暗号資産取引や分散型システムの基盤となるブロックチェーンは、高い透明性と耐改ざん性を備えた革新的な技術である一方で、その構造上避けて通れない「ブロックチェーントリレンマ」という課題を抱えています。
トリレンマとは、「スケーラビリティ」「分散性」「セキュリティ」という3つの要素を同時に高い水準で満たすことが難しいという問題を指します。これらのうち2つを優先すると、残り1つが犠牲になりやすく、システム開発の観点からも長年にわたり重要な課題とされてきました。
この課題に対する有力な解決策として注目されているのが、「レイヤー2（Layer2）」と呼ばれる技術です。レイヤー2は、既存のブロックチェーン（レイヤー1）の特性を活かしながら、処理性能や実用性の向上を図るアプローチとして、多くのプロジェクトやシステム開発の現場で導入が進んでいます。
本記事では、日本向けにシステム・ ブロックチェーン開発 を手がける ソフトウェア開発会社 の視点から、レイヤー1とレイヤー2の基本的な違いや仕組みを整理し、システム開発における具体的な活用方法や導入時のポイントについて、わかりやすく解説します。
レイヤー1とスケーラビリティ問題
まず簡単に説明すると、レイヤー1とは、「ブロックチェーン」のことで、レイヤー2とは「ブロックチェーン以外のオフチェーン」を意味します。
すべての暗号資産プロジェクトは、ブロックチェーンを基盤として稼働しています。分散管理されている各ノードがP2Pでつながっており、中央集権的なクライアントサーバーを介さずに取引ができます。
ビットコインやイーサリアムに代表されるように、各トランザククションは、マイナーによってある程度の塊としてデータベースに収められブロックとして登録されます。ビットコインなら1つのブロックの作成に約10分の時間を要します。マイナーの処理能力や各ブロックの容量は限られているため、トランザクションが集中すると、処理に時間がかかり、送金が滞るなどの問題が生じます。加えてトランザクションが多くなると、マイナーはより金銭的条件の良いトランザクションを優先するため、マイニング手数料が高騰していきます。この処理の遅延と手数料の高騰を「スケーラビリティ問題」といいます。処理が遅ければ、ユーザーに取引で損失を与えるリスクが高まり、手数料が高いと少額決済（マイクロペイメント）には不向きなうえプロジェクトへの参入障壁となります。
ビットコインやイーサリアムのようにパブリックブロックチェーンとして確固たる地位を確立したプロジェクトの場合、誰でも参加可能な「分散化」とサイバー攻撃に耐えうる「セキュリティ」が担保されています。しかしその反面、これらを優先すると処理速度が下がり、手数料が高騰するという「トリレンマ」が生じます。
とりわけ、最近では、イーサリアムを基盤とするNFTやDeFi市場の急拡大により、トランザクションが劇的に増加したことで、スケーラビリティ問題がより深刻な形で浮き彫りになりました。
そこでレイヤー1においては、トリレンマを解消して、より精度の高いシステムを構築することが大きな課題となっているのです。
＞＞＞ 関連記事
>>> NFT(非代替性トークン)を開発するにはどんな言語、フレームワークが必要？徹底解説！
>>> DeＦiとは？仕組みや注目されている理由を徹底解説！
ソフトウェア開発会社 がLayer 2をおすすめする理由
こうした課題を解決する技術として、ソフトウェア開発会社 の立場から注目されているのが「Layer 2（レイヤー2）」です。Layer 2は、レイヤー1の負荷を軽減しつつ、高速かつ低コストなブロックチェーンシステムの構築を可能にします。
レイヤー 2とは
「レイヤー2」とは、ブロックチェーン以外のオフチェーンでトランザクションを実行する技術です。取引の過程で、一旦、メインとなるレイヤー1の外でブロック生成に必要な計算処理等を行い、最終的な取引結果のみをブロックチェーンに戻して記録します。このプロセスを踏むことで、レイヤー1の負荷を減らしながら膨大な量のデータ処理や高速処理が可能となるのです。
レイヤー2には、複数のパターンがあり、どれか一つに特定されるものではありません。役割も、レイヤー1の一部を担うものから、ほとんどを処理するものまで様々です。
レイヤー2の種類
主なレイヤー2には、「ライトニングネットワーク」「ライデンネットワーク」「Plasma」などがあります。それぞれについて解説しましょう。
ライトニングネット―ワーク
「ライトニングネットワーク」は、ビットコインで用いられている、もっともメジャーなレイヤー2技術です。
レイヤー1のブロックチェーンの外で「ペイメントチャネル」という1対1のペアでチャネルを立ち上げる手法が基礎となります。あるノードとノード同士が、決まった通貨量をデポジット（保証金の意）し、その範囲内に限って取引ができます。
例えば、甲と乙が、互いに３BTCずつを持ち寄ってペイメントチャンネルを立ち上げたとします。甲が乙に2BTCを送金した場合、甲が1BTC、乙が5BTCを所有する形で取引が完了します。この際、それぞれの秘密鍵で暗号資産を管理するマルチシグという署名形式の技術を使うことで取引を可能にします。デポジットした通貨量の範囲なら何回取引を行っても構いません。
ペイメントチャネルは、2者間でしか取引できませんが、ノード同士を数珠のようにして複数経由すること（＝ライトニングチャネル）で、チャネルが繋がっていない者同士でも高速かつ低コストでの送金が可能となります。
ライデンネットワーク
ライトニングネットワークは、ビットコインで使われるレイヤー2ですが、そのまま同じ仕組みでイーサリアムのレイヤー2として使われている技術が「ライデンネットワーク」です。レイヤー1のブロックチェーンの外部において2者間でペイメントチャネルを立ち上げて、デポジットした通貨量の範囲内で何度でも取引ができます。
甲が乙とチャネルを立ち上げ、さらに乙が丙と別にチャネルを立ち上げた場合に、甲は丙と直接チャネルが繋がっていなくても、乙を介することで送金が可能となります。互いに同意がなければいかなる取引も成立しません。ライデンネットワーク上で行われた取引の最終結果のみをレイヤー1に戻して記録すれば、レイヤー1に負荷をかけずに、高速かつ低コストでの取引が継続できます。
Plasma
「ライトニングネットワーク」も「ライデンネットワーク」も、ともにオフチェーン型のレイヤー2になります。完全にレイヤー1のブロックチェーンとは切り離した形で稼働させるのが特徴です。
しかし、イーサリアムのレイヤー2には、「Plasma」というオンチェーン型もあります。レイヤー1を「親」だとすると、「子チェーン」「孫チェーン」という形で、ブロックチェーンを階層のようにして繋ぎます。必要に応じてチェーン数を増やし、それぞれに役割を持たせて、レイヤー1の負荷を軽くしながら、取引の高速化と低コスト化が実現できます。さらに、レイヤー1以外の副次的なすべてのブロックチェーンにスマートコントラクトを実装できる点も大きな特徴です。
スマートコントラクトとは、あらかじめ設定したルール通りに自動的に取引を行うようにプログラミングされたイーサリアム特有の仕組みのことです。暗号資産といえば、売買や決済などに使われるのが一般的ですが、イーサリアムは、スマートコントラクトによってこれら以外の様々な機能をアプリケーションとして稼働させることができる特殊性のあるブロックチェーンです。
この革新性により、NFTやDeFiといったイーサリアム基盤の画期的なサービスが爆発的人気を誇り、2021年には、わずか数カ月でイーサリアムの価格が数百倍にも跳ね上がりました。このイーサリアムエコノミーの沸騰がさらに高まるとすれば、トランザクション数の拡大により、スケーラビリティ問題は一段と深刻化すると考えられます。そこで、同じブロックチェーン技術によりレイヤー1の負荷を大きく軽減できるPlasmaの存在が、ますます大きくなるといえるでしょう。
レイヤー 2のデメリット
レイヤー2は、ブロックチェーンのスケーラビリティ問題を解決する有効な技術として、多くのシステム開発プロジェクトで注目されています。
しかし、導入前に理解しておくべきデメリットや技術的な注意点も存在します。
ここでは、レイヤー2の代表的な課題を「オフチェーン型」「オンチェーン型」に分けて整理します。
オフチェーン型のデメリット
「ライトニングネットワーク」や「ライデンネットワーク」といったオフチェーン型のレイヤー2は、レイヤー1とは切り離して外部で取引やその計算を行い、結果だけをレイヤー1に戻します。レイヤー2での取引や計算プロセスは一切記録も公開もされないため、戻される結果を信じるしかなく、何らかの不正が行われていても判別できず不透明な点が問題です。
また、ペイメントチャネルは脆弱性が指摘されており、サイバー攻撃によって一斉に閉じられた場合、取引が一切できなくなるため、たちまちレイヤー1も滞ってしまいます。
オンチェーン型のデメリット
レイヤー1につないで作成されるオンチェーン型のレイヤー2は、特定の管理者に管理を任すことができないため、悪意のある第三者に暗号資産をハッキングされるリスクがあります。
これを回避するためには、レイヤー2にあたるブロックチェーンをすべてダウンロードして監視するほかなく、非常に手間がかかります。
レイヤー ２が不要なブロックチェーンもある
レイヤー2は発展段階のため、ブロックチェーンのトリレンマを解決するために、今後ますます精度が高くなると予想されます。その一方で、実は、レイヤー2を必要としないレイヤー1の開発も確実に進んでいます。
その一例が、イーサリアム・キラーとの呼び声が高い「Solana 」です。2022年1月現在で時価総額第6位につけているSolanaの特徴は、トランザクション処理速度の速さと手数料の安さ、そしてブロック作成速度の速さです。
例えば、イーサリアムが1秒間で13～15のトランザクションを処理する間に、Solanaは50,000のトランザクションを処理できます。しかも手数料は、イーサリアムの100万分の5以下にすぎません。ブロック作成速度は、ビットコインの1万分の7以下という驚異的なスピードを誇り、しかもレイヤー1のみですべての処理を完結することができる点が圧巻です。
加えてSolanaは、イーサリアムをはじめ他のブロックチェーンとのブリッジ機能を充実させているので、他の暗号資産との互換性をもちます。スケーラビリティ問題が深刻なイーサリアムと繋げば、処理速度と手数料を格段に下げると期待できます。
ブロックチェーン技術が克服すべき最大のテーマともいえるトリレンマが解消されれば、暗号資産はより高い実用性と信頼性のあるエコシステムを備えることになるでしょう。その立役者として、まだまだ進化の余地があるレイヤー2やそれを必要としないSolanaのようなブロックチェーンプラットフォームから目が離せません。
ソフトウェア開発会社 の視点で考えるLayer 2導入の判断基準
ブロックチェーンを活用したシステム開発において、Layer 2の導入はスケーラビリティやコスト面で大きなメリットをもたらしますが、すべてのプロジェクトにLayer 2が適しているわけではありません。重要なのは、技術トレンドに流されるのではなく、システムの目的や業務要件に即した設計判断を行うことです。
まず検討すべきポイントは、トランザクションの頻度と処理量です。ユーザー数が多く、短時間に大量の取引が発生するサービスでは、Layer 1のみでは処理遅延や手数料の高騰が発生しやすく、Layer 2の併用が現実的な選択肢となります。一方で、取引回数が限定的な業務システムや内部向けシステムでは、必ずしもLayer 2を導入する必要はなく、シンプルな構成の方が保守性に優れる場合もあります。
次に重要となるのが、セキュリティ要件と信頼性です。金融系システムや重要データを扱うB2Bサービスでは、最終的なデータの確定性や監査性が重視されます。そのため、どの処理をLayer 1に記録し、どこまでをLayer 2で処理するのかを明確に設計することが不可欠です。 ソフトウェア開発会社 には、Layer 2特有のリスクや制約を正しく理解したうえで、クライアントに最適なアーキテクチャを提案する技術力が求められます。
さらに、日本企業向けのシステム開発では、長期運用を前提としたコスト管理や保守体制も重要な判断材料となります。Layer 2を導入することで短期的なパフォーマンスは向上しても、運用や監視が複雑化し、結果としてコスト増につながるケースも少なくありません。そのため、開発段階だけでなく、運用フェーズまで見据えた設計判断が必要です。
このように、Layer 2導入の是非は、単なる技術比較ではなく、ビジネス要件・運用体制・将来の拡張性を含めた総合的な判断が不可欠です。 ソフトウェア開発会社 がその中心となり、クライアントの目的に沿った最適なブロックチェーン構成を設計することが、プロジェクト成功の鍵を握ると言えるでしょう。
まとめ
数ある暗号資産プロジェクトに立ちはだかるトリレンマ。なかでもスケーラビリティ問題は、ビットコインやイーサリアムといった名だたるパブリックブロックチェーンにとって非常に悩ましい存在です。
しかし、レイヤー2を活用すれば、レイヤー1に負担をかけずに、低コストかつスピーディーに取引を処理することが可能になります。セキュリティに脆弱性があったり、オフチェーンでの取引が可視化できなかったりする課題をクリアーすれば、レイヤー2は、ブロックチェーンエコシステムにとっての大きな味方となるに違いありません。
Relipa は、日本向けシステム開発を得意とする ソフトウェア開発会社 として、日本語に精通したエンジニアと豊富な開発実績を強みに、ブロックチェーン、NFT、DeFi、メタバース領域まで幅広く開発支援を行っています。
ブロックチェーンを活用したシステム開発や新規サービスの立ち上げをご検討中でしたら、ぜひお気軽にご相談ください。要件整理から設計・開発・運用まで、最適なご提案をいたします。
