レイヤー1ブロックチェーン

レイヤー1ブロックチェーンとは？

レイヤー1ブロックチェーンとは、トランザクションを処理し、取引履歴を保存し、コンセンサスによって自らの安全性を確保し、エコシステムの中核的なルールを支える基盤ブロックチェーンネットワークです。

暗号資産の分野では、レイヤー1はL1と略されることがよくあります。

レイヤー1ブロックチェーンは、ウォレット、トークン、分散型アプリケーション、バリデーター、マイナー、ノード、ブリッジ、レイヤー2ネットワークを構築するための基盤です。

Ethereumのレイヤー2ガイドでは、EthereumやBitcoinなどのレイヤー1ブロックチェーンが、レイヤー2プロジェクトの基盤となるネットワークと説明されています。

レイヤー1ブロックチェーンは通常、独自のネイティブ資産、ブロック生成プロセス、手数料システム、ノードソフトウェア、トランザクション形式、セキュリティモデルを備えています。

決済を主な目的とするレイヤー1ブロックチェーンもあれば、スマートコントラクトや分散型アプリケーションに対応するものもあります。

簡単に言えば、レイヤー1ブロックチェーンとは、ネットワークの最も強固なセキュリティと最終決済が始まるメインチェーンです。

レイヤー1ブロックチェーンの仕組み

レイヤー1ブロックチェーンは、ユーザーのトランザクションを収集し、プロトコルのルールに従っているかを確認し、ブロックやエントリーにまとめて共有台帳に追加することで機能します。

ノードはチェーンを検証し、無効なデータを拒否するソフトウェアを実行します。

ネットワークのコンセンサスモデルに応じて、バリデーターやマイナーがブロックの生成を支援します。

ブロックチェーンはトランザクションを順序付けて記録するため、ユーザーは残高、送金、スマートコントラクトの状態、ネットワークの活動を検証できます。

Bitcoinの開発者向けガイドでは、ブロックがどのようにチェーンにつながるか、またProof of Workが取引履歴をどのように保護するかが説明されています。

有効なブロックが承認済みチェーンの一部になると、その後のブロックやファイナリティのルールによって、覆すことが難しくなります。

そのため、ユーザーは単一の中央集権型データベース運営者を信頼することなく、台帳を信頼できます。

レイヤー1ブロックチェーンの主な構成要素

レイヤー1ブロックチェーンは通常、ピアツーピアネットワーク、台帳、コンセンサスメカニズム、ネイティブ資産、トランザクションルール、ノードソフトウェアで構成されます。

ピアツーピアネットワークによって、参加者はブロック、トランザクション、状態の更新を共有できます。

台帳には、有効なトランザクションの履歴が保存されます。

コンセンサスメカニズムは、どのブロックが有効かについてネットワークが合意するのを支援します。

ネイティブ資産は、トランザクション手数料、バリデーター報酬、マイニング報酬、ステーキング、スパム防止などに使われるのが一般的です。

ノードソフトウェアがあれば、独立したユーザーが自らチェーンを検証できます。

これらの要素が連携することで、単一の所有者に依存せずに運営できる公開型の暗号資産ネットワークが実現します。

レイヤー1ブロックチェーンのコンセンサス

コンセンサスとは、レイヤー1ブロックチェーンが台帳の有効なバージョンについて合意するためのプロセスです。

コンセンサスがなければ、残高、トランザクション、スマートコントラクトの結果、ブロックの順序について、ノード間で意見が分かれる可能性があります。

Proof of WorkとProof of Stakeは、レイヤー1ブロックチェーンで使われる主なコンセンサスモデルです。

Proof of Workでは、マイナーが計算能力を使い、ネットワークの難易度ルールに従って有効なブロックを生成します。

Proof of Stakeでは、バリデーターが通常、資産をロックまたはステーキングし、ブロックの提案、投票、ファイナリティの確定に参加します。

それぞれのコンセンサスモデルには、エネルギー消費、ハードウェア要件、分散化、ファイナリティ、スラッシング、経済的セキュリティ、バリデーターへのインセンティブに関するトレードオフがあります。

レイヤー1ブロックチェーンのセキュリティを評価する前に、ユーザーはコンセンサスモデルを理解する必要があります。

ネイティブ資産

ネイティブ資産とは、レイヤー1ブロックチェーンの主要なコインです。

ネイティブ資産は、トランザクション手数料の支払い、ブロック生成者への報酬、バリデーターのセキュリティ確保、ネットワークインセンティブの支援などに使われることがよくあります。

スマートコントラクト対応ネットワークでは、ユーザーがトランザクションを送信したりアプリケーションを利用したりする際、通常、ネイティブ資産でガス代を支払う必要があります。

Ethereumのガスに関するドキュメントでは、ガスはEthereum上の処理に必要な計算量を測るものと説明されています。

ネイティブ資産は、ガバナンス、ステーキングのリターン、バリデーターの行動、ネットワーク経済にも影響を与える場合があります。

ただし、ネイティブ資産がネットワーク内で役割を持つからといって、投資対象として安全または価値があるとは限りません。

レイヤー1の資産を評価する前に、ユーザーは供給ルール、手数料需要、ステーキングインセンティブ、セキュリティ要件、エコシステムの利用状況を調べる必要があります。

レイヤー1ブロックチェーン上のスマートコントラクト

一部のレイヤー1ブロックチェーンはスマートコントラクトに対応しています。

スマートコントラクトとは、資産を保有し、ルールを実行し、ユーザーのトランザクションに応答できるブロックチェーン上のコードです。

Ethereumのスマートコントラクトに関するドキュメントでは、スマートコントラクトはネットワークにデプロイされ、プログラムどおりに動作し、トランザクションを通じて操作できるプログラムと説明されています。

スマートコントラクトによって、DeFi、NFT、ステーブルコイン、トークンローンチ、オンチェーンゲーム、レンディング市場、ガバナンスシステム、分散型IDが可能になります。

スマートコントラクトに対応するレイヤー1は、多数の独立したアプリケーションのプラットフォームになり得ます。

一方で、不適切なコード、脆弱な権限設定、オラクルの障害、悪意のあるコントラクトによって資産を失う可能性があるため、リスクも高まります。

強固なレイヤー1であっても、その上にあるすべてのアプリケーションが安全になるわけではありません。

ノードとバリデーター

ノードとは、ブロックチェーンソフトウェアを実行し、レイヤー1ネットワークの維持を支援するコンピューターです。

フルノードは、プロトコルのルールに従ってブロックとトランザクションを検証します。

コンセンサス設計に応じて、バリデーターやマイナーがブロック生成に参加する場合もあります。

RPCノードは、ウォレットやアプリケーションがブロックチェーンデータを読み取り、ネットワークにトランザクションを送信するのを支援します。

Ethereumの開発者向けドキュメントでは、ネットワークの実行や検証に使われるソフトウェアと参加者として、ノードとクライアントが挙げられています。

多くの独立した参加者がノードを実行してチェーンを検証できるネットワークは、通常、より強固です。

ノード要件が高額になったり複雑になったりすると、時間の経過とともに分散化が弱まる可能性があります。

ブロック、スロット、台帳

多くのレイヤー1ブロックチェーンはデータをブロックにまとめますが、スロットなど、関連する時間単位を使用するネットワークもあります。

ブロックには通常、トランザクション、メタデータ、暗号学的参照、チェーン履歴との接続に必要な情報が含まれます。

プロトコル設計によっては、スロットはバリデーターやリーダーがブロックを生成できる機会を表します。

Solanaの用語集ページでは、台帳はクライアントが署名したトランザクションを含むエントリーの一覧と説明されています。

レイヤー1ブロックチェーンによって用語は異なる場合がありますが、主な目的は共通しています。

ネットワークには、参加者が検証できる、有効な活動の順序付けられた記録が必要です。

この記録があることで、アカウント残高、トークンの保有状況、スマートコントラクトの状態、トランザクション履歴をユーザーやアプリケーションが把握できます。

レイヤー1ブロックチェーンとレイヤー2ブロックチェーンの違い

レイヤー1ブロックチェーンは基盤ネットワークであり、レイヤー2ブロックチェーンはスケーリングやユーザー体験の向上を目的として、その上に構築されます。

レイヤー1は中核的な決済とネットワークセキュリティを担います。

レイヤー2は基盤チェーン外で処理を行い、実装に応じて証明、データ、コミットメント、決済トランザクションを通じてレイヤー1に接続します。

Ethereumのスケーリングに関するドキュメントでは、レイヤー2のトランザクションはレイヤー1の外部で送信され、実装に応じたさまざまな方法でレイヤー1に記録されると説明されています。

レイヤー2は手数料を抑え、処理能力を高める可能性がありますが、より強固な決済やセキュリティについては、通常レイヤー1に依存します。

レイヤー1とレイヤー2は対立する存在ではありません。

同じスケーリングスタックを構成する、相互補完的な要素であることがよくあります。

スケーラビリティの課題

スケーラビリティは、レイヤー1ブロックチェーンが直面する最も難しい課題の一つです。

基盤ブロックチェーンは、ブロックサイズ、ブロック時間、実行設計、並列処理、コンセンサスルールを変更することで、処理能力を高められます。

ただし、処理能力を急激に高めると、一般のユーザーがネットワークを検証しにくくなる可能性があります。

大規模なデータセンターしかノードを運用できなくなれば、ネットワークの分散化が弱まるおそれがあります。

このため、多くのエコシステムでは、より多くの処理に対応するためにレイヤー2ロールアップ、決済チャネル、サイドシステム、モジュラー設計を利用しています。

Ethereumのスケーリングに関するドキュメントでは、分散化やセキュリティを損なわずにトランザクション速度と処理能力を高めることが、スケーラビリティの目的とされています。

レイヤー1ブロックチェーンは、速度だけでなく、誰が検証できるか、需要が高い状況でも安全性を保てるかを踏まえて評価する必要があります。

レイヤー1ブロックチェーンのセキュリティ

レイヤー1のセキュリティは、暗号技術、コンセンサス、経済的インセンティブ、ノードによる検証、ソフトウェアの品質、コミュニティの連携によって支えられています。

デジタル署名は、正しい秘密鍵の保有者がトランザクションを承認したことを証明します。

コンセンサスルールは、誠実なノードが無効なブロックを承認しないようにします。

経済的インセンティブは、誠実なブロック生成に報酬を与え、攻撃を抑制します。

オープンソースのクライアントを使えば、より多くの人がコードを確認して改善できる場合があります。

それでも、リスクがまったくないレイヤー1ブロックチェーンはありません。

リスクには、ソフトウェアのバグ、バリデーターの集中、マイニングの中央集権化、チェーンの再編成、ガバナンス上の対立、スパム攻撃、クライアントの障害、ウォレットに関するミスなどがあります。

レイヤー1ブロックチェーンのメリット

レイヤー1ブロックチェーンの第一のメリットは、基盤レイヤー上で直接決済できることです。

第二のメリットは、ネットワーク独自のコンセンサスメカニズムによってセキュリティが確保されることです。

第三のメリットは、ノードやブロックチェーンエクスプローラーを通じて公開検証できることです。

第四のメリットは、手数料、報酬、ステーキング、マイニング、ネットワークインセンティブにネイティブ資産を利用できることです。

第五のメリットは、アプリケーション、トークン、スケーリングレイヤーを支えられることです。

第六のメリットは、ネットワークが十分に分散化されている場合、検閲に耐性を持つことです。

こうしたメリットにより、レイヤー1ブロックチェーンは暗号資産経済の基盤となっています。

レイヤー1ブロックチェーンのリスク

第一のリスクはネットワークの混雑であり、手数料の上昇やユーザー体験の低下につながる可能性があります。

第二のリスクは、ブロック生成、ステーキング、マイニング、ノード運営が過度に集中した場合に分散化が弱まることです。

第三のリスクは、ノードクライアント、ウォレット、スマートコントラクト、インフラプロバイダーのソフトウェア障害です。

第四のリスクは、アップグレードやプロトコルの方向性について参加者の意見が分かれることによるガバナンス上の対立です。

第五のリスクは、レイヤー1上に構築されたブリッジ、トークン、DeFiプロトコル、アプリケーションに伴うエコシステムリスクです。

第六のリスクはユーザーの操作ミスです。トランザクションは取り消せない場合があり、秘密鍵を紛失または盗難される可能性があります。

レイヤー1のセキュリティは強固ですが、あらゆるミスや安全でないアプリケーションからユーザーを守るものではありません。

レイヤー1ブロックチェーンを評価する方法

まず、コンセンサスメカニズムとブロック生成者の選定方法を確認しましょう。

バリデーターの分布、マイニングの分布、クライアントの多様性、ノード要件、ガバナンス構造を確認し、分散化の状況を評価します。

手数料、報酬、ステーキング、供給量、セキュリティにおけるネイティブ資産の役割を調べましょう。

トランザクション手数料、ファイナリティ、稼働率、開発者ツール、ウォレット対応、エコシステムの活動を確認します。

公式ドキュメント、オープンソースコード、監査、アップグレード履歴、セキュリティインシデント、コミュニティの透明性を確認しましょう。

マーケティング上の主張を超えた実際の利用があるかを調べます。

新しいレイヤー1ネットワークを学ぶ際は、少額のテストトランザクションを利用しましょう。

レイヤー1ブロックチェーンに関するよくある誤解

よくある誤解の一つは、トークンがあるブロックチェーンなら、すべて強固なレイヤー1ブロックチェーンだと思うことです。

本当のレイヤー1には、機能する台帳、コンセンサスシステム、ノードネットワーク、トランザクションルール、セキュリティモデルが必要です。

もう一つの誤解は、手数料が低ければ常に技術が優れているというものです。

手数料の低さは有用ですが、セキュリティ、分散化、信頼性、長期的な持続可能性も考慮する必要があります。

三つ目の誤解は、レイヤー1がその上のすべてのトークンやdAppを安全にするということです。

基盤チェーンが正しく機能していても、アプリケーションに問題が起きる可能性があります。

四つ目の誤解は、レイヤー2によってレイヤー1が不要になるということです。

よくある質問

レイヤー1ブロックチェーンとは何ですか？

レイヤー1ブロックチェーンとは、トランザクションを処理し、コンセンサスによって自らの安全性を確保し、独自の台帳を維持する基盤ブロックチェーンネットワークです。

レイヤー1とレイヤー2の違いは何ですか？

レイヤー1は基盤ブロックチェーンであり、レイヤー2は速度、コスト、処理能力を改善するためにその上に構築されるスケーリングシステムです。

レイヤー1ブロックチェーンにはネイティブ資産が必要ですか？

ほとんどの公開型レイヤー1ブロックチェーンは、手数料、報酬、ステーキング、マイニングインセンティブ、ネットワークセキュリティのためにネイティブ資産を利用しています。

レイヤー1ブロックチェーンはスマートコントラクトに対応できますか？

はい。多くのレイヤー1ブロックチェーンはスマートコントラクトに対応していますが、決済を主な目的とするものもあります。

レイヤー1ブロックチェーンが手数料を課すのはなぜですか？

手数料はネットワークリソースの利用料やブロック生成者への報酬となり、スパムの防止にも役立ちます。

レイヤー1ブロックチェーンは常に分散化されていますか？

いいえ。分散化の程度は、ノードの参加状況、バリデーターやマイナーの分布、ガバナンス、ハードウェア要件、クライアントの多様性によって異なります。

レイヤー1ブロックチェーンはレイヤー2より安全ですか？

必ずしもそうとは限りません。安全性は、個々のレイヤー1やレイヤー2、ブリッジ、コントラクト、コンセンサス、ユーザーの行動によって左右されます。

レイヤー1ブロックチェーンにおけるファイナリティとは何ですか？

ファイナリティとは、トランザクションやブロックがチェーン履歴の一部として承認され、通常のルールのもとで覆すことが非常に難しくなる、または不可能になる時点です。

レイヤー1ブロックチェーンはレイヤー2なしでスケーリングできますか？

レイヤー1自体でスケーリングを試みるブロックチェーンもありますが、分散化やセキュリティを弱めないために、レイヤー2などのスケーリング設計を利用するエコシステムが多くあります。

レイヤー1ブロックチェーンについて、ユーザーはどのように調べればよいですか？

コンセンサス、分散化、手数料、ファイナリティ、ネイティブ資産の用途、開発者の活動、セキュリティの実績、ウォレット対応、公式ドキュメントを確認しましょう。

まとめ

レイヤー1ブロックチェーンは、暗号資産ネットワークの基盤レイヤーです。

エコシステムの他の要素が依存する台帳、コンセンサスメカニズム、ネイティブ資産、トランザクションルール、ノードソフトウェア、セキュリティモデル、決済基盤を提供します。

強固なレイヤー1ブロックチェーンは、決済、スマートコントラクト、DeFi、NFT、スケーリングレイヤー、ガバナンスシステム、開発者エコシステムを支えられます。

主なメリットは、直接的な決済、独立したネットワークセキュリティ、公開検証、ネイティブ資産の実用性です。

主な課題は、スケーラビリティ、手数料、分散化、ソフトウェアリスク、ガバナンス上の対立、ユーザーのセキュリティです。

レイヤー1ブロックチェーンは、速度や手数料の低さだけで評価すべきではありません。

ネットワークのセキュリティ確保の方法、検証者、ノード運営の容易さ、アップグレードの進め方、ファイナリティの仕組み、実際に依存するアプリケーションの有無を確認する必要があります。

レイヤー2システムはブロックチェーンの利用をより安価かつ高速にできる可能性がありますが、より強固なセキュリティや決済については、通常レイヤー1ネットワークに依存します。

開発者にとって、レイヤー1はアプリケーションとインフラの基盤です。

ユーザーにとって、レイヤー1ブロックチェーンとは、暗号資産のトランザクション、セキュリティ、決済が始まる中核的な信頼レイヤーと理解するのが適切です。