編集者注: この記事は以下から引用しましたimToken（ID：imToken）、許可を得てOdailyによって転載されました。

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金融は、ブロックチェーンが実現する最も簡単なシナリオです。過去 1 年間、イーサリアムのエコシステムで見られたさまざまな分散型金融商品の多くには、分散型融資、取引、デリバティブなどの従来の金融商品の影がありました。金融の効率性を追求するため、ビットコインネットワークのトランザクション処理能力は1秒あたり5トランザクション、イーサリアムネットワークは15トランザクションであり、Visaネットワークの平均2,000トランザクションと比較すると、数万ピークの効率性を実現しています。まるで別の時代の産物のようです。

ブロックチェーンの TPS (1 秒あたりのトランザクション数) は、ブロックチェーンの普及を大幅に制限し、したがって包括的金融を制限します。最近、DeFiポストモダニズムという言葉も出てきましたが、DeFiの現代はまだ到来していないのではないかと思いますが、ここ半年で流行ったDeFiはBC期に過ぎないのかもしれません。 TPSによる制限により、最高価格のトランザクション処理メカニズムにより、DeFiブームの間、イーサリアムネットワークは高価で混雑し、最も混雑した場合、ガス価値は1000グウェイを超え、1つのトランザクションに数十のコストがかかるのが当たり前になります数百ドル。このような取引コストも多くの人をDeFiから遠ざけています。

スケーラビリティが非常に制限されているという現在の問題に直面して、イーサリアム コミュニティと開発者は、レイヤー 2 とシャーディング (Eth2 の重要なアップグレード) という 2 つの方向でソリューションを提案しました。 Layer2とは文字通り2層のネットワークを意味しますが、現在のイーサリアムメインネットはレイヤー1ネットワーク(Layer1)とも呼ばれ、第2層ネットワークは現在のイーサリアムメインネットをベースにしたシステムとなります。

レイヤ 2 ソリューションは、主にレイヤ 1 の負担を軽減するという観点からのもので、レイヤ 1 の大量の計算要件をレイヤ 2 に移動します。フラグメンテーションは、レイヤ 1 の数を増やすことによって、より基本的な観点から行われます。基本帯域幅を向上させるという目的を達成するため。 Eth2 は 4 つのフェーズで実装される予定です。現在はフェーズ 0 の預金契約の開始段階にあります。この記事では Eth2 に関する具体的な情報は展開されません。最新の進捗状況は引き続きフォローアップしていきますEth2の。次に、この記事では、Layer2 の一般的な解決策と主な進捗状況を紹介します。

イーサリアムの現在のトランザクション処理能力は、主にブロック サイズとブロック生成時間によって制限されることがわかっています。ブロック サイズによって、現在のイーサリアム ネットワークの 1 つのブロックに収容できるトランザクションの数が決まり、ブロックの生成時間によって、ブロックが平均 12 秒ごとに生成できることが決まります。

Plasma

現在主流のレイヤー 2 ソリューションは数多くあります。この記事では、プラズマとロールアップに焦点を当てます。ロールアップは、オプティミスティック ロールアップと ZK ロールアップに細分化できます。これらのソリューションは、イーサリアムの限られたトランザクション処理能力の問題をさまざまな角度から解決します。

副題

プラズマは、ネットワーク処理の問題を解決しようとするイーサリアム コミュニティ初のソリューションであり、2017 年にはすでに提案されており、大きな期待が寄せられています。

Plasma を導入する前に、「サイドチェーン」の概念を理解する必要があります。イーサリアムのメインネットワークの拡張は容易ではないため、開発者はメインネットワークに接続された独立したブロックチェーン、つまりサイドチェーンを作成し、サイドチェーンでトランザクションを効率的に処理することでメインネットワークの拡張を実現することを考えました。サイドチェーンの潜在的な問題はセキュリティです。独立したブロックチェーンとして、サイドチェーンは独自のマイナーを持ち、セキュリティを確保するために十分な計算能力を確立する必要があります。十分な計算能力と悪事を行わないマイナーは現在のビットコインには適していません。鉱業：ビットコインとイーサリアム以外のブロックチェーンの場合、これは決して小さな閾値ではありません。

すべてのユーザーはプラズマ チェーン上のすべてのトランザクションを監視する必要があります

Rollup

その後、Plasma の開発は停滞し、ゆっくりと進展しましたが、最近では Plasma をベースに探究とブレークスルーを続けているプロジェクトも見られますので、関連プロジェクトの進捗状況を以下に紹介します。

副題

ロールアップは、最も注目を集めており、実装される可能性が最も高いレイヤー 2 ソリューションです。前述したように、イーサリアム ネットワークの各ブロックに含めることができるトランザクションの数は限られていますが、ロールアップは数千のトランザクションをパッケージ化して圧縮し、処理された簡潔なデータをイーサリアムのメイン ネットワークに同期することで TPS の向上を実現します。限られたネットワークトランザクション処理能力の問題を解決します。

Plasmaとの違いは、Plasmaではトランザクション処理結果をLayer1に同期する点で、Layer1のデータを直接アップロードして各トランザクションの情報を知ることはできませんが、Rollup圧縮処理後にLayer1に同期されるトランザクションデータには各トランザクションの基本情報が含まれています。

ZK Rollup

上記の説明から、Rollup スキームはトランザクション処理能力を線形に向上させ、より多くのトランザクションをパッケージ化して圧縮するほど、パッケージ化されたデータが大きくなることがわかります。実際のテストでは、Rollup により TPS が 100 倍向上する可能性があります。現在のイーサリアム ネットワーク (つまり、イーサリアムの第一世代) では、TPS は Visa の平均処理能力である 2k に達する可能性があり、Eth2 の断片化と組み合わせると、理論上の TPS は 20k+ に達する可能性があります。 Visaネットワークのピークレベルに近いか、それを超えています。

>圧縮データの正確性を保証する方法に応じて、ロールアップは ZK ロールアップとオプティミスティック ロールアップに分類できます。

ZK Rollupはゼロ知識証明zk-SNARKs暗号技術により安全性を確保、ZKとはゼロ知識（ゼロナレッジ）の略称です。

ゼロ知識証明: 証明者は、検証者に有用な情報を提供することなく、特定の主張が正しいと検証者に納得させることができます。

ZK ロールアップ = トランザクション圧縮 + ゼロ知識証明 (zk-SNARK)

ZK ロールアップの中心的なアイデアは、チェーンの下でトランザクションの合意に達し、ゼロ知識証明を通じてチェーンの下でトランザクション状態のセキュリティを確保し、トランザクション データを圧縮し、最後にデータをメイン チェーンに同期することです。

次の図を比較すると、ゼロ知識証明がトランザクション データをどのように圧縮するかをより直観的に理解できます。

Optimistic Rollup

トランザクションデータを圧縮する目的は、各トランザクションの署名情報に対してゼロ知識証明処理を実行することで達成されます。現在の ZK ロールアップ ソリューションは、現在のイーサリアム ネットワークの TPS を 30 倍に向上させ、1 秒あたり約 500 トランザクションの処理能力に達します。

ただし、スマート コントラクトのゼロ知識証明の作成には長いプロセスがかかるため、現在のゼロ知識証明アルゴリズムは汎用スマート コントラクトのサポートには適していません。現在の ZK ロールアップ スキームは、通常の送金トランザクションなどのシナリオにより適しています。

Optimistic Rollup ソリューションは、EVM (Ethereum Virtual Machine) と基本的に互換性のある完全に機能する環境である OVM (Optimistic Virtual Machine) を使用します。 OVM により、DApp の Layer2 への移植が容易になり、プロジェクト関係者はさまざまな Layer2 拡張ソリューションを展開する必要がなくなり、OVM にアクセスするだけでさまざまな Layer2 構造を使用できるようになります。

したがって、現時点では Optimistic Rollup が DeFi アプリケーションにより適しており、このソリューションでは TPS を 100 まで高めることができ、BLS 署名集約技術によりさらに 500 まで高めることができます。

副題

各プログラムの採用状況

ZK Rollup ソリューションをベースにしたチームとしては、Matter Labs や Hermez などが挙げられますが、最も広く利用されている Matter Labs チームを例​​に挙げると、同社が開発した zkSync はメインネットワーク上で起動されており、 2021 年に普遍的に互換性のある Solidity コードをリリースします。現在、エコロジー協力プロジェクトには、Curve、Gitcoin、Balancer などがあります。

Photo by Nick Fewings on Unsplash

Optimistic Rollupソリューションに基づくチームは主にOptimismで、彼らが開発したOVMは9月25日にテストネットワーク上で起動され、Uniswap、Synthetix、Coinbase Walletとのエコロジー協力に達しました。

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