Layer2は暗号の世界にとって何を意味するのでしょうか？
イーサリアムは徐々にクラウド型のブロックチェーン基盤インフラに進化し、この世界に長年の実績を提供します。著者：Rex |W3.Hitchhiker
改訂：Aaron |W3.Hitchhiker
早くも1年前、イーサリアムはネットワークの混雑とガス料金の高騰という問題に直面していました。その時、Layer 2の概念が常に言及されていました。しかし、その時のL2は、イーサリアムが他のパブリックチェーンと市場で競争するための防御手段のように感じられました。しかし今や、L2の話題はますます熱くなり、L2が暗号世界全体にとっての意味は、もはやイーサリアムの「防御メカニズム」だけではないようです。
不可能三角と単片式ブロックチェーン
まず、ブロックチェーンの不可能三角から始めましょう。
ブロックチェーンの不可能三角問題は、技術的な制約により、ブロックチェーンの3つの属性のうち2つしか同時に向上させることができず、1つの属性を犠牲にしなければならないことを指摘しています。
この3つの主要な属性（およびその技術的要点）は次の通りです：
非中央集権化：ネットワークノードの数；中心ノードの有無；
安全性：ネットワークを攻撃する難易度；
スケーラビリティ：システムのデータスループットおよびTPS。
さらに、これら3つの属性を実現するためには、次のような基盤コンポーネントが必要です：
コンセンサス：安全性を提供し、データの真実性を定義します。
実行：古い状態を新しい状態に変換します。このプロセスは計算を通じて実行されます。（ブロックNがN+1に更新される）
データの可用性：メインチェーンを通じて参照されるデータ（ブロックNを構成するすべてのデータ）の真実性を保証します。
BTCは設計当初から、中央集権的な機関の信頼リスクを認識し、十分な非中央集権化の程度を選択しました。同時に、金融決済システムとしても十分な安全性が必要であったため、スケーラビリティを犠牲にせざるを得ませんでした。その後のすべてのパブリックチェーンは、POWメカニズム（ETHなど）を選択し、十分な非中央集権化と安全性を確保することを目的としているため、スケーラビリティが非常に悪く、ブロックチェーンの普及は常に課題となっています。
実際、私たちは常に不可能三角の束縛を受けており、その主な理由は、現在のほとんどのブロックチェーンがL1（メインチェーン）上でコンセンサス、実行、データの可用性の3つのことを同時に達成しようとしているため、今日の困難が生じているのです。
安全性と非中央集権化のために、私たちはブロックスペースの供給を減らし、ノードのハードウェア要件を低下させ、すべての人がネットワークに参加してノードになることができるようにしましたが、これにより取引時間が延び、スケーラビリティが非常に悪化しました。
しかし、ノードの数を減らすと、冗長な計算作業を行うコンピュータが少なくなる一方で、少数のノードを信頼することしかできなくなり、非中央集権化の程度が弱まります。
要するに、過去10年間、ブロックチェーンの非中央集権化と安全性を確保するために、私たちはそのスケーラビリティの限界に達しました。
このように、コンセンサス、実行、データの可用性の3つの基盤コンポーネントを同時に担当するブロックチェーンを、私たちは単片式ブロックチェーンと呼びます。単片式ブロックチェーンの道は、どうやら行き詰まっているようです。
Rollupsソリューションとモジュラー式ブロックチェーン
では、考え方を変えて、コンセンサスを担当する者がコンセンサスをうまく行うことに専念し、取引の実行を専門に担当する者が取引効率を向上させるように分業することで、単片式ブロックチェーンの「不可能三角」の困難を解決できるでしょうか？
私たちはイーサリアムL2のRollupsソリューションを例に挙げて説明します。
L2は、イーサリアムL1とは独立したオフチェーンの取引実行環境を作成し、取引を処理した後にL1の状態を更新します。さらに、Rollupsは実行層の取引速度を2桁向上させ、取引コストを1桁低下させることができ（まだ最適化の余地があります）、コンセンサスとデータの可用性の維持コストを負担する必要がありません。
具体的には、Rollupsは取引バッチを圧縮し、不定期にイーサリアムメインネットに単一の状態ルート更新を発行します。この状態ルート更新には、Rollups層で発生した多くの取引の結果が含まれています。
RollupsのL2は、コンセンサスとデータの可用性に関心を持つ必要はなく、取引効率を向上させることに専念するだけで済みます。なぜなら、Rollupネットワークは常にごく少数のノード（または直接1つのノード）だけがアクティブであればよく、その維持コストは非常に低いからです。しかし、Rollupsは暗号的な方法でイーサリアムL1と密接に関連しているため、安全性と非中央集権化の問題を心配する必要はありません。イーサリアムL1が安全性と非中央集権化を担当します。
このようなアーキテクチャのブロックチェーンを、私たちはモジュラー式ブロックチェーンと呼びます。
簡単に言えば、モジュラー式ブロックチェーンとは、現在のL1メインチェーンが同時に担当するコンセンサス、実行、データの可用性の3つの基盤コンポーネントを分割し、各レイヤーが自分のレイヤーの作業効率を向上させることに専念することで、分業を実現し、モジュール化の形を形成することを意味します。
実際、現実の生活でも似たような運営モデルがあります。例えば、私たちがよく使うAlipayやWeChatは、L2のように取引を実行するプラットフォームであり、私たちの銀行口座の現金の決済と安全性の保証は、実際には商業銀行のシステムが担当しています。商業銀行はL1のようなものです。
モジュラー形式は、私たちの取引効率を大幅に向上させることができます。
イーサリアムのモジュラー化
私たちは上記でイーサリアムのモジュラー化の第一歩 --- --- Rollupsについて説明しました。次に、他の2つのステップ --- --- POSおよびShardingを見てみましょう。
PoSメカニズムを通じて、イーサリアムはネットワークの安全性を担当する特定のコンピュータを必要としなくなりました。現在、理論的にはすべてのコンピュータがネットワークの安全性を担当することができます。
現在のイーサリアムのPoSビーコーンチェーンは、検証ノードの経済的コストを32 ETHと1台のコンピュータに引き下げ、ブロックチェーンの検証者の潜在的な総数を増加させています。32 ETHのコストは依然として高価ですが、これは最小限のPOWマイニング（数百万ドルから始まる）よりも1桁低いです。
さらに、LidoやRocketpoolのような分散型ステーキングプールや第三者プロジェクトは、ユーザーが任意の数量のETHを集めてステーキングできるようにし、32 ETHの制限が厳格な条件ではなくなり、潜在的な検証者の数が増加し、イーサリアムネットワークの非中央集権化の程度も強化されます。
また、POSに移行した後に1000万枚のETHがステーキングされることで安全と見なされるシナリオも実現の見込みがあります --- --- 1000万枚のETHをステーキングし、各検証者が32 ETHをステーキングすることで、ネットワークには312,500名の検証者が存在することになります。
ETHがPOSに移行すると、ネットワーク全体はモジュラー式の安全資源プール（検証者プール）を持ち、強力なコンセンサス層（おそらく400億ドルの価値）を形成し、十分な非中央集権化を持ち、コンセンサス層のインフラストラクチャとして進化することができます。
Sharding（シャーディング技術）は、全体のシステムの安全性を完全に1つのチェーンに集中させるのではなく、より多くのシャードチェーンで安全性を再分配することを可能にします。30万人の検証者が単片式ブロックチェーンを保護するのは、非効率的なリソース配置の方法です。しかし、これらの検証者を複数のシャードチェーンに分配することで（第一段階では64のシャードチェーンが立ち上がります）。
イーサリアムL1は、各シャードチェーンに約4,500名の検証者を割り当てることで、18の単片式イーサリアムの規模を創出できます。（最初に64のシャードチェーンを実現することは、イーサリアムの容量を64倍に増やすことを意味するのではなく、私たちが持っているイーサリアムチェーンの数が64倍に増えることを意味しますが、各チェーンの容量は現在の1/3になるため、全体のサイズは約18倍増加します）
POSに移行した後のビーコーンチェーンは、システムリソースの調整役であり、ランダムサンプリングを通じて、ビーコーンチェーンは各検証者を特定のシャードチェーンに割り当て、そのシャードチェーン内で検証作業を担当させます。また、すべての検証者は各エポック（約6分）ごとに順序が再シャッフルされ、再びランダムに割り当てられます。全体として、シャーディングはL1で利用可能なブロックスペースを最大化します！
モジュラー設計の素晴らしさは、各モジュールの最適化が他のモジュールの最適化を拡大する（相乗効果）ことです。
POSを通じてネットワークの非中央集権化が増加し、それによりイーサリアム上のシャードの数が増加します；
イーサリアムL1上でより多くのシャードを増やすことで、L2のRollupsの数が1桁増加します；
Rollupsの規模の増加は、新しい実行可能なオンチェーン取引タイプをもたらし、最終的にはRollupsがL1に支払う総費用を増加させます；
Rollups上で発生する純取引活動が多ければ多いほど、L1のブロックスペースを購入する際に支払う総費用が高くなり、L2間でガス戦争が引き起こされ、計算リソースの需要が増加します。同時に、追加のインフレを増やすことなく（より多くの検証ノードが増加しますが、ETHの価格は燃焼によるデフレで上昇します）、ネットワークはより多くの計算リソースを増加させます。
これらの計算リソースは、より多くのシャードを創出するために使用でき、より多くのシャードはより速い取引速度を意味します。（イーサリアムは第一段階で64のシャードを実現する予定ですが、最終目標は1024のシャードに増やすことです。ムーアの法則に従い、家庭用コンピュータのCPUがますます強力になるにつれて、シャードの数と容量は増加します）
シャーディングとRollupsの組み合わせは、計算リソースをネットワークの資産に変え、負債ではなくします。
モジュラー式ブロックチェーンの経済的持続可能性
モジュラー化されたイーサリアムは、技術アーキテクチャの実現可能性だけでなく、経済的にも常識に合った実現可能性を持っています。
暗号経済システムは、取引手数料と新しいコインの発行を使用して、ネットワークの安全性提供者（POWマイナーまたはPOS検証者）に報酬を支払います。
ブロックチェーンネットワークが収集できる取引手数料が多ければ多いほど、新たに発行する必要のあるコインの数は少なくなり、ネットワーク全体のインフレ率は低下し、最終的にはそのコインの価値が高まります。
私たちはPolygon、Solana、ETHのインフレと手数料消費を比較できます：
PolygonのPoSネットワークは、毎日約5万～10万ドルの取引手数料を収集し、年間で1800万～3600万ドルになります。しかし、その一方で、Polygonは4億ドル以上の年インフレ報酬を配分しています；
SolanaのPOSネットワークは、毎日約10万ドルの取引手数料を収集し、年間で3600万ドルになります。しかし、Solanaはさらに驚くべき40億ドルの年インフレ報酬を配分しています；
ETHはPOWメカニズムの下で、毎日約6000万ドルの取引手数料を収集し、年間で約220億ドルになります。同時に、ETHの年間インフレ報酬は約200億ドルです。（現在、イーサリアムは約15秒ごとに1ブロックを生成し、各ブロックの報酬は2 ETHで、計算すると1日で約1.15万ETH、年間で420万ETHのインフレになります）
さらに、ETHがPOSに移行した後、インフレ率は低下し、年間のインフレは57万～100万ETH程度になると予想されます。比較すると、長期的にはイーサリアムがモジュラー化された後、その経済的持続可能性が強化され、市場競争力も高まることがわかります。
Layer 2の未来予測
Rollupは、取引実行環境をメインネットから切り離す操作であり、ETHをコンセンサスモジュール（オンチェーン）と取引モジュール（オフチェーン）に分割します。これにより、市場に巨大な想像の余地が生まれました。したがって、私たちは現在Rollupsが最も理想的なネットワークソリューションであるという前提のもと、未来の市場動向を予測しました：
2022年はL2元年となり、多くのチームが自分たちのL2を作成し、市場規模を拡大するでしょう。L2ネットワークは、コンセンサス/安全層の巨大な維持コストを心配する必要がなく、イーサリアムL1に対してストレージ証明（proofs）とデータのガス料金を支払うことで安全性を保証し、すべての注意を自らの実行/計算プロセスの改善に集中させることができます。
次に、オフチェーンの環境はRollupによる迅速な反復更新に非常に適しており、このようなアーキテクチャは新技術やコスト効率の最適化機能をより早く展開できるようにします。また、Rollup形式のL2は、多くのETHサイドチェーンを名乗るプロジェクトよりも正統性を持ち、多くのEVMパブリックチェーンよりもイーサリアムがもたらす安全性と非中央集権化の程度を持っているため、L2の市場には極めて大きな潜在能力があります。
市場がさらに進展するにつれて、一部のL1サイドチェーンや老舗パブリックチェーンは、競争力が不足していることに気づき、高コストのコンセンサス層とデータ可用性層を放棄し、イーサリアムのL2に転換し、軽装で自らのエコシステムを運営し、価格が回復する（イーサリアム上のL2ネットワークに転換することによって）。
彼らは自らのネイティブトークン、コミュニティ、アプリケーションなどを保持し続けることができ、同時にイーサリアムエコシステム全体から利益を得ることができ、コンセンサス/安全層を心配する必要もありません。
さらに、Web2のインターネット大手企業が参入することは確実です。なぜなら、Rollupのこの運営方式は、Web2時代の彼らにとって非常に馴染み深いものであり、彼らはこの方法で迅速にWeb3時代に入るでしょう。そして、自らの優れたアプリケーションを構築することに専念し、安全性や非中央集権化の程度を心配することはなくなります。
今後4年間、次のサイクルでは「パブリックチェーン」戦争が繰り広げられ、技術、資本、ユーザー、文化などの話題が繰り返し議論されるでしょう。しかし、この時の主役はL1ではなく、L2です。必ずやトップクラスのRollup L2エコシステムが繁栄し、評価が千億ドルレベルに引き上げられるでしょう。そして、資本はすべてのL2の評価を百億ドル程度まで引き上げるでしょう。
最後に、イーサリアムは徐々にクラウドベースのブロックチェーン基盤インフラストラクチャに進化し、この世界に長年の試練（2回の牛市と熊市）を経て構築された強力なコンセンサス層を提供し、安全性と非中央集権化を提供します。すべてのRollupsは、オンチェーン決済を完了するために高価なブロックパッキング料金を購入し、これにより、皆がイーサリアムを未来の歴史上初の公共の中立的なグローバル決済ネットワークとして受け入れるようになるでしょう。
