【ETH】イーサリアムのスケーラビリティソリューション
はじめに
Project LUCKと書く人
Project LUCKメンバーの中西です！
Project LUCKというのは、株式会社マーキュリー（代表取締役：都木聡）の中で立ち上げたプロジェクトです。
そのコアメンバーが日々、自分たちが学んだことや読者の皆さんとコミュニケーションをとりたいと思い、さまざまな記事を書いています。
今回のテーマ
今回のテーマなんですが、カタカナ多めで難しそうですよね…
「イーサリアム」は良いとしても、「スケーラビリティソリューション」と「レイヤー2」が少し仰々しい気がします。
暗号資産の話題だとこういうことが起こりがちですが、今回の記事では出来るだけわかりやすく解説するつもりですので、安心してください！
それでは、今回の目次をざっと確認してから、まずはイーサリアムの現状と課題について見ていきましょう。
イーサリアムの現状と課題
「スケーラビリティソリューション」について理解するために、まずはイーサリアムの現状と抱えている課題について確認してみましょう！
イーサリアムは、スマートコントラクトや分散型アプリケーション（DApps）のプラットフォームとして広く利用され、急速に成長を遂げています。
しかし、その人気により取引量が増加することで、ネットワークの処理能力が限界に達し、取引の遅延や手数料の高騰が発生しました。
この問題は、特に取引が集中する時期や、DeFi（分散型金融）やNFT（非代替性トークン）といった人気分野で顕著に現れています。
このような背景から、スケーラビリティ（拡張性）を改善するためのソリューション（改善策）が強く求められるようになっています。
そこで注目されているのが「スケーラビリティソリューション」です。
「スケーラビリティソリューション」の方向性
イーサリアムのスケーラビリティソリューションには、大きく2つの方向性が存在します。
1つ目は、基盤となるネットワーク自体を改善する方向性です。
これはイーサリアムのメインチェーン、いわゆる「レイヤー1」を直接強化するもので、ネットワーク全体の処理能力を向上させることです。
代表的な例としては、イーサリアム2.0への移行が挙げられ、Proof of Stake（PoS）やシャーディングなどの技術を活用して、より多くの取引を効率的に処理することを目指しています。
2つ目は、取引をメインチェーンの外部で処理し、その結果のみをメインネットに記録することで、全体のパフォーマンスを向上させる方向性です。
このアプローチは「レイヤー2ソリューション」と呼ばれており、後ほど解説するサイドチェーンやロールアップ、ステートチャンネル、プラズマなどが挙げられます。
レイヤー2の基本概念
レイヤー2の基本的な考え方は、メインチェーンで全てのトランザクションを処理するのではなく、外部で処理を行い、その結果だけをメインネットに反映させるというものです。
これにより、メインネットの負担を軽減し、スケーラビリティを大幅に向上させることができます。
メインチェーンを直接強化する「レイヤー1ソリューション」と比べてより柔軟な対応が可能であり、メインチェーン自体のセキュリティを維持できることが魅力の1つとされています。
スケーラビリティを改善する技術
サイドチェーン
サイドチェーンとは、トランザクションを処理する目的で作成された、メインチェーンとは独立したブロックチェーンのことです。
例えば、特定のアプリケーションに特化したサイドチェーンを作成することで、そこで発生する大量の取引を効率的に処理することが可能です。
しかし、サイドチェーンはメインチェーンとは独立した仕組みで動いているため、セキュリティの面で独自の対策が必要になります。
ロールアップ
ロールアップは、多くの取引を1つにまとめてからデータをメインチェーンに送る技術です。
これにより、メインチェーン上で直接すべての取引を処理するよりも効率的に取引を処理できるため、手数料も大幅に削減されます。
ロールアップは、主に以下の2つの種類に分類されます。
オプティミスティックロールアップ
すべての取引が正しいと仮定して処理し、問題があれば後から修正する仕組み。手数料の削減と処理速度の向上が見込まれる。
ゼロ知識ロールアップ（ZKロールアップ）
各取引の正当性を証明してからメインチェーンに送る仕組み。セキュリティレベルの向上が見込まれる。
どちらの方法も、メインチェーンの強固なセキュリティを利用しながら取引を効率化し、コストを削減することができるという特徴があります。
ステートチャンネル
ステートチャンネルは、参加者同士がメインチェーンを使わずに、オフチェーンで直接取引を行う仕組みです。
例えば、2人で何度も取引をする場合、それらの取引をすべてステートチャンネル内で行い、最終的な残高だけをメインチェーンに反映するようにします。
この手法を採用すると、手数料はほとんどかからず、取引も瞬時に完了させることができるのです。
また、ステートチャンネルは取引の詳細がメインチェーンに公開されないため、プライバシーが守られやすいというメリットもあります。
しかし、この仕組みを使うためには、取引に参加する全員が常にオンラインでいる必要があるため、少人数の間で頻繁に行われる取引に適用されることがほとんどです。
プラズマ
プラズマは、メインチェーンの外に小さなブロックチェーン（子チェーン）を作り、そこで取引を処理するという手法です。
取引の結果は定期的にメインチェーンに報告されるため、大量の取引を効率よく処理することができます。
しかし、子チェーンでの取引結果をメインチェーンに反映させる際、資産の引き出しに時間がかかる場合があります。
また、子チェーンが攻撃を受けた場合、そのチェーンにあるすべての資産がリスクにさらされる可能性があるため、セキュリティ管理が非常に重要です。
おわりに
いかがだったでしょうか？
今回のテーマは横文字が多くて大変だったかもしれませんね。
しかし、簡単に言えば「イーサリアムは高コスト＆低速という課題があるからなんとかしよう」ということなので、あまり難しく考えなくても大丈夫です。
今回の記事で登場した「サイドチェーン」や「ロールアップ」などの技術はそれ単体で記事を作成する可能性もあるので楽しみにしていてください！