L1とL2の思考パターンの違いを深く解析する

原作者：Patrick McCorry

原标题：《Mental models for L1 and L2》

编译：ethereum.cn

暗号通貨はデータベース技術のパラダイムシフトをリードしています。

暗号通貨の基盤はデータベースです。それはすべてのユーザーアカウントの残高、スマートコントラクトのコードと状態を記録しています。

ユーザーの操作は最終的に取引の実行とデータベースの更新を通じて反映されます。

"Web2"データベース技術の問題は、それが機能するための信頼にあります。これは、データベースを維持し保護するために信頼できる第三者に依存しています。

もしこれらの第三者がダウンした場合、データベースへのすべてのアクセスが中断されます。彼らがデータベースを更新する際に間違いを犯した場合、そのエラーは発見されない可能性があります。

データベースに対する公衆の信頼を確立するために、監査人を雇い、データベース更新の有効性を遡って確認することで（簡単な作業ではありません）、データの完全性を証明することができます。

オープンメンバーシップの参加者のグループは、信頼できる第三者に取って代わることができるかもしれません。これが暗号通貨がデータベース技術のパラダイムシフト（"Web3"）をリードしている理由です。

それは、リソースを提供する意欲のある誰もがデータベースの読み取り、書き込み、監査を行い、最終的にはデータベースの完全性と内容を保護することを可能にします。このグループはリアルタイムでデータベースの更新を確認でき、間違いを即座に拒否し、更新後にすぐにエラーを発見することができます。

オープンメンバーシップのグループはこのパラダイムシフトの基盤であり、2つの役割に分かれます：

• 提案者：データベースの更新を提案できる主体。

• 検証者：データベース更新提案の有効性を確認できる主体。

参加の思考モデルは暗号プロトコルに似ており、一方の参加者グループ（提案者）が声明が正しいことを証明したいと考え、もう一方の参加者グループ（検証者）がそれを受け入れる前にその正確性を確認しなければなりません。この相互作用のプロセスは、データベースの各更新時に繰り返されます。

しかし、オープンメンバーシップのグループをどのように実現するかについては、いくつかの重要な問題を提起する必要があります：

• 誰が提案者ですか？私はどのようにして提案者になれますか？このグループの規模はどのくらい必要ですか？

• 誰が検証者ですか？私は登録する必要がありますか？このグループの規模はどのくらい必要ですか？

• 私たちはどのようにして更新に合意に達するのですか？

このシステムのアーキテクチャとそれがデータベースの安全性に与える根本的な意味が、上記の質問に答えます。私たちはL1とL2のアーキテクチャを探求し、最終的な目標は読者に良い思考モデルを構築する手助けをすることです。

L1の思考モデル

L1のデータベースは経済的に大多数（"世界"）に受け入れられなければなりません。

L1のシステムでは、信頼できる第三者が公共の合意に取って代わられます。

その目的は、すべての参加者がデータベースの更新に同意することです。これには、すべての当事者が客観的に従うことができる共通のルール（"合意ルール"）のセットが必要です。

これらのルールはデータベース更新の有効性を証明するために使用されます。1人またはそれ以上の提案者が競争的な更新を提案できますが、最終的にはすべての参加者がデータベースの1つの更新とデータベースの内容に関する1つの事実に収束します。

ネットワークの合意の必要性は参加状況に影響を与えます：

提案者数の制限比率。メンバーシップはオープンである必要がありますが、このシステムの長期的な成功から経済的インセンティブを得る参加者に制限されます。これは、競合する更新の氾濫を防ぎ、最終的に各当事者が1つの更新に合意するのを難しくします。

検証者の数を最大化する。更新の頻度と規模は、検証者の数を決定します。なぜなら、彼らはすべての更新をリアルタイムで検証するための計算および帯域幅リソースを持っている必要があるからです。そうでなければ、彼らは追いつけず、最新のデータベースのコピーを計算することができません。

私たちはこの機会を利用して、誰が提案者になれるか、データベースの広範なコピーをどのようにバランスを取るか、そして誰が権威あるチェーン（およびデータベース）の最終的な決定者であるかを議論できます。

提案者数の制限比率。私たちの目標は、リスクを共有する提案者を見つけることです。彼らの経済的利益はネットワークの長期的な繁栄と一致しています。

これは、希少資源の所有権に基づいて提案者になる権利を割り当てることで実現できます（この資源を得ることは経済的に高価です）。

例えば、プルーフ・オブ・ワークメカニズムでは、提案者は効率的なハードウェアとコスト効果の高い電力源を持っている必要があります。そうでなければ、マイニング市場で競争することはできません。

一方、プルーフ・オブ・ステークメカニズムでは、提案者はそのチェーンのトークンを所有し、チェーン上のプログラムにロックする必要があります。この2つのケースでは、新しい更新を提案する頻度は他のすべての参加者の数に比例します。

手頃さ VS 検証可能性。このネットワークのスループットは、すべての参加者が更新を受け入れるのに必要な時間に依存します。

混雑時には、ユーザーが自分の取引を他の取引よりも先に受け入れさせようとするため、ネットワークのスループットと取引の手頃さの間にトレードオフが生じます。

実際、BitcoinやEthereumのようなネットワークは、検証者として参加できる状況を最大化していますが、Solanaのようなネットワークは、低コストを目指しています。興味深いことに、ICPの検証者は許可を得て特定の供給者からハードウェアを購入する必要があります。

経済的多数。大部分の時間、私たちは提案者と検証者をデータベースを保護する集団と見なすことができます。しかし、その最終的な目標は、経済的多数、つまり使用の観点から既得経済利益を持つ人々を説得することです。

これらの提案者と検証者は、経済的多数が通常の運用条件下での代理人に過ぎませんが、ネットワークの合意ルールの変更に対する争いが生じた場合、最終的には世界の大多数のユーザーが決定します。彼らは結果のデータベースの外部経済価値から判断します。

例えば、BitcoinとBitcoin Cash、EthereumとEthereum Classicの時価総額は、コミュニティが前進する過程で重大な意見の相違が生じた後の勝者を明確に示しています。

要するに、L1の思考モデルはL1をデータベースと見なし、最終的に資産の所有権を決定し、経済的多数がデータベースの更新要求をすべて受け入れることを責任とします。これが、技術的、社会的、経済的な観点から、分散化がL1の成功にとって重要である理由です。

その目的は、データベースのコピーをできるだけ広く複製し、データベース保護プロセスに参加する検証者の数を最大化し、最終的には経済的多数に依存して現実世界の価値を決定することです。

L2の思考モデル

ブリッジコントラクトはすべての資産を保有し、L2データベースは負債状況を記録します。

L2システムでは、信頼できる第三者がスマートコントラクトに取って代わります。この中で考慮すべき2つのコンポーネントがあります：

• ブリッジコントラクト (Bridge contract)、L1システム上で資産を保有するスマートコントラクト。

• オフチェーンデータベース、オフチェーンシステムの負債状況を記録するデータベース。

ブリッジは、資産を1つのデータベース（L1システム）から別のデータベース（L2システム）に橋渡しする役割を果たします。

ブリッジコントラクトの唯一の責任は、オフチェーンデータベースの完全性を確認することによって、ブリッジ資産を保護することです。

その完全性を維持するために、そのコントラクトはオフチェーンデータベースに対する各提案された更新を確認し、受け入れる前にその有効性を確認します（例えば、L2システム上のデータベースの各状態変更）。

これは、ブリッジコントラクト上で保有されている資産がオフチェーンデータベースに記録された負債をカバーできることを保証するために重要です。そうでなければ、大規模な資金の流出を引き起こすことになります。

ブリッジコントラクトの独立性を維持することは参加状況に影響を与えます：

• 誰でも提案できます。ブリッジコントラクトは、誰でもL2システムのオフチェーンデータベースで実行される取引を強制的にパッケージ化できるようにするべきです。

• 単一の検証者。ブリッジコントラクトがオフチェーンデータベースに対する提案された更新が有効であると確信した場合にのみ、資産の解放を許可します。

以下では、L2システムのアーキテクチャ、信頼仮定がどのように進化するか、そしてデータベースを公開アクセス可能にする目的について考察します。

アーキテクチャと中央集権サービス。L2システムのアーキテクチャは、中央集権サービス（例えばCoinbase）に似ています。ユーザーはL1上のブリッジコントラクトにトークンを預け、その預金はオフチェーンデータベースに反映され、ほとんどの取引はオフチェーンデータベースによって処理されます。

過去12年間、この方法は暗号通貨市場の規模を拡大するのに役立ちました。なぜなら、ほとんどのユーザーが中央集権サービスと対話し、基盤となるL1システムを相互運用性の解決策として扱い、資金をあるサービスから別のサービスに移動させているからです。

歴史的に、オフチェーンデータベースは運営者（例えばCoinbase）によって保護され、引き出しがブリッジコントラクトによって処理されるかどうかを決定していました。

信頼仮定の進化。過去数年間で、私たちはブリッジコントラクトの信頼仮定の変化を目撃しました。つまり、どのようにしてオフチェーンデータベースの完全性を確信するのかです。信頼仮定は、単一の機関によるブリッジ、複数の機関によるブリッジから、外部ブロックチェーンの合意プロトコルへと進化しました。

いかなる場合でも、ブリッジコントラクトは資産をユーザーに返還する前に、一群の参加者の判断を盲目的に信頼しなければなりません。

これにより、数十億ドルが盗まれる結果となりました。なぜなら、数十億ドルの安全性を提供する手作業のプロセスは、数百のブリッジに複製するのが非常に難しいからです。L2システムの目標は、中間者への信頼を完全に排除し、ブリッジがデータベースに対する更新提案を独立して検証できるようにすることです。

データベースの可アクセス性。ブリッジコントラクトだけが何が真のデータベースであるかを決定し、資産をユーザーに解放することができます。データベースを公開アクセス可能にすることは、L2システムの活性を保証するためです。

コントラクトは、誠実な当事者が現れ、彼が提案者となり、処理待ちの取引リストを引き受け、データベースに更新を提案することを仮定しています。

したがって、データベースを保護するために非常に大規模な検証者ネットワークを作成する必要はなく、どのデータベースが外部の現実世界の価値を持つべきかを決定するために経済的多数に依存する必要もありません。

したがって、L2の思考モデルは、ブリッジコントラクトとその保護する資産を支えるコントラクトに関するものです。大多数の参加者が何を信じていても、コントラクトはデータベースのどの更新が受け入れられるかを決定する唯一の権限を持っています。

同時に、参加者ネットワークはL2システムの活性を確保し、継続的に更新がスマートコントラクトに提案されることを保証したいと考えています。しかし、これは世界的なネットワークに依存してデータベースの完全性（安全属性）を保護することではありません。

*optimistic rollupには注意が必要です。なぜなら、誠実な当事者がブリッジコントラクトにオフチェーンデータベースの更新を検証するのを助けることを仮定しているからです。しかし最終的には、ブリッジコントラクトが行う最終的な決定が本当に重要です。

対比とまとめ

L1とL2システムのアーキテクチャと目的は異なります：

• L1システム。その目標は公共の合意に達し、最終的にデータベースの状態に関する単一のグローバルな事実に収束することです。

• L2システム。その目的は、スマートコントラクトがオフチェーンデータベースの完全性（および状態）を信じるシステムを構築することです。

2つのシステムは信頼仮定において根本的な違いがあります。L1システムは、データベースの完全性を保護するために誠実な多数に依存し、経済的多数にデータベースに記録された資産に現実世界の価値を与えることを依存しています。

しかし、L2システムでは、大多数の同意や外部の資産評価は必要ありません。L1システムが公共の合意を得ていることを前提としており、その唯一の関心事はスマートコントラクトが保有する資産を保護することです。したがって、誠実な当事者の出現に依存し、システムが持続的に前進することを保証できます。

私の見解では、L1とL2の比較が完全に異なるものの比較である理由です。2つのシステムは異なる信頼仮定、参加主体、最終的なシステムアーキテクチャを持っています。

私たちのコミュニティが両者を比較しようとする唯一の理由は、L2システムの出現がL1のスケーラビリティのボトルネックによるものであるからです。私の一つのソフトな目標は、この見解を変えることです。なぜなら、第二層システムはブリッジコントラクトの進化として見なされるべきだからです。

したがって、彼らはすべての暗号資産の10％以上を保護しているホスティングサービス（例えばCoinbase）と比較されるべきです。なぜなら、両方のシステムがオフチェーンデータベースと一連の資産を保護する責任を持っているからです。

最後に、この記事が読者がL1とL2システムのシステムアーキテクチャと信頼仮定に関して良い思考モデルを構築するのに役立つことを願っています。また、L2プロトコルが長く繁栄し、ホスティングソリューションに対する優位性を示すことを願っています。

ユーザーがシステムの安全性を気にするのではなく、オペレーターが数十億ドルを保護するリスクを負うことなく、全く同じサービスを提供できると信じているからです。こうして、ホスティング（および信頼）は不要で、厄介な責任となるでしょう。