【イーサリアムレイヤー2】仕組み・特徴を解説！【ロールアップとは】

レイヤー2とは、「分散性」と「セキュリティ」を損なわずにレイヤー1ブロックチェーンのスケーラビリティ問題を解決する技術を指します。

例えば「イーサリアム」は、レイヤー1ブロックチェーンの中でも特に分散性・セキュリティが重視されており、許可不要で参加可能なノード全体で全ての取引を検証しています。

アプリケーションの開発者はイーサリアムではなくレイヤー2上に構築すれば、ユーザーが取引を即時かつ「ETHのガス代」はほぼ無料で実行できるようになります。

レイヤー2上で行った取引はレイヤー2上で即時に計算され、ユーザーのUIに処理結果は反映されます。

取引データはまとめてイーサリアムに送信され、イーサリアム側で事後的に検証して完全に確定させる仕組みにすることで、イーサリアムの分散性・セキュリティを継承しつつレイヤー2側では即時処理できるようになっています。

また、イーサリアムに取引データをまとめて送信する時のガス代はレイヤー2全体で共有できるため、一人あたりに発生するガス代は数円未満でほぼ無料です。

イーサリアムの開発者Vitalik氏もイーサリアム開発方針としてスケーラビリティについてはレイヤー2中心で対応する旨を示しており、現在のアプリケーションの利用はレイヤー2が前提になっています。

>>開発者Vitalik氏のイーサリアム開発方針 “ロールアップ中心のイーサリアムロードマップ“（Ethereum Magiciansより）

様々なレイヤー2とその分類分け

レイヤー2ブロックチェーンにはいくつかの種類があり、次の2つの要素で分類が決まります。

分類分け①：レイヤー2のデータ可用性

データ可用性（Data Availability）とは、取引内容を検証するために取引データの中身自体が公開され利用できる性質を指します。

ブロックチェーンの前提ともいえるので、基本的に全てのブロックチェーンが備えている性質です。

オンチェーンの場合はレイヤー1「イーサリアム」を活用して公開しデータ可用性を確保します。

オフチェーンの場合、データ可用性委員会（Data Availability Committee, 通称DAC）を設置し、オフチェーンで取引データそのものを個別管理します。

データ可用性の確保がオンチェーンかオフチェーンかで、次のようにレイヤー2は呼称が変わります。

データ可用性＼有効性証明	ゼロ知識証明	不正証明
オンチェーン	ZKロールアップ	楽観的ロールアップ
オフチェーン	バリディウム	プラズマ

レイヤー2 呼称分類表

データ可用性を確保する方法による違いは、次の通りです。

比較項目	オンチェーン	オフチェーン
保存先	イーサリアム	中央集権的な組織
取引データの送信形式	原則バッチ処理	バッチ処理不要
処理速度	遅い	早い
処理コスト	高い	安い
分散性	高い	低い
セキュリティ	強固	信頼性依存

オンチェーンの場合、取引データをイーサリアムに送信するためのガス代・時間が掛かります。

レイヤー2の取引を1件1件イーサリアムに送信すると莫大なガス代が掛かってしまうため、取引を圧縮してまとめて1つの取引データとして送信します。

この大量の取引を1つにまとめるプロセスを「ロールアップ」といい、オンチェーンの可用性確保を行う以上ロールアップが前提となるため「オンチェーンのデータ可用性のレイヤー2＝ロールアップ」になります。

オフチェーンの可用性確保の場合、取引データをイーサリアムに送信する手間が省ける分処理能力が高く、ガス代も安いです。

しかし、設置したDACの信頼性に依存します。仮にDACが取引データを紛失した場合、ユーザーはL2上の自分の残高の正当性をイーサリアムに証明できなくなるため、外部に資金を出せなくなる可能性があります。

分類分け②：レイヤー2の取引有効性検証

「取引の有効性検証」はレイヤー2上で実行された取引に不正がないかの検証です。

最終的にレイヤー2上の取引を外部のブロックチェーン上に出すことを考えると、最終的にはレイヤー2上で行われた全ての取引有効性が検証され証明される必要があります。

取引の有効性の検証には数学・暗号学を活用した「ゼロ知識証明」か、バリデーターが経済的な報酬を対価に行う「不正証明」の2通りがあります。

この2つの要素により次のようにレイヤー2は分類され、データ可用性確保の方法と合わせて呼称が決まります。

データ可用性＼有効性証明	ゼロ知識証明	不正証明
オンチェーン	ZKロールアップ	楽観的ロールアップ
オフチェーン	バリディウム	プラズマ

レイヤー2 呼称分類表

不正証明（Fraud Proof）では、オンチェーンの場合は主に「楽観的ロールアップ」と呼ばれる方法で、イーサリアムに提出された取引データを基に約7日の検証を行います。

「アービトラム」や「オプティミズム」といった主要イーサリアムL2では、楽観的ロールアップが採用されています。

現在利用されている主なブロックチェーンでは採用されていませんが、オフチェーンの場合は「プラズマ」と呼ばれ、オフチェーンのデータで検証を行います。

ゼロ知識証明では、レイヤー2側で暗号学的な取引の有効性証明を事前に作成してからイーサリアムに提出するため、イーサリアム側で必要になる検証作業が少なくなります。

また、取引内容を明かさずに証明できる技術もあり、プライバシー性に優れるL2もあります。

「Starknet」や「Manta Pacific」といったレイヤー2がこのゼロ知識証明を活用しています。

取引の有効性を検証する方法による違いのまとめは、次の通りです。

比較項目	不正証明	ゼロ知識証明
セキュリティ依存	検証者の報酬	暗号学・数学
EVM互換	あり	あまりない
開発の難易度	簡単	難しい
ファイナリティ	1週間	即時確定
取引コスト	低い	高い

当サイトの各レイヤー2の解説記事はこちらです。