イーサリアムサイドチェーンとL2の違いを説明する

毎日何百万人ものユーザーが参加し、新しいアプリケーションが絶えずリリースされているため、Ethereum で処理できるトランザクションの数は現在大幅に制限されています。イーサリアムのトランザクション処理能力、つまりトランザクションスループットは 1 秒あたり 15 件のトランザクションに制限されており、コストが上昇して混雑が進み、多くの人がアクセスできなくなっていました。

Ethereum ネットワークはメイン チェーンであり、その上で直接発生するすべてのトランザクションは「オンチェーン」であり、その他のトランザクションは「オフチェーン」と見なされます。サイドチェーンや L2 などの一部のオフチェーン ソリューションは、Ethereum のスケールアップ、トランザクション速度の向上、ネットワークが処理できるトランザクション数の増加に役立ちます。この記事では、サイドチェーンと L2 ソリューションとは何か、そしてそれらがどのようにスケーラビリティの実現に役立つかを説明します。

サイドチェーンと L2 Ethereum ソリューションは、Ethereum のスケーリングの問題を解決するのに役立ちます。オンチェーンのパフォーマンスを改善しようとすると、多くの場合、イーサリアムの分散化とスケーラビリティの間でトレードオフが発生します。これはスケーラビリティの三重苦として知られています。

サイドチェーンと L2 ソリューションにより、継続的かつ漸進的なイノベーションが可能になり、セキュリティと分散化を維持しながら、すべての人にとっての Ethereum の改善が実現します。

サイドチェーンと Ethereum L2 ソリューションの主な違いは、L2 は Ethereum メイン ネットワークのセキュリティを継承するのに対し、サイドチェーンは独自のセキュリティに依存していることです。

Ethereum サイドチェーンは、Ethereum メインチ​​ェーンと並行して実行される独立したブロックチェーン ネットワークです。サイドチェーンは双方向ペグシステムを介してメインチェーンに接続されており、サイドチェーン間で資産を交換できます。

サイドチェーンには、相互に依存するものと、互いに独立しているものの 2 つの基本的なタイプがあります。

チェーンが別のチェーン（Ethereum など）に依存している場合、そのチェーンは親チェーンの子チェーンと見なすことができます。通常、子チェーンは独自の資産を作成せず、代わりに親チェーンからの転送から資産を取得します。

サイドチェーンには独自のコンセンサス プロトコルがあり、通常はトランザクションをより高速かつ手頃な価格にすることを目的として、特定の種類のトランザクション向けに設計されています。しかし、これはまた、サイドチェーンが一般的にイーサリアムのセキュリティ特性を継承しないことを意味します。サイドチェーンを使用する場合、独自のコンセンサス プロトコルに参加しているノードを含むサイドチェーンのセキュリティのみに依存します。

サイドチェーンはメインチェーンの混雑を軽減し、全員のコストを削減し、Ethereum エコシステムの使いやすさとスケーラビリティを向上させます。開発者はサイドチェーンを使用して、メインチェーンでは利用できない新しい機能やユースケースを探索およびテストすることもできます。

人気のあるサイドチェーンには、Polygon PoS、Skale、Rootstock などがあります。 Ethereum 2.0 には、シャード チェーンと呼ばれる独自のサイドチェーンのバリエーションがあり、最近リリースされたビーコン チェーンに接続されています。ビーコン チェーンは、最終的にはプルーフ オブ ステーク (PoS) に基づく Ethereum メイン チェーンになることを目指しています。

サイドチェーンは、双方向ペグ システムまたはブリッジを介してメインチェーンに接続されます。メインチェーンでは、他の場所で使用できないようにロックボックスとして機能する終了アドレスに Ethereum を送信できます。

取引が完了し、「レース期間」（セキュリティ強化のため）が経過すると、Simple Payment Verification（SPV）と呼ばれる領収書が提供されます。これにより、スマート コントラクトを介してサイドチェーン上のロックボックスから同じ値がリリースされます。サイドチェーンからメインチェーンに「転送」する場合も、まったく同じプロセスが逆の順序で発生します。

サイドチェーンは、Ethereum のコンピューティング エンジンである Ethereum Virtual Machine (EVM) に基づいています。 EVM との互換性により、開発者はサイドチェーンでアプリケーションを使用する場合、変更を加える必要がありません。すべて同じ Solidity ソフトウェア レイヤーを共有し、同じ Web3 API を介してアクセスできるため、同じコードをデプロイするだけです。

L2 プロトコルは、Ethereum チェーン内に存在するチェーンですが、セカンダリ フレームワークを通じてより高いスケーラビリティを実現できます。 L2 でアクティビティの大部分を処理することにより、メイン レイヤーの混雑を軽減します。サイドチェーンとは異なり、L2 は通常、メインチェーンのセキュリティ プロパティを継承します。

レイヤー 1 は基盤となるブロックチェーンです。 Ethereum は、さまざまな L2 ブロックチェーンが構築される基盤であるため、レイヤー 1 ブロックチェーンです。簡単に言えば、L2 はトランザクション パッケージを圧縮し、Ethereum メイン ネットワークに送信します。

L2 拡張ソリューションには、チャネル、ロールアップ、プラズマが含まれます。これらのスタンドアロン ソリューションの詳細は次のとおりです。

チャネル

チャネルを通じて、ユーザーはオフチェーンで直接トランザクションを実行し、オンチェーンのトランザクションを最も重要な情報のみに削減します。具体的には、ブロックチェーンの一部がスマート コントラクトによってロックされるため、更新する前に、トランザクションの参加者全員が完全に同意する必要があります。

参加者は、ブロックチェーンに送信できるトランザクションを作成して署名することで、自分の状態を更新します。チャネルの使用を停止したい場合は、終了して最後の状態更新をメインチェーンに送信します。これにより、状態が再びロック解除されます。

ロールアップ

ロールアップは、メインの Ethereum ブロックチェーンの外部でトランザクションを実行し、複数のトランザクションをまとめてバッチ処理し、メインの Ethereum ネットワークに送り返します。ロールアップは証明に依存しているため、Ethereum はトランザクションを処理せずにその正確性を検証できます。

2種類のロールアップ

一般的に、ロールアップにはゼロ知識 (ZK) ロールアップと楽観的ロールアップの 2 種類があります。

ゼロ知識ロールアップ (ZK ロールアップ) は有効性証明を使用します。各トランザクション バッチには、SNARK と呼ばれる暗号化証明が含まれており、これは Ethereum メイン レイヤーのコントラクトによって検証されます。

メインチェーンには大量のトランザクションデータを保存せずに有効性の証明のみを保存する必要があるため、このオフチェーン計算により処理時間が大幅に節約され、ZK ロールアップがより高速かつ効率的になります。

楽観的ロールアップでは不正の証明が使用されます。名前が示すように、すべてのトランザクションが有効であると楽観的に想定し、初期証明なしでバッチをコミットします。チャレンジ期間があり、その期間中に他の人はデータが偽であることを検出し、証明することができます。

バッチが不正であると証明された場合、楽観的なロールプスは不正証明を実行し、Ethereum メインチ​​ェーンで利用可能なデータを使用して正しいトランザクション計算を実行します。参加者は、良い行動を奨励するために、行動に基づいて報酬または割引を受けるよう求められます。

Optimism のような企業は、スループットの向上、レイテンシの短縮、ガス料金の引き下げを実現することで、Ethereum の拡張に貢献しています。執筆時点では、Optimism のガス料金は Ethereum の 10 倍安いです。

プラズマ

Plasma は、スマート コントラクトと Merkle ツリーの組み合わせを使用して子チェーンの無限のブランチを作成する、Ethereum のネイティブ サイドチェーンと考えることができます。これらの子チェーンは、独自のコンセンサス メカニズムを備えた Ethereum メイン チェーンの小さなコピーです。

計算とトランザクション データに必要な帯域幅は親チェーンからオフロードされますが、定期的にルート チェーンに送信されます。各子チェーンは、セキュリティのために不正防止システムに依存しています。これはロールアップに似ており、誰でもその有効性を疑問視できる期間があります。

他のサイドチェーンとの主な違いは、各 Plasma チェーン ブロックの「ルート」が Ethereum に公開され、メインチェーンのセキュリティを継承することです。

Polygon のような企業は、開発者やエンドユーザーに低いガス料金を提供しているため、取引が高速化します。これらの明らかな利点により、Plasma での開発は非常に魅力的であり、爆発的な成長を遂げた理由も簡単にわかります。

Alchemy は現在、Ethereum レイヤー 1 チェーンと Arbitrum L2 チェーンをサポートしています。 Arbitrum は、Ethereum 上に構築された独立したチェーンであり、より高速なトランザクション速度、より高いスループット、より低いガス料金、およびスマート コントラクトとしてのより多くの利点をサポートします。イベントとトランザクションは最終的に、オプティミスティック ロールアップを介して Arbitrum からレイヤー 1 チェーンに中継されます。

サイドチェーンや L2 (チャネル、ロールアップ、プラズマ) などのスケーラビリティ ソリューションを大規模に採用することで、Ethereum メインネットの負担が軽減され、より多くのユーザーがより高速なトランザクション時間と低い高額なトランザクション手数料を享受できるようになります。その一方で、セキュリティ (L2 ソリューション) と分散型アプリケーションは維持されます。

出典: https://www.web3.university/article/sidechains-vs-layer2s