Layer 2ロールアップ

Layer 2ロールアップとは？

Layer 2ロールアップは、基盤となるブロックチェーンの外部で多数のトランザクションを処理し、圧縮データ、証明、または状態コミットメントを基盤レイヤーに送信するブロックチェーンのスケーリングシステムです。

暗号資産分野では、ロールアップはEthereumやその他のスマートコントラクトエコシステムのスケーリングを目的としたLayer 2ネットワークとして取り上げられることが最も一般的です。

Ethereumのスケーリングに関するドキュメントでは、ロールアップはトランザクションの実行を基盤レイヤーの外部に移しながら、重要なセキュリティ機能や決済機能には基盤レイヤーを利用するシステムと説明されています。

Layer 2ロールアップの主な目的は、基盤となるチェーンのセキュリティモデルを完全に離れることなく、ブロックチェーン上のトランザクションをより安価かつ高速にすることです。

ロールアップは、より低い取引コストでDeFi、NFT、決済、ゲーム、ソーシャルアプリ、ウォレット、その他の暗号資産アプリケーションを支援できます。

基盤となるブロックチェーンのブロックスペースには限りがあり、需要が高まると利用コストが高くなる可能性があるため、ロールアップは重要です。

簡単に言えば、Layer 2ロールアップは多くのユーザーアクションを効率的な形式にまとめ、その結果を基盤となるブロックチェーンで決済します。

Layer 2ロールアップの仕組み

Layer 2ロールアップはユーザーからトランザクションを受け取り、独自の実行環境で処理します。

その後、ロールアップは独自のルールに従って残高、スマートコントラクトの状態、トランザクション履歴を更新します。

基盤チェーンにすべてのトランザクションを1件ずつ実行させる代わりに、ロールアップは要約、証明、またはコミットメントを基盤チェーンに送信します。

これにより、少量の基盤レイヤーデータにかかるコストを多数のトランザクションで分担できます。

基盤チェーンは、決済とセキュリティの要となります。

ユーザーはスピードと低い手数料を得るためにロールアップを利用し、ロールアップは検証や異議申し立ての解決のために基盤チェーンと接続します。

具体的な仕組みは、システムがオプティミスティックロールアップかゼロ知識ロールアップかによって異なります。

オプティミスティックロールアップ

オプティミスティックロールアップは、誰かが異議を申し立てない限り、トランザクションのバッチは有効であると想定します。

Ethereumのオプティミスティックロールアップに関するドキュメントでは、オプティミスティックロールアップはデータの可用性を保証するため、圧縮したトランザクションデータをEthereum上に公開すると説明されています。

すべてのバッチに対して有効性証明を直ちに提示しないため、「オプティミスティック」と呼ばれます。

代わりに、無効な状態更新に異議を申し立てられる期間が設けられています。

バッチが不正である場合、不正証明を使って提案された結果が誤っていることを示せます。

この設計は、既存のスマートコントラクトや開発者ツールとの高い互換性を実現できる可能性があります。

主なトレードオフは、異議申し立て期間の終了を待つ必要がある場合、基盤レイヤーへの出金に時間がかかることです。

ゼロ知識ロールアップ

ゼロ知識ロールアップ（ZKロールアップとも呼ばれます）は、暗号学的な有効性証明を使って、ロールアップ上のトランザクションが正しく処理されたことを示します。

EthereumのZKロールアップに関するドキュメントでは、ZKロールアップは計算と状態の保存をオフチェーンに移しながら、有効性証明をオンチェーンに送信すると説明されています。

有効性証明により、基盤チェーンはすべてのトランザクションを再実行することなく、バッチが正しいことを検証できます。

多くの設計では、これによりファイナリティの迅速化や出金時間の短縮が可能になります。

一方、ZKシステムは構築、監査、アップグレード、運用がより複雑になる場合があります。

決済や送金に特化するZKロールアップもあれば、汎用的なスマートコントラクトの実行に対応するものもあります。

ZKツールの進歩に伴い、大規模な暗号資産アプリケーションにおいてZKロールアップの重要性が高まっています。

オプティミスティックロールアップとZKロールアップの比較

オプティミスティックロールアップとZKロールアップは、異なる方法で同じスケーリング問題を解決します。

オプティミスティックロールアップは、不正証明と異議申し立て期間に依存します。

ZKロールアップは、正しさを事前に証明する有効性証明に依存します。

場合によっては、オプティミスティックロールアップのほうが既存のEVM型アプリケーションに適応しやすいことがあります。

ZKロールアップは検証の迅速化と出金時間の短縮が期待できますが、より高度な証明システムが必要になる場合があります。

どちらの設計も、あらゆる状況で自動的に優れているわけではありません。

ロールアップを選ぶ前に、セキュリティ、成熟度、手数料、出金時間、監査、データの可用性、アップグレード権限、エコシステムの対応状況を比較しましょう。

ロールアップとデータの可用性

データの可用性とは、ロールアップの状態を検証または再構築するために必要なデータを、ユーザーやバリデーターが利用できることです。

これはロールアップのセキュリティにおいて、最も重要な要素の一つです。

必要なデータにユーザーがアクセスできなければ、不正を検出したり、残高を検証したり、安全に資産を引き出したりできない可能性があります。

本来のロールアップは通常、ユーザーがロールアップの状態を独自に再構築できるよう、トランザクションデータまたは十分な状態データを基盤チェーンに送信します。

L2BEATのリスクフレームワークでは、ロールアップは状態コミットメントを定期的にEthereumに送信し、この定義においてロールアップのデータもEthereumに公開するため、データ可用性に関する追加の信頼前提を避けられると説明されています。

外部のデータ可用性委員会や独立したデータネットワークを利用するシステムでは、信頼前提が異なる場合があります。

そのため、スケーリングネットワークとして宣伝されているすべてのシステムが、ロールアップと同じ安全性モデルを持つと想定すべきではありません。

ロールアップとEIP-4844のBlob

EIP-4844では、ロールアップがより低コストでデータを送信できるよう、Blobを含むトランザクションが導入されました。

公式のEIP-4844仕様では、EVMの実行からはアクセスできないものの、そのコミットメントにはアクセスできる大量のデータを含む新しいトランザクション形式が説明されています。

ロールアップにはデータの公開が必要であり、データ送信は大きなコスト要因の一つとなるため、Blobは重要です。

ChainlinkによるBlobストレージの解説では、Blobは一時的なデータペイロードであり、通常の永続的なトランザクションデータを使うよりも低コストでロールアップがデータを送信できると説明されています。

この変更は、ロールアップを中心とするEthereumのスケーリングロードマップを支えます。

需要が高まるとBlob手数料も上昇する可能性があるため、ロールアップの手数料が常に低く抑えられるとは限りません。

ただし、Blobを利用したデータ送信は、ロールアップのトランザクションが基盤レイヤーのトランザクションより大幅に安くなる主な理由の一つです。

ロールアップとシーケンサー

シーケンサーは、ロールアップのトランザクションを受け取り、順序付けて送信するシステムです。

シーケンサーは多くの場合、ロールアップが基盤チェーンにデータや証明を送信する前に、ユーザーへ迅速な確認を提供します。

これにより、ロールアップ環境内のトランザクションがほぼ瞬時に処理されるように感じられ、ユーザー体験が向上します。

中央集権型のシーケンサーは高速でシンプルな一方、検閲、ダウンタイム、トランザクション順序に関するリスクを生む可能性があります。

分散型シーケンサーは単一運営者による管理を減らせますが、調整が難しくなる場合があります。

シーケンサーの設計は、MEVリスク、トランザクションの公平性、稼働継続性、信頼前提に影響します。

シーケンサーが停止した場合やトランザクションを拒否した場合に備えた代替手段があるか、ロールアップごとに確認しましょう。

ロールアップとブリッジ

ロールアップブリッジを使うと、基盤チェーンとLayer 2ロールアップの間で資産を移動できます。

公式ブリッジは通常、ロールアップの公式アーキテクチャの一部です。

サードパーティの流動性ブリッジは送金を高速化できる場合がありますが、追加のスマートコントラクトリスク、流動性リスク、カウンターパーティリスクを伴う可能性があります。

Ethereumのブリッジに関するドキュメントでは、ブリッジはブロックチェーン間で資産や情報を移動させる仕組みと説明されています。

ブリッジはLayer 2ユーザーにとって、特に重要なリスク領域の一つです。

資金を移動する前に、公式ブリッジ、出金期間、対応資産、コントラクトアドレス、手数料、緊急時の手順を確認しましょう。

ロールアップの技術が優れていても、偽のブリッジや安全でないブリッジを使えば資金を失う可能性があります。

ロールアップと手数料

Layer 2ロールアップは通常、基盤ブロックチェーンより低い手数料を提供します。

ロールアップの手数料には、実行手数料、データ送信手数料、シーケンサー手数料、ブリッジ手数料、決済関連コストが含まれる場合があります。

ユーザーは、ロールアップで指定された手数料用資産を使ってガス代を支払う場合があります。

ブリッジ経由で入金または出金するコストも、合計費用に含まれることがあります。

ネットワーク需要の増加、Blob市場の混雑、ロールアップ独自の実行環境の混雑に伴い、手数料が変動する場合があります。

低い手数料は大きなメリットですが、トランザクション経路全体の費用も確認しましょう。

ブリッジのコストや出金の遅延が大きい場合、安価なスワップでも魅力が薄れる可能性があります。

ロールアップとDeFi

Layer 2ロールアップは、頻繁なトランザクションをより実用的にできるため、DeFiで広く利用されています。

ユーザーは、混雑した基盤レイヤーより低いコストでトークンの交換、流動性の提供、借入、返済、ステーキング、報酬の請求、担保の管理を行えます。

また、すべてのトランザクションに多額の費用をかけずに済むため、ロールアップは少額のDeFiポジションを利用しやすくする場合があります。

ただし、ロールアップ上でもDeFiのリスクはなくなりません。

ユーザーには、スマートコントラクトリスク、オラクルリスク、強制決済リスク、流動性リスク、ブリッジリスク、シーケンサーリスクが引き続き存在します。

ロールアップは一部の取引コストの問題を軽減しますが、市場リスクやプロトコルリスクを取り除くものではありません。

ロールアップ上で複雑なDeFi戦略を利用する前に、少額でテストすることをおすすめします。

ロールアップとNFT

Layer 2ロールアップは、NFTの利用コストを下げ、スケーラビリティを高めることができます。

ロールアップ上では、NFTのミント、送付、出品、キャンセル、ゲーム内での利用がより手頃になる場合があります。

これは、ゲームアイテム、ロイヤルティパス、イベントチケット、クリエイターのコレクティブル、ソーシャルNFTなどに特に役立ちます。

NFTユーザーは、コントラクトアドレス、メタデータの保存先、ロイヤリティルール、承認権限、ブリッジ対応状況を引き続き確認する必要があります。

ブリッジされたり別の場所で表現されたりしない限り、ロールアップ上のNFTはそのロールアップ環境に存在します。

レイヤー間でNFTを移動する際には、特別なブリッジルールが適用され、追加のリスクが伴う場合があります。

NFTの手数料が低いからといって、真正性や安全性が自動的に保証されるわけではありません。

Layer 2ロールアップのメリット

Layer 2ロールアップの1つ目のメリットは、トランザクションコストの低さです。

2つ目は、日常的な暗号資産の利用におけるユーザー体験の向上です。

3つ目は、DeFi、NFT、決済、ゲーム、ソーシャルアプリのスケーラビリティ向上です。

4つ目は、基盤レイヤーのブロックスペースへの負荷軽減です。

5つ目は、基盤チェーンのセキュリティや決済機能との重要なつながりを維持できることです。

6つ目は、開発者が使い慣れたスマートコントラクトアプリケーションを、ユーザーのコストを抑えながら構築できる場合が多いことです。

こうしたメリットから、ロールアップはブロックチェーンの普及を支える重要な手段の一つとなっています。

Layer 2ロールアップのリスク

1つ目のリスクはブリッジリスクです。レイヤー間で資産を移動するには、コントラクトやメッセージングシステムが必要です。

2つ目は、シーケンサーの中央集権化、ダウンタイム、検閲のリスクです。

3つ目は、ロールアップシステムやその上で動作するアプリケーションのスマートコントラクトにバグが存在するリスクです。

4つ目は、ユーザーが検証や出金に必要なデータにアクセスできない場合のデータ可用性リスクです。

5つ目は、少数のグループが重要なシステムコントラクトを迅速に変更できる場合のアップグレードキーリスクです。

6つ目は、異なるネットワーク、トークン、ブリッジ、出金ルールをめぐるユーザーの混乱です。

7つ目は、すべてのスケーリングネットワークがロールアップと同じ信頼モデルを備えているとは限らないため、安全性について誤った前提を持つリスクです。

Layer 2ロールアップの評価方法

まず、ロールアップがオプティミスティック型かゼロ知識型かを確認します。

ロールアップがデータをどこに送信するか、またユーザーが状態をどのように検証できるかを確認しましょう。

ブリッジの設計、出金手順、証明システム、シーケンサーモデル、アップグレード権限を確認します。

監査、公開ドキュメント、バグ報奨金プログラム、モニタリングダッシュボード、インシデント履歴を確認しましょう。

検閲、ダウンタイム、運営者の障害が発生した場合に、ユーザーが退出できる明確な手段があるか確認します。

入金手数料、ロールアップのガス代、出金手数料、待ち時間を含めた総コストを比較します。

ロールアップに多額の残高を移す前に、少額のテストトランザクションを利用しましょう。

Layer 2ロールアップに関するよくある誤解

よくある誤解の一つは、手数料が低いチェーンはすべてロールアップであるというものです。

手数料の低いシステムには、サイドチェーン、Validium、アプリチェーン、異なるセキュリティ前提を持つ独立したLayer 1ネットワークなどもあります。

もう一つの誤解は、ロールアップを使えばトランザクションが無料になるというものです。

ロールアップはコストを削減しますが、実行、データ送信、決済、ブリッジには引き続きリソースが必要です。

3つ目の誤解は、すべてのロールアップが現在完全に分散化されているというものです。

多くのロールアップは、分散化、証明システム、シーケンサー、ガバナンス、退出手段の改善を進めています。

4つ目の誤解は、資産を送る前にネットワークを確認する必要がなくなるというものです。

よくある質問

Layer 2ロールアップとは何ですか？

Layer 2ロールアップは、基盤ブロックチェーンの外部でトランザクションを処理し、データ、証明、または状態コミットメントを基盤ブロックチェーンに送信するスケーリングシステムです。

ロールアップがLayer 2と呼ばれるのはなぜですか？

基盤となるLayer 1ブロックチェーンの上で動作しながら、決済、セキュリティ、検証にそのチェーンを利用するため、Layer 2と呼ばれます。

オプティミスティックロールアップとは何ですか？

オプティミスティックロールアップは、不正証明を使った異議申し立てが紛争期間中に行われない限り、バッチは有効であると想定します。

ZKロールアップとは何ですか？

ZKロールアップは、暗号学的な有効性証明を使って、トランザクションのバッチが正しく処理されたことを証明します。

Layer 2ロールアップはLayer 1より安価ですか？

多数のトランザクションでデータや決済のコストを分担できるため、通常は安価です。ただし、手数料は需要や設計によって異なります。

ロールアップは安全ですか？

適切に設計されたロールアップは安全性を確保できる可能性がありますが、ユーザーはブリッジ、シーケンサー、データの可用性、証明システム、アップグレード、スマートコントラクトを引き続き考慮する必要があります。

ロールアップ上でDeFiを利用できますか？

はい。ロールアップ上でDeFiを利用でき、手数料の低さやトランザクションの速さがメリットになることもあります。

ロールアップでNFTを利用できますか？

はい。ロールアップ上でNFTをミント、送付、利用できますが、コントラクト、メタデータ、ブリッジの詳細を確認する必要があります。

ロールアップのシーケンサーとは何ですか？

シーケンサーはロールアップのトランザクションを順序付け、データが基盤レイヤーに送信される前に迅速なトランザクション確認を提供することがよくあります。

ロールアップを利用する前に確認すべきことは何ですか？

公式ブリッジ、出金ルール、手数料、証明システム、シーケンサーモデル、データの可用性、監査、ネットワーク名を確認しましょう。

まとめ

Layer 2ロールアップは、暗号資産分野における最も重要なスケーリング技術の一つです。

トランザクションをより効率的に処理しながら、セキュリティ、決済、検証のために基盤チェーンと接続することで、ブロックチェーンがより多くのユーザーに対応できるよう支援します。

主な種類は、オプティミスティックロールアップとゼロ知識ロールアップの2つです。

オプティミスティックロールアップは不正証明と異議申し立て期間を使用し、ZKロールアップは有効性証明を使って事前に正しさを証明します。

どちらの設計も、手数料を下げ、処理速度を高め、DeFi、NFT、決済、ゲーム、一般ユーザー向けの暗号資産アプリケーションを使いやすくする可能性があります。

ただし、ロールアップにリスクがないわけではありません。

ユーザーは、ブリッジ、シーケンサー、データの可用性、出金時間、アップグレード権限、スマートコントラクト、ネットワーク固有の手数料を理解する必要があります。

ロールアップを安全に利用するには、公式ツールを使い、少額のトランザクションでテストし、ドキュメントを読み、偽のブリッジやフィッシングリンクを避けることが大切です。

開発者にとってロールアップは、基盤エコシステムの広範なセキュリティモデルから離れることなく、スケーラブルなアプリケーションを構築する手段となります。

暗号資産分野におけるLayer 2ロールアップは、ブロックチェーンの実用性を高める一方、ユーザーと開発者が慎重に評価すべき技術的な要素を伴う、トランザクションをまとめて処理するスケーリングシステムと理解できます。