Ethereum Layer 2におけるマスアダプションに向けた躍進

共有された経済的フレームワークを備え、数十億人の人々に受け入れられる安全かつユーザーフレンドリーな分散型インターネットの実現は、重要なインフラストラクチャーの開発に依存しています。

Layer 2として知られるスケーリングソリューションは、この基盤を構築し、Ethereumの能力を高めるための重要な役割を果たしています。これらのプロジェクトは協力し、強固なエコシステムを形成することでEthereumの潜在能力を最大限に引き出します。

このレポートでは、Layer 2ネットワークを取り巻くイノベーションとナラティブに焦点を当てています。これらのネットワークが直面する課題と、Ethereumのマスアダプションに与える革新的な影響の可能性について議論します。私たちの分析は、Footprint AnalyticsのLayer 2 research pageに基づいており、この進化するエコシステムに関する重要な洞察を提供します。

• ブロックチェーン技術は長年にわたり、分散性、セキュリティ、スケーラビリティの3つの特性で評価されてきました。しかし、「ブロックチェーントリレンマ」と呼ばれる問題は、単純なアーキテクチャでこれらの3つの特性を同時に満たすことが困難であることを示しています。現在、1日に100万件を超えるトランザクションを処理するEthereumは、需要の増加に伴う取引手数料の高騰に直面しています。Layer 2ネットワークは、Ethereumが直面するこのトリレンマに対する革新的な解決策として登場しました。

Layer 2ネットワークの主な目的は、分散性とセキュリティを維持しながら、高いTPS（トランザクション毎秒）を達成し、トランザクションのスループット、つまり処理能力を向上させることです。これらのLayer 2ネットワークは、複数のオフチェーントランザクションを一つのLayer 1トランザクションに集約することで処理能力の向上を実現しています。その結果、トランザクション手数料が大幅に削減され、Ethereumがより幅広いユーザーにとって使いやすく、包括的なものとなります。

現在、Layer 2には主にRollups（ロールアップ）、State Channel（ステートチャネル）、Plasma（プラズマ）の3つの種類が存在します。

RollupsはLayer 2のソリューションで、多数のトランザクションをLayer 1の単一トランザクションに集約します。Rollupsには主にOptimistic RollupsとZero-Knowledge Rollups（ZK-Rollups）の2種類があります。Optimistic Rollupsはオフチェーントランザクションの正当性を証明するために不正証明を使用し、ZK-Rollupsはプライバシーとセキュリティを強化するためにゼロ知識証明を採用しています。

Optimistic Rollupsの例としては、Arbitrum（Arbitrum One）、Optimism（OP Mainnet）、Baseなどがあります。

2021年8月にOffchain Labsのチームによって導入されたArbitrumは、Layer 2の中で著名なプレイヤーとして台頭し、市場シェアの50％以上を獲得しました。Nitroアップグレードにより、Arbitrumは完全なEthereum Virtual Machine（EVM）等価性を達成し、開発者はEthereumからスマートコントラクトを最小限の変更、または一切の変更なしでシームレスに移行できるようになりました。

https://github.com/ethereum-optimism/brand-kit

EthereumのLayer 2ソリューションの中で2番目に大きいOptimismは、2021年1月にメインネットをソフトローンチ、2021年12月よりパブリック向けの完全なアクセスを提供開始しています。EVM等価性を持つアーキテクチャを採用するOptimismは、これまで大きな問題に直面しすることなく、シームレスなスケーリングソリューションをEthrerumのアプリケーションに提供します。

https://github.com/base-org/brand-kit

Optimismと共同でOP Stack上に構築されたBaseは、2023年7月にメインネットをローンチしました。たった数ヶ月のうちに大きな成功を収め、Layer 2における3位の地位を確保しました。CoinbaseによってインキュベートされたBaseはCoinbaseのクリプトプロダクトの構築における専門知識を活用しています。

一方で、ZK-Rollupsの実装例としてはzkSync Era, Starknet, Linea, Polygon zkEVMがあります。

https://matterlabs.gitbook.io/zksync-community-hub/brand-assets/zksync/zksync-era

世界初のzkEVMブロックチェーンとして認知されているzkSync Eraは、2023年3月にメインネットを全ユーザー向けにローンチし、レイヤー2市場で市場シェア第4位の地位を迅速に獲得しました。zkSync Eraは、TPSやトランザクションを含むユーザーアクティビティの面で、圧倒的なロールアップ・ソリューションとしての地位を確立しています。

https://www.starknet.io/en/community/media-kit

Starknetは2021年11月にメインネットで稼働を開始しました。STARK暗号証明システムを利用することで、安全で低コストな取引と高いパフォーマンスを実現しています。StarknetはCairoを利用しているため、EVMとの互換性はありません。一方で、トランスパイラのWarpを通じたSolidityとCairoの互換性を実現する取り組みなど、EVMの互換性をもたらす動きも進められています。

https://linea.build/assets

LineaはConsenSysが提供するLayer 2ソリューションで、2023年7月にEthereumのメインネットで稼働を開始しました。LineaはEVMとの互換性を提供し、開発者がLineaのネットワーク上でアプリケーションを移行・構築することを容易にしています。

https://polygontechnology.notion.site/Polygon-Brand-Resources-External-2cd18ae436584e98a6c5aae56db73058

Polygon zkEVMのパブリックベータは2023年3月にローンチされ、EVMと同等の機能を提供しています。Polygonは以前はMaticとして知られており、多様なブロックチェーンソリューションを提供するブロックチェーンプラットフォームです。Polygon zkEVMはPolygonが提供する製品の1つになっています。

State channelsは、最終結果のみをEthereumのブロックチェーン上で決済することで、参加者が迅速かつ無制限にオフチェーン取引を行うことを可能にするメカニズムです。このアプローチにより、ネットワークの混雑、手数料、トランザクションの遅延が軽減されます。

Raiden Network（ライデンネットワーク）

Raidenネットワークはステートチャンネル技術の研究、プロトコルの定義、リファレンス実装の開発に重点を置いているオフチェーンのスケーリングソリューションです。このネットワークはEthereumのエコシステムとの互換性を維持しながら、スケーラリビティとユーザビリティの向上を目指しています。

Plasma chainは、アンカリングを通じてEthereumのメインネットに接続される独立したブロックチェーンで、問題を解決するためにOptimistic Rollupsに似た不正証明を利用します。

OMGネットワーク

OMGネットワークは、強固な安全性の保証と高いスループットを提供するLayer-2 Plasmaアーキテクチャを利用しています。OMGネットワークは、Ethereumプラットフォーム上での分散型決済アプリケーションの構築に興味を持つサードパーティの開発者に、スケーラブルなソリューションを提供します。

Ethereumがマスアダプションすることに関してコンセンサスが形成されつつありますが、それはどの程度なのでしょうか？

他の技術の普及と同様に、Ethereumのアダプションの軌跡は古典的なベルカーブで説明することができます。それは、技術をいち早く取り入れる限られた数のイノベーターから始まり、アーリーアダプターがそれに続きます。Ethereumが進化と成熟を続けるにつれて、アーリーマジョリティとレイトマジョリティを包含するように徐々に拡大し、マスアダプションのフェーズに至ります。最終的にこのフェーズの最終段階において、ラガードと呼ばれる人口の残りのセグメントにリーチします。

これらの側面から、Layer2 がEthereumに与えるマスアダプションへの影響を探ってみましょう：

TVL（Total value locked：ロック総額）は、どこで普及が進むかを示す有力な指標になると予想されます。

2023年10月現在、ArbitrumはTVL60億ドル、市場シェア61.03%という驚異的な数字で首位を独走しており、市場を占有するプレイヤーとしての地位を確立しています。OptimismはTVL26億ドル、市場シェア26.41%と続いており、その大幅な普及とユーザーエンゲージメントを示しています。

他のチェーンは2番手を形成しているが、市場シェアにおいては5％未満と大きく遅れをとっています。Baseは、2023年7月13日にメインネットをローンチしたばかりの新規チェーンですが、TVLは4億6,291万ドルで3位に位置しています。zkSync Eraネットワークは4億5,087ドルのTVLで4位、Starknetは1億3,527ドルのTVLで5位に位置していいます。

ソース：Layer 2 Overview

ユニークユーザー（Ethereumと対話し、ブリッジを完了させたユーザー）の数やトランザクション数は、アダプションのための重要な指標として機能します。上記のLayer 2 Overviewはは、2023年1月1日から現在までの、ネットワーク関連データです。

様々なLayer 2ソリューションの中で、zkSync Eraは先行プロジェクトとして際立っています。zkSync Eraは、2023年で累計267万人のユニークユーザーを獲得し、これは、全ロールアップの37.10%を占めます。また、223万件のトランザクションが作成され、これは2023年のロールアップにおけるアクティビティの50.84%を占めています。

zkStync Eraのローンチ後、エアドロップを期待する多くのユーザーを惹きつけ、その後も先駆者としてのポジションを維持していることがわかります。トランザクション数では、StarknetがzkSync Eraに僅差で続き、170万トランザクションで、これは2023年におけるロールアップ上でのトランザクション総数の23.70％を占めています。

トランザクションスループットは、ブロックチェーンコミュニティでスケーリングの主要課題として、頻繁に議論されるテーマの一つです。

現在、Ethereumメインネットの処理能力はおよそ毎秒15トランザクションです。一方Visaはおよそ24,000TPS、Mastercardは5,000TPSの処理能力を誇っています。

Layer 2はEthereumのギャップを補完しつつあります。10月ArbitrumやzkSync Eraのような著名なロールアップが達成したTPSの平均は9.5~10で利用可能なロールラップソリューションの中でEthereumネットワークに最も近いパフォーマンスになっています。ロールアップは総じてスケーラリビティに貢献しており、10月のスケーラリビティファクターは4.21で、スループットにおいてEthereumメインネットを321%上回っています。

ロールアップはスケーラリビティに貢献しているものの、現在スループットでEthereumを上回る個々のロールアップは存在しません。弱気相場において、Layer 1とLayer2の両ネットワークのユーザーの獲得と維持は困難です。繁栄するLayer 2エコシステムの構築には、堅牢なソリューションだけではなく、トラフィックの多いアプリケーションも必要です。さらに、複数のLayer 2ソリューション間やLayer 1とLayer 2間のシームレスな相互作用がないため、ユーザーエクスペリエンスが損なわれ、スイッチングコストや流動性コストが発生します。

Layer 2ネットワークのアダプションは、Ethereumのネットワーク手数料の削減に重要な役割を果たしています。複数のオフチェーントランザクションをLayer 1の単一のトランザクションに統合することで、Ethereumは取引手数料の大幅な低下を目の当たりにしてきました。

Footprint Analyticsのデータによれば、2023年10月のロールアップの平均手数料は、現在のEthereumの3％〜10％の間を推移しています。

ソース：Average Gas Fee

これらの数字は、Layer 2ネットワークの人気と利用が高まっていることを裏付けるものであり、スケーラリビティを強化する可能性を強調する数字です。

ブロックチェーン技術の激動の状況において、Optimism、zkSync、ArbitrumといったLayer 2ソリューションの先進的なプロジェクトは相互運用性を重視しながらも、根強い課題に対処するための革新的なアプローチを積極的に追求していきます。これらの著名なプレイヤーは技術やアプリケーションを含む技術革新の急速なペースを維持し、常に先んじて市場での競争力を維持しようと努力しています。

Optimismエコシステムの中で提案されているSuperchain構想は、OP Stackと呼ばれる共通のコードベースを共有するロールアップネットワークです。このフレームワークは、インターネットがデバイス間の通信を可能にするのと同様に、様々なLayer 2ネットワークが即座に通信・取引できる相互運用可能な環境の確立を目指しています。

水平方向のスケーラリビティを提供することで、Superchainは、従来のマルチチェーンアーキテクチャにともなう課題に対処しています。この課題として、並列したチェーン間でこと異なるセキュリティを持つこと、チェーン数の増加によりこのリスクが増大する可能性があることや、新規のチェーンの作成に伴いノードも新規で作成する必要コストが必要となることなどを挙げています。

ソース：Superchain - OP Stack Docs

2023年6月、zkSyncはzkEVMのフラクタル的インスタンスとして動作する新しいネットワーク「Hyperchains」を発表しました。Hyperchainsは、Layer 1上に共有セトルメント（決済）レイヤーを持ち、zkSync Eraと並列で実行されるLayer 2ネットワークとして、あるいは、Validiumをデータ可用性レイヤーとするLayer 3ネットワークとして、要件に応じて柔軟に展開可能となっています。

zkSyncエコシステム内のHyperchainは、パーミッションレスに誰でも開発・展開をすることができます。信頼性とシームレスな相互運用性を確保するために、各HyperchainはZK Stack上で利用可能なzkEVMエンジンを搭載する必要があります。

中央集権型と分散型の取引所のメリットを組み合わせたハイブリッド取引所であるGRVTは、zkSyncエコシステムにおける最初のHyperchainとなります。そのクローズドα版は2023年11月にローンチされ、その後2024年第一四半期にメインネットリリースが予定されています。

ソース：Architecture - GRVT

Arbitrumが2023年8月に発表したArbitrum Stylusは、ArbitrumのLayer 2ネットワーク上でRust、C、C++ など複数のプロフラミン言語によるスマートコントラクト開発を可能にします。開発者は、Solidityに加えて、WebAssembly（WASM）と互換性のある言語でスマートコントラクトを記述できるようになりました。

WASMを利用することで、ウェブ上でRustやC++の言語を利用してコードを実行できるようになりましたが、Arbitrum Stylusでは、これらの言語を利用したブロックチェーン上でのコード実行をサポートします。StylusはEVMと完全な互換性を持つ第二の仮想マシンを導入し、開発者に対してスマートコントラクトを記述するための新たなアプローチを提供しています。

Layer 2自体は2022年以降、仮想通貨における大きなナラティブとして浮上してきました。Layer 2の領域では、ナラティブにより一般ユーザーの認識が形成され、その後の市場の動きへの影響を及ぼす重要な役割を果たしてきました。これらのナラティブは、Layer 2とEthereum全体の将来に対するインサイトを提供します。

これらのゲームは中央集権型のゲームサーバーの代替としてブロックチェーンを利用し、アセット、ロジック、ステート、ストレージなど、ゲームのあらゆる側面をオンチェーンに組み込みます。StarknetとCOMBO（現在テストネットで稼働中）は、パブリックチェーン上での完全オンチェーンゲームの著名なサポーターとして位置しています。

当初、ブロックチェーンは単一のブロックチェーンが全てのタスクを処理するモノリシックなアプローチで設計されていました。しかし、全てをカバーしようとするのではなく、特手の機能に特化するモジュラー型のブロックチェーンの概念が登場しました。Celestiaは初のモジュラー型ブロックチェーンネットワークです。ローンチの準備が整い、2023年10月にエアドロップとローンチのプランを発表しました。

ガス代はEthereumのマスアダプションにおける大きなハードルとなっています。この課題に対処するために、GasZero（現在テストネットで稼働中）がユニークなソリューションを提供するLayer 2ブロックチェーンネットワークとして登場しました。GasZeroでは、ユーザーはトークンをウォレットに事前に用意することなく、分散ネットワークやスマートコントラクトと対話することを可能にします。

ブロックチェーン業界における「Layer 3」という概念は、今のところ広く受け入れられている定義はありません。Ethereumの共同創設者であるVitalik Buterin氏は、Layer 3の概念に関して、「マルチロールアップエコシステムのアーキテクチャはまだ進化中であり、ほとんどの議論は理論的なものであるため、決定的な定義を確立するのは時期尚早だと考えている」と発言しています。しかし、Vitalik Buterin氏はLayer 3が将来的にどのようなものになりうるかについては、以下の3つのビジョンを示しています。

・Layer 2はスケーリング用となり、Layer 3はプライバシー用などのカスタマイズされた機能を提供する。

・Layer 2は汎用的なスケーリングとなり、Layer 3はカスタマイズされたスケーリング用になる。

・Layer 2はトラストレスなスケーリング（Rollups）となり、Layer 3は低レベルのトラストを必要とするスケーリング（Validium）となる。

混雑するEthereumネットワークの代替として、費用対効果が高く効率的なLayer 2ネットワークの人気が高まっており、大きな注目を集めています。堅牢なベースレイヤーを維持しつつ、その機能の特定の側面を慎重に拡張していくことは極めて重要です。

Ethereumのコミュニティ内では、技術やアプリケーションの進化が推奨されていますが、2023年10月に開催されたEthereum Hong Kong HackathonでVitalk Buterin氏が強調したように、ユーザーの利便性と分散化の利点の微妙なバランスを維持することが最も重要なポイントの一つです。

Layer 2ネットワークはEthereum上でスケーラリビティを追求する上で4つの重要な課題に直面しているとVitalik氏は語ります。

・証明システムのセキュリティと分散化：有効性証明（Validity Proof）と不正証明（Fraud Proof）は、Ethereumのメインネットの処理を必要とせずにトランザクションの正当性を証明するために採用されています。ただし、有効性証明は証明の生成がハードウェアに依存するために、中央集権化の懸念があります。

・シーケンサの分散化：これらのシーケンサーは、Layer 1に転送するトランザクションを検証し、順序付けし、圧縮します。しかし、この中央集権的な仕組みは単一障害点、検閲への脆弱性、当局によるシャットダウンの影響を受けやすくなるという批判を浴びています。

・クロスL2ウォレット：ウォレットを切り替えることなく、複数のLayer 2ソリューションとのシームレスなやり取りを可能にします。異なるL2間のシームレスなコミュニケーションの実現には課題が残ります。

・データ可用性：これはオンチェーンのデータ可用性を意味していて、トランザクションを検証するためのブロックチェーンデータの完全なコピーを保存するという課題です。注目すべき点としては、ValidiumsやOptimiumsのようなソリューションは、Layer 1でデータを公開しないため、一般的にLayer 2には分類されません。代わりに、Layer 1上に追加のトラストアサンプションを導入しています。

加えて、先に述べたように、スループットの点でEthereumを上回るLayer 2は今のところ存在しません。各ネットワーク内のエコシステムを発展させることが急務となっています。

・エコシステムとdApps：現在、Layer 2ネットワークはエコシステムで様々なプロトコルをホストしていますが、その大半はDeFiの領域となっています。勢いを作り出す魅力的なdAppsを取り込むこで、Layer 2のネットワークはエコシステムを拡大し、より多くのユーザーを惹きつけ、滞在させることができます。

結論として、Layer 2ネットワークはEthereumの発展を妨げてきたスケーラリビティとコストの課題に効率的に取り組むことで、Ethereumのマスアダプションへ一歩ずつ近づけています。これらのネットワークは、トランザクションのスループットを向上させ、手数料を削減する革新的なソリューションを提供し、Ethereumをより多くの人々にとって利用しやすく、包括的なものにしています。

さらに、EthereumのLayer 2ネットワーク以外にも、スケーラリビティの課題に対する対応策として、BNBチェーンにopBNBが登場しました。2023年9月、opBNBはメインネットのパブリックローンチを成功させました。実際、このような課題に直面した他のパブリックチェーンの対応と将来の方向性も、同様に興味深いものになっています。各チェーンがスケーラリビティとマスアダプションに向けて独自の道を進む中、私たちの目の前には広大な可能性が広がっています。

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これは、Footprint AnalyticsとCrypto Timesによる共同レポートです。

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