イーサリアム（ETH）のLayer技術最新動向まとめ
はじめに
イーサリアムは、分散型アプリケーション（DApps）を構築するための基盤となるブロックチェーンプラットフォームです。しかし、イーサリアムネットワークは、スケーラビリティの問題、高いガス代、トランザクション処理速度の遅さといった課題を抱えています。これらの課題を解決するために、様々なLayer技術が開発・導入されています。本稿では、イーサリアムのLayer技術の最新動向について、詳細に解説します。
Layer技術とは
Layer技術とは、既存のブロックチェーン（Layer 1）の上または横に構築される技術のことです。Layer 1の性能を向上させることなく、トランザクション処理能力の向上、ガス代の削減、プライバシーの強化などを実現することを目的としています。Layer技術は、大きく分けてLayer 2とサイドチェーンの2種類に分類されます。
Layer 2
Layer 2は、Layer 1のセキュリティを維持しながら、トランザクションをオフチェーンで処理することで、スケーラビリティの問題を解決する技術です。Layer 2には、以下の種類があります。
ロールアップ
ロールアップは、複数のトランザクションをまとめてLayer 1に記録することで、トランザクション処理能力を向上させる技術です。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2種類があります。
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、チャレンジメカニズムによって検証を行う技術です。ArbitrumとOptimismが代表的なOptimistic Rollupです。Optimistic Rollupは、ZK-Rollupに比べて計算コストが低いという利点がありますが、不正なトランザクションの検証に時間がかかるという欠点があります。
ZK-Rollup
ZK-Rollupは、ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof）を用いて、トランザクションの有効性を証明する技術です。zkSyncとStarkNetが代表的なZK-Rollupです。ZK-Rollupは、Optimistic Rollupに比べてセキュリティが高いという利点がありますが、計算コストが高いという欠点があります。
ステートチャネル
ステートチャネルは、当事者間でオフチェーンでトランザクションを繰り返し行い、最終的な結果のみをLayer 1に記録する技術です。Raiden NetworkとLightning Networkが代表的なステートチャネルです。ステートチャネルは、高速なトランザクション処理が可能ですが、参加者がオンラインである必要があるという欠点があります。
Plasma
Plasmaは、Layer 1のセキュリティを維持しながら、オフチェーンでトランザクションを処理する技術です。Plasmaは、子チェーンと呼ばれる複数の小さなブロックチェーンを生成し、それぞれのトランザクションをオフチェーンで処理します。Plasmaは、スケーラビリティの問題を解決する可能性を秘めていますが、複雑な設計と運用が必要という欠点があります。
サイドチェーン
サイドチェーンは、Layer 1とは独立したブロックチェーンであり、Layer 1と双方向の通信を行うことができます。サイドチェーンは、Layer 1のセキュリティを共有しないため、セキュリティリスクが高いという欠点がありますが、Layer 1の制約を受けずに自由に設計できるという利点があります。Polygon（旧Matic Network）が代表的なサイドチェーンです。
各Layer技術の比較
| 技術 | セキュリティ | スケーラビリティ | 複雑性 |
|---|---|---|---|
| Optimistic Rollup | 中 | 高 | 中 |
| ZK-Rollup | 高 | 高 | 高 |
| ステートチャネル | 中 | 非常に高 | 中 |
| Plasma | 中 | 高 | 非常に高 |
| サイドチェーン | 低 | 高 | 低 |
最新動向
イーサリアムのLayer技術は、日々進化しています。以下に、最新の動向をいくつか紹介します。
Layer 2の競争激化
Optimistic RollupとZK-Rollupの競争が激化しています。ArbitrumとOptimismは、それぞれ異なるアプローチで開発を進めており、どちらが主流になるかはまだ不透明です。また、ZK-Rollupは、計算コストの削減や開発ツールの改善が進められており、より使いやすくなっています。
Layer 3の登場
Layer 2の上に構築されるLayer 3の概念が登場しています。Layer 3は、特定のアプリケーションに特化したカスタマイズされたブロックチェーンを構築することを目的としています。Layer 3は、スケーラビリティの向上だけでなく、プライバシーの強化や新しい機能の追加も可能にします。
EIP-4844（Proto-Danksharding）
EIP-4844は、データ可用性サンプリング（DAS）を導入することで、Layer 2のスケーラビリティを向上させる提案です。EIP-4844は、Layer 2のトランザクションコストを削減し、より多くのユーザーが利用できるようにすることを目的としています。EIP-4844は、2024年頃に実装される予定です。
Modular Blockchain
Modular Blockchainは、ブロックチェーンの機能を分割し、それぞれを専門化されたモジュールとして構築するアプローチです。これにより、スケーラビリティ、セキュリティ、カスタマイズ性を向上させることができます。Celestiaが代表的なModular Blockchainです。
各プロジェクトの動向
Arbitrum
Arbitrumは、Optimistic Rollupを採用したLayer 2ソリューションです。Arbitrumは、EVM互換性があり、既存のイーサリアムDAppsを容易に移植することができます。Arbitrumは、DeFiやNFTなどの分野で多くのDAppsが展開されています。
Optimism
Optimismは、Optimistic Rollupを採用したLayer 2ソリューションです。Optimismは、EVM互換性があり、Arbitrumと同様に既存のイーサリアムDAppsを容易に移植することができます。Optimismは、RetroPGF（Retroactive Public Goods Funding）と呼ばれるコミュニティ主導の資金調達プログラムを実施しており、開発者の活動を支援しています。
zkSync
zkSyncは、ZK-Rollupを採用したLayer 2ソリューションです。zkSyncは、EVM互換性があり、ArbitrumやOptimismと同様に既存のイーサリアムDAppsを容易に移植することができます。zkSyncは、セキュリティとプライバシーに重点を置いて開発が進められています。
StarkNet
StarkNetは、ZK-Rollupを採用したLayer 2ソリューションです。StarkNetは、Cairoと呼ばれる独自のプログラミング言語を使用しており、EVM互換性はありません。StarkNetは、高度な計算能力を必要とするDAppsに適しています。
Polygon
Polygonは、サイドチェーンを採用したLayer 2ソリューションです。Polygonは、PoS（Proof of Stake）コンセンサスアルゴリズムを使用しており、高速なトランザクション処理と低いガス代を実現しています。Polygonは、DeFiやNFTなどの分野で多くのDAppsが展開されています。
まとめ
イーサリアムのLayer技術は、スケーラビリティの問題を解決し、より多くのユーザーが利用できるようにするための重要な取り組みです。Layer 2とサイドチェーンは、それぞれ異なる特徴を持っており、用途に応じて使い分ける必要があります。最新の動向としては、Layer 2の競争激化、Layer 3の登場、EIP-4844の実装、Modular Blockchainの台頭などが挙げられます。これらの技術が進化することで、イーサリアムはより強力なブロックチェーンプラットフォームへと成長していくことが期待されます。今後も、Layer技術の動向を注視し、最適なソリューションを選択していくことが重要です。
