ロールアップとは何か？
ロールアップとは何か。メインチェーンの外で取引をまとめる仕組みと、ロールアップの種類を解説します。
ガイドを読むレイヤー2ブロックチェーンとは何か？
ブロックチェーンネットワークの成長は、その技術的進化に伴う矛盾を浮き彫りにしました。ネットワークに集まるユーザー、アプリケーション、取引が増えるほど、処理を迅速かつ経済的に行う能力への圧力も高まります。公開チェーンは、多数の参加者が中央権威に依存せずにシステムの状態を検証し、合意できるよう設計されていますが、その分散性には処理能力の面でコストがあります。レイヤー2、つまり第2層のソリューションは、メインブロックチェーンとの関係を維持しながら活動の一部を外部へ移すアーキテクチャによって、この問題に対処するために登場しました。
レイヤー2とは
レイヤー2とは、一般にレイヤー1と呼ばれる基盤ブロックチェーンの上に構築され、特定の処理を別途行いながら、安全性、決済、データ可用性などの基本機能についてメインネットワークを利用するインフラを指します。単に別の高速ブロックチェーンを作るのではなく、第2層が第1層の能力を拡張する技術的関係を構築することが考え方です。現在、このアーキテクチャが特に大きく発展している主要なエコシステムの一つがイーサリアムですが、概念自体は他のネットワークにも適用できます。
この第2層が必要になる理由は、通常のブロックチェーンの動作から理解できます。すべての取引をメインチェーン自身のインフラで受信、順序付け、実行、検証しなければならない場合、分散性と安全性について一定の条件を維持しながらネットワークが管理できる資源によって総容量が制約されます。活動が活発な時期には、その制限が高い手数料や処理時間の長期化につながります。レイヤー2は、実行処理のかなりの部分をメインチェーンの外で行えるようにすることで、この仕事の配分を変えます。
実行と決済を分離することは、このアーキテクチャの基本原則の一つです。レイヤー2は、数千、場合によっては数百万もの処理を、より効率的に処理するよう設計された環境で受け取れます。そして、メインブロックチェーンが結果を認識し、対応する保証を適用できるよう必要な情報を伝達します。目的は、ユーザーがより高速かつ経済的な体験を得ながら、基盤ネットワークが提供する安全性インフラを完全に離れずに済むことです。
種類
このモデルにはさまざまな技術と設計があります。ロールアップは最も重要なカテゴリーの一つです。これらのソリューションは多数の取引をまとめ、第2層の状態が実行された操作に対応することを検証するために必要なデータや証明をメインチェーンへ送ります。オプティミスティック・ロールアップは、特定の状態遷移を暫定的に有効としながら、いずれかが不正であることを証明できる仕組みを用います。ゼロ知識ロールアップは暗号学的な有効性証明を使い、メインチェーンが計算全体を再実行しなくても、一連の操作が正しく実行されたことを検証できます。
ロールアップが大きな注目を集めていますが、レイヤー2という概念はより広いものです。このカテゴリーには、メインブロックチェーンの負荷を減らすために開発されたさまざまなアーキテクチャが含まれます。たとえばビットコインでは、ライトニングネットワークが決済チャネルを利用し、すべての個々の移動を直接ブロックチェーンへ記録することなく、参加者間で多数の取引を行えるようにします。その設計目的や特徴はスマートコントラクトの実行を対象とするソリューションとは異なりますが、基盤となるブロックチェーンを参照インフラとして利用し、システム容量を高めるという一般的な第2層の考え方を共有しています。
レイヤー1との関係
レイヤー2の特に重要な側面が、レイヤー1への依存です。この関係が、第2層と独立したブロックチェーンを区別します。サイドチェーンは独自のコンセンサスメカニズムとバリデーター集合によって運用できるため、安全性の保証はメインネットワークが提供するものと異なる場合があります。一方レイヤー2は、特定の基本的な性質について基盤チェーンへ依存するよう設計されています。すべてのレイヤー2が同一であったり、まったく同じ程度に依存したりするわけではありませんが、この違いは基本的なアーキテクチャ上の区別を示します。
実際のセキュリティ
第2層のソリューションを評価するとき、実効的な安全性は主要な分析項目です。取引が高速で安価であるかを見るだけでは十分ではありません。データがどのように保存されるか、誰が処理の順序を管理するか、誤った動作を検出するためにどのような仕組みがあるか、インフラの一部が停止したときにユーザーがどのように資金を回収できるかも確認する必要があります。レイヤー2は運用コストを大きく削減しながらも、中央集権化のポイントとなる依存関係を残している可能性があります。
シーケンサーはその一例です。多くの現在のアーキテクチャには、取引を受け取り、順序を決め、その後メインブロックチェーンへ送られるバッチを作る役割のコンポーネントがあります。この作業が一つの主体や少数の集団に集中している場合、レイヤー1の分散性とレイヤー2の運営形態の間に差が生じる可能性があります。業界では、こうした機能を分散させ、単一の運営者が取引を検閲したり、順序を変更したり、一時的にサービスを停止したりする能力を減らす仕組みが開発されています。
もう一つの重要な要素がデータ可用性です。利用者が第2層の状態を検証し、処理を再構築するためには、その状態を支える情報へアクセスできなければなりません。状態遷移の正当性を示す暗号学的証明があっても、それを解釈・再構築するためのデータが利用できなければ、その価値は限られます。そのためレイヤー2の発展は、データ公開コストを下げ、基盤インフラが保存・処理できるデータ量を増やす新しい技術と密接に関係しています。
利点と課題
経済的な観点から、レイヤー2は、すべての処理をメインブロックチェーン上で直接実行するなら利用が難しいアプリケーションを成立させることを目指します。スマートコントラクト環境では、高い手数料によって少額取引や頻繁なアプリケーションとのやり取りが非現実的になることがあります。各処理の限界コストを下げることで、第2層はブロックチェーン技術の用途を拡大し、より頻繁な活動をこれらのインフラへ移すことを促せます。
ただし、多層アーキテクチャには新たな課題も生じます。異なるアプリケーションが異なるレイヤー2上で動くと、資産とユーザーが複数の環境に分散します。あるレイヤーから別のレイヤーへ資金を移すには、ブリッジや相互運用メカニズムが必要になり、複雑さが増します。また、ネットワークごとに異なるルール、出金時間、手数料体系、運用モデルが存在する可能性があります。そのため最終的なユーザー体験は、個々のソリューションの効率だけでなく、エコシステム全体が安全かつ簡単にそれらを接続できるかにも左右されます。
レイヤー2の拡大は、ブロックチェーン設計におけるより深い変化と結び付いています。一つのチェーンですべての機能を直接実行しようとする代わりに、モジュール型アーキテクチャによって異なる専門コンポーネント間で責任を分けています。レイヤー1は安全性、コンセンサス、決済に集中し、上位レイヤーが実行処理を担当し、特定のアプリケーションやユーザーのニーズに対応できます。この分離によって、すべての機能を単一のインフラへ集中させることなく、システム容量を増やせます。
最終的にレイヤー2とは、メインブロックチェーンの拡張として、より効率的に活動を処理し、その後基盤ネットワークを利用してシステムの重要な部分を支える仕組みと理解できます。その重要性は、高速または低コストの取引を提供することだけではなく、分散型ネットワークを構築するアーキテクチャそのものを変える点にあります。ロールアップ、決済チャネル、その他のソリューションは、同じ構造的課題への異なる回答です。目的は、公開ブロックチェーンを有用にする基本的な性質を放棄せずに処理能力を高めることです。その結果、エコシステムはますます複雑になる一方で、より柔軟にもなり、スケーラビリティは単一チェーンへの依存を減らし、異なるインフラレイヤー間の協調に依存するようになります。