レイヤー2ソリューション

レイヤー2（L2）ソリューションとは、メインのブロックチェーンの上に構築され、その負荷の一部を肩代わりするネットワークやプロトコルのことです。この構成では、メインのブロックチェーンをレイヤー1（L1）と呼びます。考え方はシンプルで、活動の大部分を別のシステムで処理し、要約したデータだけを、それが正しいことの保証とともにメインチェーンに戻すというものです。

レイヤー2が存在する理由

ビットコインやイーサリアムのようなブロックチェーンは、分散性とセキュリティを優先しており、すべてのトランザクションを多数の独立した参加者が検証しています。その代わりに処理能力（スループット）には限りがあります。ブロックに収まる以上の人が取引しようとすると、容量の奪い合いになり、手数料が上がります。

L1そのものの処理能力を引き上げることも可能ですが、そうするとノードの運用が難しくなり、独立した参加者がネットワークに加わりにくくなることがよくあります。レイヤー2は別の道を選びます。メインチェーンは信頼できる審判の役割にとどまり、大量の取引はほかの場所で行われるのです。

大まかな仕組み

ほとんどのL2は、似たような流れで動きます。

ユーザーは、ブリッジと呼ばれる専用のスマートコントラクトを通じて、メインチェーンからL2へ資金を移します。
L2の中では、別のシステムがトランザクションを処理するため、取引は速く、手数料も安くなります。
L2はときどき多数のトランザクションを一つのバッチにまとめ、そのデータをメインチェーンに書き込みます。
ユーザーがL2から出たいときは、ブリッジを通じて資金をメインチェーンに引き出します。

バッチをL1に書き込むコストは、その中のすべてのトランザクションで分担されるため、個々の操作が支払う額ははるかに小さくなります。

ロールアップ

現在イーサリアムで最も一般的なL2の種類はロールアップです。数百件のトランザクションを、メインチェーン上の一つの記録に「巻き上げる（ロールアップする）」ことからこの名前があります。主な設計は二つあります。

オプティミスティック・ロールアップ

この方式では、すべてのバッチがデフォルトで正しいと「楽観的に」みなします。名前の由来はここにあります。ただしバッチが書き込まれた後にはチャレンジ期間があり、その間は誰でも不正証明（フラウドプルーフ）を提出して、データが誤っていることを証明できます。この期間があるため、メインチェーンへの通常の引き出しには数日かかることがあります。サードパーティのブリッジを使えばより早く出られますが、仲介者がもう一つ増え、リスクの層も一つ増えます。

ZKロールアップ

ZKロールアップは、ゼロ知識証明（zero-knowledge proof）にちなんで名付けられたもので、バッチごとに暗号学的な有効性証明を公開します。メインチェーン上のスマートコントラクトがその証明を検証し、問題がなければバッチが受け入れられます。待つべきチャレンジ期間はありませんが、証明の生成には多くの計算が必要で、技術的にも複雑です。

そのほかのアプローチ

ペイメントチャネル。 二者がチャネルを開き、オフチェーンで多数の支払いをやり取りして、開設と閉鎖だけをメインチェーンに記録します。ビットコインのライトニングネットワークは、この原理にもとづいて作られています。
サイドチェーン。 独自のバリデーターを持つ別のブロックチェーンで、ブリッジによってメインチェーンとつながっています。厳密には、セキュリティをメインチェーンから得ていないため、L2には数えられないことが多くあります。

メリットとトレードオフ

L2がもたらすもの：

手数料が安く、承認が速い
メインチェーンの多くのアプリケーションと互換性がある
セキュリティを一から構築するのではなく、L1のセキュリティに頼れる

弱点とリスク：

シーケンサー。 多くのL2では、単一の運営者がトランザクションの順番を決めています。それが停止すると、ネットワークが一時的に処理を止めてしまうことがあり、理論上は運営者が特定のトランザクションを遅らせることもできます。
アップグレード用の鍵。 チームがL2のスマートコントラクトのコードを変更できることが多くあります。バグの修正には役立ちますが、その鍵を管理する人を信頼することになります。
ブリッジ。 ブリッジは多額の資産を抱えているため、攻撃の格好の標的になります。ブリッジにバグがあれば、資金の損失につながりかねません。
分断（フラグメンテーション）。 資金とユーザーが多数のL2に分散しており、L2間で資産を移すのは必ずしも簡単ではありません。
ネットワークの選択ミス。 間違ったネットワークにトークンを送ってしまうのは、初心者によくあるミスです。アドレスは異なるネットワークで同じに見えることがありますが、資金は受取人が想定していない場所に届いてしまいます。

まとめ

レイヤー2ソリューションは、メインチェーンのセキュリティを手放すことなく、ブロックチェーンがより多くの処理をこなせるようにします。ロールアップやペイメントチャネルなどの設計は手数料を下げ、処理を速くしますが、シーケンサー、ブリッジ、アップグレード権限といった新たな信頼の前提も持ち込みます。資金を移す前に、そのL2がどのような仕組みで動いているのかを理解しておくとよいでしょう。