イーサリアム（ETH）とレイヤー技術の違いとは？
ブロックチェーン技術の進化は目覚ましく、その中でもイーサリアム（ETH）は、単なる暗号資産としての側面を超え、分散型アプリケーション（DApps）の基盤として重要な役割を果たしています。しかし、イーサリアムのスケーラビリティ問題が顕在化するにつれて、その解決策としてレイヤー2技術が注目を集めています。本稿では、イーサリアムとレイヤー技術の違いについて、技術的な詳細を含めて深く掘り下げて解説します。
1. イーサリアム（ETH）の基礎
イーサリアムは、2015年にヴィタリック・ブテリンによって提唱された、分散型台帳技術（DLT）を活用したプラットフォームです。ビットコインと同様にブロックチェーンを基盤としていますが、ビットコインが主に価値の保存・移転に特化しているのに対し、イーサリアムはスマートコントラクトと呼ばれるプログラムを実行できる点が大きく異なります。
1.1 スマートコントラクトとは
スマートコントラクトは、事前に定義された条件が満たされた場合に自動的に実行されるプログラムです。これにより、仲介者を介さずに、安全かつ透明性の高い取引を実現できます。例えば、不動産の売買契約や保険契約などをスマートコントラクトとして実装することで、契約の履行を自動化し、不正行為のリスクを低減できます。
1.2 イーサリアムのコンセンサスアルゴリズム
イーサリアムは、当初Proof of Work（PoW）というコンセンサスアルゴリズムを採用していました。PoWでは、マイナーと呼ばれる参加者が複雑な計算問題を解くことでブロックを生成し、ネットワークのセキュリティを維持します。しかし、PoWは消費電力が高く、処理速度が遅いという課題がありました。そのため、イーサリアムは現在、Proof of Stake（PoS）への移行を進めています。PoSでは、暗号資産の保有量に応じてブロック生成の権利が与えられ、PoWよりも消費電力を抑え、処理速度を向上させることができます。
2. イーサリアムのスケーラビリティ問題
イーサリアムは、DAppsの基盤として広く利用されていますが、トランザクション処理能力に限界があるというスケーラビリティ問題に直面しています。イーサリアムのブロック生成間隔は約12秒であり、1秒あたり約15トランザクションしか処理できません。これは、VisaやMastercardなどの既存の決済システムと比較すると、非常に低い数値です。トランザクション処理能力が低いと、ネットワークの混雑を引き起こし、トランザクション手数料が高騰したり、処理に時間がかかったりする可能性があります。
2.1 ガス代とは
イーサリアムでは、トランザクションを実行するためにガス代と呼ばれる手数料を支払う必要があります。ガス代は、トランザクションの複雑さやネットワークの混雑状況によって変動します。ネットワークが混雑している場合は、ガス代が高騰し、トランザクションの実行コストが増加します。
3. レイヤー2技術とは
イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決するために、レイヤー2技術が開発されています。レイヤー2技術は、イーサリアムのメインチェーン（レイヤー1）の上で動作する別のネットワークを構築することで、トランザクション処理能力を向上させることを目的としています。レイヤー2技術では、トランザクションの一部または全部をオフチェーンで処理し、その結果のみをイーサリアムのメインチェーンに記録します。これにより、メインチェーンの負荷を軽減し、トランザクション手数料を削減できます。
3.1 レイヤー2技術の種類
レイヤー2技術には、様々な種類があります。代表的なものとしては、以下のものが挙げられます。
- ロールアップ (Rollups): オフチェーンでトランザクションをまとめて処理し、その結果をイーサリアムのメインチェーンに記録します。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2種類があります。
- サイドチェーン (Sidechains): イーサリアムのメインチェーンとは独立したブロックチェーンを構築し、イーサリアムとの間で資産を移動させることができます。
- ステートチャネル (State Channels): 2者間のトランザクションをオフチェーンで処理し、最終的な結果のみをイーサリアムのメインチェーンに記録します。
- Plasma: イーサリアムのメインチェーンから派生した子チェーンを構築し、オフチェーンでトランザクションを処理します。
3.2 ロールアップの詳細
ロールアップは、現在最も注目されているレイヤー2技術の一つです。ロールアップでは、オフチェーンでトランザクションをまとめて処理し、その結果をイーサリアムのメインチェーンに記録します。これにより、メインチェーンの負荷を軽減し、トランザクション手数料を削減できます。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2種類があります。
3.2.1 Optimistic Rollup
Optimistic Rollupは、トランザクションが有効であると仮定し、不正なトランザクションがあった場合に、異議申し立て期間を設けています。異議申し立て期間内に不正なトランザクションが発見された場合は、そのトランザクションは無効になります。Optimistic Rollupは、実装が比較的容易であるというメリットがありますが、異議申し立て期間が必要であるため、トランザクションの確定に時間がかかるというデメリットがあります。
3.2.2 ZK-Rollup
ZK-Rollupは、ゼロ知識証明と呼ばれる暗号技術を用いて、トランザクションの有効性を証明します。ゼロ知識証明を用いることで、トランザクションの内容を公開せずに、その有効性を検証できます。ZK-Rollupは、トランザクションの確定が高速であるというメリットがありますが、実装が複雑であるというデメリットがあります。
4. イーサリアムとレイヤー2技術の比較
イーサリアムとレイヤー2技術の違いを、以下の表にまとめます。
| 項目 | イーサリアム（ETH） | レイヤー2技術 |
|---|---|---|
| トランザクション処理能力 | 低い（約15TPS） | 高い（数百～数千TPS） |
| トランザクション手数料 | 高い | 低い |
| セキュリティ | 高い | イーサリアムのセキュリティに依存 |
| 複雑さ | 比較的低い | 高い |
5. 今後の展望
イーサリアムのスケーラビリティ問題は、DAppsの普及を阻害する大きな要因となっています。レイヤー2技術は、この問題を解決するための有望な手段であり、今後の発展が期待されます。特に、ロールアップ技術は、Optimistic RollupとZK-Rollupの両方が活発に開発されており、イーサリアムのスケーラビリティ向上に大きく貢献すると考えられます。また、イーサリアム2.0と呼ばれるPoSへの移行も、スケーラビリティ向上に貢献すると期待されています。イーサリアム2.0では、シャーディングと呼ばれる技術を導入することで、トランザクション処理能力を大幅に向上させることができます。
まとめ
イーサリアムは、DAppsの基盤として重要な役割を果たしていますが、スケーラビリティ問題に直面しています。レイヤー2技術は、この問題を解決するための有望な手段であり、様々な種類があります。ロールアップ技術は、現在最も注目されているレイヤー2技術の一つであり、イーサリアムのスケーラビリティ向上に大きく貢献すると考えられます。イーサリアム2.0への移行も、スケーラビリティ向上に貢献すると期待されています。これらの技術の進化により、イーサリアムは、より多くのDAppsをサポートし、より多くのユーザーに利用されるようになるでしょう。
