L1 VS L2: セキュリティ、コスト、スケーラビリティの比較
ブロックチェーン上のレイヤー 1 とレイヤー 2 のネットワークを比較して、セキュリティ、トランザクション コスト、スケーリングの可能性におけるトレードオフを理解します。
L1ソリューションとL2ソリューションのセキュリティの違い
レイヤー1（L1）およびレイヤー2（L2）ブロックチェーンソリューションを評価する際、セキュリティは最優先事項です。パフォーマンスと堅牢性のバランスを目指す開発者、投資家、そして企業にとって、両方のセキュリティモデルを理解することは不可欠です。
レイヤー1セキュリティとは？
ビットコインやイーサリアムなどのレイヤー1ブロックチェーンは、プロトコルレベルでセキュリティを維持しています。使用されるコンセンサスメカニズムであるプルーフ・オブ・ワーク（PoW）とプルーフ・オブ・ステーク（PoS）は、ネットワークのセキュリティ確保に不可欠です。これらのシステムは、トランザクションを処理してブロックチェーンに追加するバリデータまたはマイナーの分散ネットワークに依存しているため、悪意のある攻撃者が制御権を取得したりデータを操作したりすることは極めて困難です。
L1セキュリティの特徴：
- 高度な分散化：トラストレスな運用と協調攻撃に対する耐性を確保します。
- 基本レベルの整合性：すべてのトランザクションはオンチェーンで確定されるため、データの操作や履歴の改ざんのリスクが軽減されます。
- 確立されたコンセンサスプロトコル：実績のあるインフラストラクチャにより、さまざまな市場環境における信頼性と堅牢性が証明されています。
レイヤー2セキュリティとは？
ロールアップやサイドチェーンを含むL2ソリューションは、セキュリティを基盤となるL1ネットワークにさまざまな程度で依存しています。ロールアップ（Optimistic RollupやZK-Rollupなど）は、トランザクションデータまたは証明をL1にポストバックすることでセキュリティを確保しますが、Polygonなどのサイドチェーンは独自のコンセンサスメカニズムを実行する場合があります。
L2セキュリティの主なトレードオフ：
- ロールアップアーキテクチャ： L1を決済レイヤーとして使用することで、強力なセキュリティを提供します。特に、ゼロ知識証明によって整合性が確保されるZK-Rollupではその効果が顕著です。
- サイドチェーン： コンセンサスが異なる場合、または中央集権化されている場合、L1レベルのセキュリティを完全に継承できない可能性があります。
- 不正行為/遅延期間： Optimistic Rollupは、セキュリティを強化するために紛争期間に依存しているため、ユーザーはExit遅延の影響を受ける可能性があります。
比較概要：
L1は、スケーラビリティを犠牲にして、強力なネイティブセキュリティを提供します。 L2 はパフォーマンスを向上させながら適切なセキュリティを維持しようとしますが、構造によっては複雑さとリスクが生じる可能性があります (特にサイドチェーンの場合)。
レイヤー1とレイヤー2のコスト効率
トランザクションコストは、ブロックチェーン導入における主要なボトルネックの一つです。レイヤー1チェーンは堅牢なセキュリティを提供しますが、特に混雑したネットワークでは、スループットが制限され、トランザクションコストが高くなる傾向があります。レイヤー2ソリューションは、トランザクション処理をオフロードし、結果を効率的にベースレイヤーに戻すことで、これらの問題に対処することを目指しています。
L1トランザクションコストの理解
レイヤー1ネットワークでは、次のような理由により、多くの場合、高額なトランザクション手数料が発生します。
- ネットワークの輻輳: EthereumなどのL1ネットワークでは、ブロックスペースが限られているため、入札合戦が発生し、ガス料金が上昇します。
- ネイティブ手数料市場: PoWとPoSの報酬構造は、手数料を通じてバリデーターにインセンティブを与え、ユーザーに直接影響を与えます。
- 長い承認時間: セキュリティと分散化を確保するため、ブロックの処理速度が遅くなり、時間的制約のあるコストが増加します。
L2コストのメリット
L2ソリューションは、複数のトランザクションを1つのL1送信に集約することで、ユーザーあたりの手数料を大幅に削減します。
- ロールアップ: 楽観的ロールアップとZKロールアップはどちらもトランザクションデータを圧縮し、参加者間でコストを分散します。
- ステートチャネル: トランザクションはオフチェーンで行われ、一度だけ決済されるため、オンチェーンのコストを最小限に抑えることができます。
- サイドチェーン: 異なる経済ルールと高いスループットにより、手数料が削減される可能性があります。
実例:
- イーサリアムベースレイヤー: ピーク時には、ガス料金はトランザクションあたり数百ドルに達することがあります。
- アービトラム/楽観的ロールアップ (L2 ロールアップ): 一般的なトランザクションコストをL1価格の数分の1 (例: <0.50ドル) で提供します。
- ポリゴン (サイドチェーン): 信頼度は異なりますが、最小限の手数料でほぼ瞬時のトランザクションを実現します。
経済的な考慮事項：
ゲームや決済など、頻繁なマイクロトランザクションを必要とするアプリケーションの場合、L2ソリューションはより現実的な構造を提供します。しかし、大規模なDeFiプロトコルのように、最高レベルのセキュリティを要求するプロジェクトでは、コストがかかってもL1との直接的なやり取りを好む場合があります。
要約：
L1はネイティブセキュリティと容量制限のためにコストが高くなりますが、L2ソリューションはスケーリングメカニズムと集約によってトランザクション費用を大幅に削減するため、より広範な利用に適しています。
スケーラビリティ分析：L1アーキテクチャとL2アーキテクチャ
スケーラビリティは、今日のブロックチェーン開発においておそらく最も重要な課題です。レイヤー1は安全なインフラストラクチャの基盤となる一方、レイヤー2はより高いスループットの処理、よりスムーズなユーザーエクスペリエンスの実現、そして大規模な導入を可能にすることを目的として設計されています。
L1スケーラビリティの制限
ビットコイン（7 TPS）やイーサリアム（約15 TPS）といった従来のL1ブロックチェーンは、1秒あたりに処理できるトランザクション数に大きな制限があります。この制約は、以下の要因から生じます。
- コンセンサスの複雑さ: 分散化とセキュリティの確保には時間がかかり、スループットが制限されます。
- ブロックサイズの制限: データ制御はチェーンの肥大化を防ぎますが、アクティビティ容量を抑制します。
- ネットワーク伝播遅延: 分散検証プロセスにより、即時決済が不可能になります。
結果として、使用量の増加は処理速度の低下とガス料金の高騰につながります。SolanaやAvalancheなどのいくつかのL1はブロックレベルのスケーリングにおいて大きな進歩を遂げていますが、分散化やセキュリティの面でトレードオフが生じることがよくあります。
L2がスケーラビリティを向上させる仕組み
L2は、L1の基盤となる整合性を損なうことなくパフォーマンスを向上させるように構築されています。様々なタイプのレイヤー2は、それぞれ異なる方法でスケーラビリティを実現します。
- 楽観的ロールアップ: トランザクションの有効性を前提としてバンドルすることで、高いスループットと遅延不正チャレンジメカニズムを実現します。
- ZKロールアップ: 暗号学的証明を用いてオフチェーンでトランザクションの有効性を検証し、レイヤー1で多数のトランザクションを同時に迅速に決済します。
- ステートチャネル: 最小限のオンチェーンデータで、複数のオフチェーンインタラクションを可能にします。
- サイドチェーン: 独立したルールでレイヤー1と並行して動作し、高速かつ低コストなトランザクション処理を提供します。
各モデルは異なるレベルのスループットをもたらしますが、イーサリアムの基本トランザクション処理速度である1秒あたり15TPSと比較して、多くの場合、数百から数千のトランザクションを達成します。例えば、zkSyncとArbitrumはEthereumエコシステムを桁違いにスケールアップさせています。
スケーラビリティのトレードオフに関する考慮事項：
- データ可用性： すべてのトランザクションデータが検証のためにアクセス可能であることを保証することは、ロールアップのパフォーマンスを制限する可能性があります。
- レイテンシ： 一部のL2では、より高いスループットを得るためにファイナリティ時間を犠牲にしています（例：オプティミスティックロールアップにおける不正防止ウィンドウ）。
- インフラストラクチャの成熟度： L2はまだ進化の途上であり、ネットワーク効果が開発者やユーザーに定着するには時間がかかる可能性があります。
結論：
レイヤー2は純粋なスループットにおいてL1を大幅に上回り、特定のユースケースに合わせてカスタマイズできます。ただし、複雑さ、ユーザーエクスペリエンス、信頼性の前提に関するトレードオフを考慮する必要があります。成功しているブロックチェーン エコシステムでは、多くの場合、L1 と L2 の両方を組み合わせて、コアとなるセキュリティ原則を損なうことなくスケーラビリティを最適化します。
