2022.05.21基礎知識

【仮想通貨】レイヤー1 とレイヤー2の仕組みを解説!

レイヤー1、レイヤー2と言われても仮想通貨について知っていてもパッと言えないような難しい内容だと思うかもしれません。

しかし、物事を一つ一つ理解していけば難しい内容ではなく、シンプルな内容です。

 

今回は、レイヤー1、レイヤー2についてわかりやすい例えを交えながら、物事を一つ一つ理解できるようにご紹介します。

 

レイヤー1(ベースレイヤー)とは?

ベースレイヤーとは、名前からも分かるとおり、ベースとなるブロックチェーンプロトコルのことを指します。

簡単に言うとブロックチェーンそのものです。

そのため、性能の向上や低下はブロックチェーン上のプロダクトやサービスに大きく影響を与えます。

 

例えば、BNB Smart Chain (BNB)、Ethereum (ETH)、Bitcoin(BTC)、Solanaが当てはまります。

 

ベースとなるため、セキュリティが高いものの、操作や変更はしにくくなります。

 

レイヤー1(ベースレイヤー)の仕組み

仮想サーバーの上にデータやコンセンサス、アプリを搭載した集まりです。

つまり、仮想サーバー上のデータやコンセンサス、アプリは1つずつがブロックであり、それが連なるとブロックチェーンとなるのです。

ただ、仮想サーバー上に搭載しているのではなく、の一つのブロックの中に証明書と共に保管されています。

 

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レイヤー1の弱点

取引量が多くなると処理することに時間がかかり、手数料が高くなるため、ブロックサイズを大きくしたり、使用するコンセンサスアルゴリズム、シャーディングの実施をするなど対策があります。

 

しかし、これらの対策は大掛かりとなり、ビットコインとビットコインキャッシュのように意見が別れてハードフォークされる可能性もあります。

 

有効性があるSegWit・シャーディング

弱点を補うとされる対策の中でも有効性があるとされるSegWit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情報量が向上し、ブロックごとのトランザクション容量が増えました。

また、ソフトウォークで実装されたため更新されていないBitcoinノードでも、取引を処理することができます。

 

シャーディングは、トランザクションの情報量を向上させるために使用されます。

ネットワークとそのノードを異なるシャードに分割することで、作業負荷を分散し、トランザクション速度を向上させることができます。

 

レイヤー2(セカンドレイヤー)とは?仕組みは?

メインのブロックチェーン上にオフチェーンなどを用いて取引などを実行する技術になります。

もちろん、理論上レイヤー1で取引などをしても問題ありません。

わざわざオフチェーンなどを用いて取引などをするメリットとしては、高額なガス代、処理ができないなどのスケーラビリティ問題の解決ができます。

つまり、ブロックチェーン本体に負荷をかけず、高速な処理と低コストを実現できるのです。

簡単に言えばレイヤー1の改良版と言えるでしょう。

 

実際、ブロックチェーンのブロックは容量が決まっており、その容量めいいっぱいにデータを書き込むことになると処理が追いつかなかったり、送付遅延が起きたり、手数料が高くなったりしてしまいます。

もっとリアルに話すとクレジットカードの処理が1秒間に1700件なのに対してビットコインは1秒間5~10件、イーサリアムも15件しか処理できず天と地の差になります。

 

ちなみにこのスケーラビリティ問題が出てきたのは、暗号資産バブルが起きたときに取引を早く処理してもらうことが発端です。

 

最近では、オフチェーンでなくてもメインのブロックチェーンを応用したオンチェーンの開発も注目されています。

 

代表的な例としてPolygonやimmutableXというプロジェクトがあります。

 

クロスチェーンを実現も視野

実装していないものの、ビットコインとイーサリアムを仲介なしで直接交換することを可能にできます。

このことをクロスチェーンと言い、将来的には共通のスマートコントラクトで全てのチェーン上で動くプログラムが書けるようになることやチェーンの形を変えずにまとめることができるなど非常に期待が持てます。

 

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代表的なレイヤー2の技術

スケーラビリティ問題を解決したレイヤー2ですが、レイヤー2の中でもさまざま種類があり、代表的なレイヤー2の技術をご紹介します。

ライトニングネットワーク

取引量が多く、トランザクション処理に数時間かかるビットコインに使用され、最も人気なレイヤー2です。

ライトニングネットワークでは、双方向ペイメントチャネルという二者間でオフチェーン取引を行う仕組みを採用しています。

最終的な残高は後でメインチェーンに報告される仕組みになっており、全員のトランザクションが最終的に1つの記録にまとめられることでチャネルが繋がっていないもの同士でも高速で低コストな暗号資産の送付が可能となります。

ライデンネットワーク

ライトニングネットワークと同じようにスケーラビリティ問題を解決する技術かつ少額決済が可能です。

「ステート・チャネル」という仕組みを使い、ノード間で暗号資産をやりとりし、決済だけでなく「頻繁に状態が変わる取引」に効果が発揮されます。

 

また、プライバシーの強化も可能ですが、あらかじめデポジットされた額での送付を行うため、大量の送付には不向きでスマートコントラクトが実行できないなどのデメリットがあります。

 

それでも、独自トークンを発行してICOを行い、そのトークンはライデンネットワーク内で有料サービスを利用する際に手数料として使用できます。

Plasma

ブロックチェーン上で処理するオンチェーン型で、イーサリアムの共同創業者であるヴィタリック・ブテリン氏と、ライトニングネットワークを考案したジョセフ・プーン氏が考案しました。

仕組みとしては、親チェーンがイーサリアムブロックチェーンで、その下に子チェーンとしてPlasmaブロックチェーンを設け、その下にさらに子チェーンとして、Plasmaブロックチェーンの少額決済や分散型取引所、SNSの処理などを行わせるという形です。

 

オンチェーンのためスマートコントラクトが実装でき、ブロックチェーンに負荷をかけることなく高スピードかつ低コストを実現します。

 

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レイヤー2の弱点

スケーラビリティ問題の解決ができたりとメリットが多いように思えますが、弱点もあります。

まず、オンチェーン型であればより時間がかからず高速で処理ができるものの、セキュリティに脆弱性があります。

2020年7月に一斉にチャネルを閉じることでトランザクションを捌ききれなくし、債務を回収できなくする攻撃が可能でトランザクションから資金を盗めるという論文が公開されました。

また、オンチェーン型は取引の一部を外部で行うため、すべての内容を把握することができず取引の透明性に問題があります。

まとめ

今後ますます仮想通貨の需要が増え、さまざまな仮想通貨も増え、問題点などが出てくると思います。

実際に何度も仮想通貨に関するブームが起き、市場規模も大きくなっています。

まだ、仮想通貨に関連する情報がネットや限られた書籍などの情報しかなく、情報を取得するのに株式投資などをする際と比べると容易ではありません。

 

どの情報が正しいのか取捨選択しながら、どのような仮想通貨に将来性があるのかを考えて仮想通貨と付き合わなければ被害にあってしまう可能性も高くなります。

 

レイヤー1やレイヤー2など細かで面倒であまり仮想通貨に関係しないと思ってしまうかもしれませんが、非常に重要な内容であり、レイヤー1やレイヤー2がわからなければ他の仮想通貨についてもわからないことが出てくることもありますのでしっかりと関連することも含めて投資する方など理解して覚えておく必要があるでしょう。

 

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著者プロフィール

NEXT FINANCIAL INNOVATION株式会社 代表取締役 菊山 敬太郎
大学在学中にカナダに海外留学を経て、その後税理士法人で勤務しながら大学院で法学研究科を卒業後、経済情報研究科にも進学し経済を学ぶ。
税理士事務所で勤務と同時に2020年6月に資金調達及びメディア運営の法人会社を設立する。

仮想通貨歴
2017年に仮想通貨の投資に参加。
仮想通貨の売買するだけではなくブロックチェーンの素晴らしさを広めたくなり2021年9月にブログを開設しました。
仮想通貨について15以上取引所を開設し、100種類以上の通貨を売買を継続中。仮想通貨、NFT、DeFi、DAO、GameFi、web3.0などブロックチェーンに関わる分野を色々調べて仮想通貨ブログを運営しています