レイヤー1とレイヤー2は何が違う?それぞれの役割や仕組みを徹底解説!

暗号資産取引の根幹をなすブロックチェーンは、他に類を見ない優れた技術である反面、その構造上避けて通れない「トリレンマ」を抱えています。 

「スケーラビリティ」「分散性」「セキュリティ」。トリレンマとは、この3要素のどれか2つを満たそうとすると、どうしても残りの1要素が犠牲になるというものです。トリレンマは、暗号資産界隈で大変大きな課題となっており、いまだ根本的解決には至っておりません。しかし、解決の糸口として期待されている技術があります。 

それが、「レイヤー2(レイヤーセカンド)」です。今回は、レイヤー2が、どの様にトリレンマ解決にアプローチしているのか、具体的な種類やレイヤー1の意味とともに掘り下げていきます。 

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 

イーサリアムとは?特徴・仕組み・購入方法

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!

レイヤー2とは

上記のような、レイヤー1が抱えるトリレンマ、なかでもスケーラビリティ問題を解決するために開発されたのが、「レイヤー2(セカンドレイヤー)」です。 

「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、レイヤー1を補完する素晴らしい技術ですが、デメリットもあるので確認しておきましょう。 

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。 

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。 

レリパでは、経験豊富で日本語に精通したエンジニアが、あらゆるブロックチェーン開発をお手伝いしております。NFTやDeFi、さらにメタバースへの本格参入をご検討なら、ぜひお気軽にご相談ください。心よりお待ち申し上げております。