された証拠も同様ですが、その内容は法廷での証拠よりも客観的です。暗号を使用して何かを証明すると、客観性、検証可能性、耐改ざん性が保証されます。有効であることが証明されれば、100% の信頼性を保証できます。たとえば、上記の支払いチャネルでは、暗号化された署名をトランザクションに添付することで、スマート コントラクトに決定論的な信頼できる事実を提供し、相違点を解決できます。
ゼロ知識証明ゼロ知識証明副題
支払いチャネル署名メッセージ
支払いチャネルが閉鎖されると、ボブまたはアリスが悪意のある攻撃を開始し、自分のものではない資金を奪おうとすると仮定します。いずれも、以前のバージョンの支払いチャネル「台帳」をスマート コントラクトに送信できます。
支払いチャネルの鍵は、すべての取引に暗号署名が伴う必要があることです。これにより、基礎となるブロックチェーン上のスマート コントラクトに証拠を提供して、意見の相違を解決できます。たとえば、アリスが台帳の期限切れのコピーを提出して、自分のものではないお金を受け取った場合、ボブは決済トランザクションに異議を唱え、台帳の最新のコピーを提出できます。その後、スマート コントラクトは正しい金額を決定できます。そしてアリスは不正行為で罰金を科せられることになる。
基礎となるブロックチェーン スマート コントラクトが裁定されるため、支払いチャネルもレイヤー 2 ソリューションになります。簡単な判断方法は「証拠」があるかどうかです。支払いチャネルが作成された後、ボブとアリスの両方が開始する各トランザクションに署名し、お互いの署名のコピーを保存する必要があります。
これは、支払いチャネルでの取引の証明です。しかし、証拠だけでは十分ではなく、裁判官が証拠と陪審員の審議を経て評決を下すプロセスと同様に、事実を強制する必要がある。同様に、スマート コントラクトは評決を実行し、決済のために基礎となるブロックチェーン上の各当事者のウォレットに正しい金額を送信します。
副題
楽観的なロールアップの誤った証明
虚偽証明は実際には非常に簡単です。この証明方法を使用するレイヤー 2 ネットワークでは、デフォルトですべてのトランザクションが有効になります。ただし、ネットワークはチャレンジ期間を設定し、参加者は誰でもチャレンジを開始し、トランザクション データまたは状態変化が間違っているという証明をスマート コントラクトに送信できます。エラープルーフがリリースされると、ロールアップトランザクションがチェーン上で部分的または完全に再計算され、最終的な状態の変化が元の結果と比較されます。再計算された結果が異なる場合、元の結果は無効とみなされ、取り消されます。
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副題
zk-rollup の有効性の証明
妥当性の証明は、別のまったく異なる哲学的観点であり、デフォルトでは、すべての計算結果は疑わしいため、受け入れられる前に証明する必要があります。
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ブロックチェーン拡張ソリューション
支払いチャネル、ロールアップ、レイヤー 2 はすべてブロック チェーン拡張ソリューションであり、そのすべてが長期的な可能性を秘めており、Web3アプリケーション開発を支援し、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。
レイヤー 1 やレイヤー 2 など、ほとんどの Web3 テクノロジー スタックはまだ始まったばかりであり、進化し続ける必要があります。これらのテクノロジーはまだ限界点に達しておらず、その性能を証明するには一連の実戦テストを行う必要があります。しかし、無数の開発者や研究者がブロックチェーン エコシステムを拡大し、Web3 の主流アプリケーションを促進するために DAG およびレイヤー 2 ソリューションを開発するためにたゆまぬ努力を続けています。
