レイヤー1ブロックチェーンの説明

レイヤー1ブロックチェーンとは、暗号通貨ネットワークのベースレイヤーを形成する、基盤となる主要なブロックチェーンアーキテクチャとプロトコルを指します。トランザクション処理、コンセンサスメカニズムの運用、ブロック検証といったブロックチェーンシステムの中核機能を担います。

レイヤー1ブロックチェーンの代表的な例としては、ビットコイン、イーサリアム、ソラナ、カルダノなどが挙げられます。これらのネットワークは独自のネイティブ暗号通貨を持ち、分散型アプリケーション（dApps）、スマートコントラクト、資産移転の基盤となるインフラストラクチャとして認識されることが多いです。

レイヤー1ブロックチェーンは、一般的に以下のような特徴を備えています。

• ネイティブコンセンサスアルゴリズム： たとえば、ビットコインはプルーフ・オブ・ワーク（PoW）を使用し、イーサリアム 2.0 はプルーフ・オブ・ステーク（PoS）に移行しています。
• セキュリティモデル： これらのチェーンは、分散型バリデータまたはマイナーを介して独自のセキュリティを実現します。
• スケーラビリティの制約： 分散化とセキュリティの優先順位により、レイヤー1チェーンのスケーラビリティは、追加のソリューションなしでは制限される可能性があります。
• プログラマビリティ： イーサリアムなどのブロックチェーンでは、ベースチェーン上で直接プログラム可能なスマートコントラクトを作成できます。

レイヤー1ブロックチェーン上のすべてのトランザクションはオンチェーンで決済されます。つまり、トランザクションはブロックチェーン台帳の永続的かつ不変の一部となります。レイヤー1ブロックチェーンの改善やアップグレードには通常、ハードフォークまたはソフトフォークが必要であり、ネットワーク参加者間の合意が必要となります。注目すべき例として、イーサリアムのPoWからPoSへの移行（マージ）が挙げられます。これは、ベースプロトコルレベルでの大幅なアップグレードとなりました。

レイヤー1の制限、特にスループットと速度に対処するため、レイヤー2プロトコルやオフチェーンスケーリング手法など、多くの革新が検討されてきました。しかし、レイヤー1はブロックチェーンエコシステムにおける信頼の根源であり、最終的な決済の基盤であることに変わりはありません。したがって、この基礎レイヤーを理解することは、分散型ネットワーク全体の機能を理解する上で不可欠です。

レイヤー1はブロックチェーンの基盤となるプロトコルを指しますが、他のレイヤー（主にレイヤー2）は、この基盤レイヤーの上に構築され、スケーラビリティ、速度、コストといった特定の欠点を解消します。レイヤー1とレイヤー2の違いを理解することで、ブロックチェーンエコシステムが需要の増加に合わせてどのように進化しているかが明らかになります。

レイヤー1とレイヤー2の概要：

• レイヤー1： ビットコインやイーサリアムなどのコアブロックチェーンが含まれます。コンセンサス、データの可用性、セキュリティを担います。
• レイヤー2： トランザクションのスループットを拡張するためにレイヤー1の上に構築されます。例としては、ライトニングネットワーク（ビットコイン）やOptimism/Arbitrum（イーサリアム）などがあります。

主な違い：

1. 実行環境

レイヤー1は、独自のブロックチェーン環境内でトランザクションをネイティブに処理します。レイヤー2ソリューションは、多くのトランザクションをオフチェーンで処理し、最終的なサマリーをレイヤー1に送信することで、そのセキュリティと分散化のメリットを享受します。

2. スケーラビリティ・アプローチ

レイヤー1のスケーラビリティを向上させるには、シャーディングなどの基本的なプロトコルのアップグレードが必要になることがよくあります。一方、レイヤー2は、ロールアップやステートチャネルなどの技術を用いてトランザクションを圧縮またはバッチ処理することでスケーラビリティを実現します。

3. セキュリティ・モデル

ベースとなるレイヤー1ブロックチェーンは、プルーフ・オブ・ワークやプルーフ・オブ・ステークなどのコンセンサスメカニズムによって、独自のセキュリティを組み込んでいます。レイヤー2は、ファイナリティと紛争解決をレイヤー1に依存しているため、間接的にそのセキュリティモデルを継承しています。

4. ユーザーエクスペリエンス

レイヤー2は、取引手数料の低減と決済の高速化を実現し、分散化を損なうことなくユーザーエクスペリエンスを向上させます。しかし、資産のブリッジングなどの追加手順が必要になることが多く、エンドユーザーにとって複雑性をもたらします。

補完関係：

レイヤー2はレイヤー1を置き換えるのではなく、その機能を拡張することを目指しています。例えば、Ethereumは決済とスマートコントラクト実行の基盤であり続けていますが、レイヤー2ネットワークは混雑を軽減し、大規模導入におけるユーザビリティを向上させます。この階層化アーキテクチャにより、ブロックチェーンシステムは安全性と分散性を維持しながら、市場のニーズに合わせて拡張することができます。

さらに、アプリケーション固有のロジックと相互運用性に重点を置いたレイヤー3プロトコルが登場しています。しかし、これらもセキュリティとオーケストレーションにおいてレイヤー1に依存しており、ベースレイヤーの基盤的な役割が浮き彫りになっています。

ブロックチェーン・エコシステムは、複数の著名なレイヤー1ネットワークで構成されており、それぞれが多様な機能、コンセンサス・メカニズム、ユースケースを提供しています。以下は、2024年時点でのレイヤー1ブロックチェーンの代表的な例です。

1. ビットコイン（BTC）

すべてのパブリック・ブロックチェーンの祖であるビットコインは、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）コンセンサス・メカニズムに基づいて動作するレイヤー1ネットワークです。分散型デジタル通貨として設計され、セキュリティ、不変性、そして検閲耐性に重点を置いています。スケーラビリティに固有の制約があるため、ライトニング・ネットワークはビットコインのレイヤー2ソリューションとして機能し、より高速で低コストな取引を可能にします。

2. イーサリアム（ETH）

イーサリアムは、スマートコントラクトの先駆けとなったプログラマブルなレイヤー1ブロックチェーンであり、開発者がチェーン上で直接分散型アプリケーションを構築できるようにしています。 Ethereum 2.0 による PoW から PoS への移行は、エネルギー効率を大幅に向上させ、シャーディングや Arbitrum、Optimism といったレイヤー 2 ロールアップによる将来のスケーリングの基盤を築きました。

3. Solana (SOL)

Solana は、優れたトランザクションスループットと低手数料で知られる高性能レイヤー 1 ブロックチェーンです。Proof of History (PoH) と Proof of Stake を組み合わせた、革新的なハイブリッドコンセンサスモデルを採用し、レイヤー 2 ソリューションに依存せずに高速なブロック生成時間とスケーラビリティを実現します。Solana は、DeFi、NFT、分散型ゲームなどのユースケースをターゲットとしています。

4. Cardano (ADA)

Cardano は、査読済みの学術研究に基づいて開発されたレイヤー 1 ブロックチェーンです。Ouroboros と呼ばれる Proof of Stake コンセンサスプロトコルを採用しています。 Cardanoは形式検証と高​​信頼性コードを重視しており、ミッションクリティカルなアプリケーションやエンタープライズ展開に適しています。ネイティブアセットサポートとスマートコントラクト（Plutus経由）がコア機能です。

5. Avalanche (AVAX)

Avalancheは、独自のコンセンサスプロトコル「Avalanche」を採用したレイヤー1ブロックチェーンで、高いスループットとほぼ瞬時のファイナリティを実現します。このプラットフォームでは、開発者が複数の相互運用可能なサブネットを展開できるため、カスタマイズ可能なブロックチェーン環境を提供できます。DeFi、NFT、エンタープライズブロックチェーンソリューションで広く利用されています。

6. Polkadot (DOT)

Polkadotは、異なる専用ブロックチェーン（パラチェーン）間の相互運用性をサポートするように設計されたレイヤー1ブロックチェーンです。リレーチェーンは、パラチェーンがトランザクションを実行する際に、基盤となるセキュリティと連携を提供します。このネットワークは、ノミネートされたProof of Stake（nPoS）コンセンサスメカニズムを採用し、チェーン間の相互運用性を促進します。

7. Algorand (ALGO)

Algorandは、スケーラビリティと迅速なトランザクションのファイナリティに重点を置いたオープンソースのレイヤー1プロトコルです。Pure Proof of Stake（PPoS）メカニズムを採用し、バリデータをランダムに選択することで、分散化とセキュリティを維持します。Algorandは、速度とコスト効率が最適化された、幅広いdApp、デジタル資産、スマートコントラクトをサポートしています。

これらのレイヤー1ブロックチェーンはそれぞれ、より広範な分散型エコシステムにおいて重要な役割を果たしています。多様なアーキテクチャとガバナンスモデルは、ユーザーと開発者に、速度、セキュリティ、分散化、そしてエコシステムの成熟度に基づいた幅広い選択肢を提供します。需要の増加に伴い、これらの基盤ネットワークは次世代のデジタルインフラを支えるために進化を続けていきます。