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近年、暗号資産（仮想通貨）の世界で注目を集めている「レイヤー1」。イーサリアムやビットコインといった代表的な暗号資産もレイヤー1技術で作られています。しかし、「レイヤー1」とは具体的に何を指すのでしょうか？この記事では、レイヤー1の基礎知識から、機能、特徴、課題、そして関連銘柄まで、わかりやすく解説します。
レイヤー1って何？
レイヤー1はブロックチェーンネットワークの最下層であり、ベースレイヤーとも呼ばれます。
すべての取引とデータ処理が直接この層で行われ、スマートコントラクトやアプリケーションなど上位層の機能が依存する重要な基盤です。
代表的な例として、ビットコインやイーサリアムのブロックチェーンが挙げられます。
レイヤー1の3つの主な機能は？
レイヤー1の主な機能は以下の3つです。
レイヤー1の主な機能
- 取引の検証と記録
- コンセンサスアルゴリズム
- スマートコントラクト
それぞれの機能について解説します。
レイヤー1の主な機能①取引の検証と記録
レイヤー1の核となる機能が、取引の検証と記録です。具体的には、以下の3つのステップで実行されます。
- 取引のブロードキャスト: 取引が発生すると、その内容はネットワーク上のすべてのノードに送信されます。
- 取引の検証: 各ノードは、送信された取引内容を検証します。具体的には、署名の検証、二重取引のチェック、過去の取引履歴との整合性確認などが行われます。
- ブロックへの記録: すべてのノードが取引内容を承認した場合、その取引はブロックに記録されます。ブロックは、一定数の取引をまとめたもので、暗号化技術を用いて過去のブロックと連結されます。
レイヤー1の主な機能②コンセンサスアルゴリズム
コンセンサスアルゴリズムは、分散型ネットワークにおいて、どのノードが取引を承認するかを決定する仕組みです。
複数のノードが存在する分散型ネットワークでは、どのノードが正しい情報を保持しているのかを判断する必要があります。
コンセンサスアルゴリズムは、この問題を解決するための仕組みであり、ネットワーク全体の整合性を担保します。
代表的なコンセンサスアルゴリズムとその特徴は以下の通りです。
- PoW: 前述の通り、複雑な計算問題を解くことで取引を承認するノードを決定します。高いセキュリティ性を持つ反面、エネルギー消費量が多くなります。
- PoS: ステーキングされた暗号資産の量に基づいて、取引を承認するノードを決定します。PoWに比べてエネルギー消費量が少なく、環境負荷が低くなります。
近年では、これらのアルゴリズムを組み合わせたハイブリッド型コンセンサスアルゴリズムなども開発されています。
レイヤー1の主な機能③スマートコントラクト
スマートコントラクトは、あらかじめ定められた条件を満たすと自動的に実行されるプログラムです。従来の契約とは異なり、仲介者なしで契約を締結し、自動的に履行することができます。
スマートコントラクトは、DeFi（分散型金融）アプリケーションをはじめ、さまざまな分野で活用されています。
レイヤー1の4つの主な特徴
レイヤー1には、以下のような特徴があります。
レイヤー1の主な4つの特徴
- 分散型
- セキュリティ
- 透明性
- 拡張性
それぞれの特徴について解説します。
レイヤー1の主な特徴①分散型
レイヤー1は、中央管理者が存在せず、参加者全員でネットワークを支える分散型システムです。これは、以下のような利点をもたらします。
- 改ざん耐性: 特定の個人や組織がデータを改ざんすることができないため、高いセキュリティ性を担保できます。
- 停止耐性: 一部のノードが停止しても、ネットワーク全体が停止することはありません。
- 検閲耐性: 政府や企業などの権力によって、取引や情報発信を制限されることがありません。
従来の集中型システムでは、中央管理者に権力が集中し、改ざんや停止、検閲などのリスクがありました。レイヤー1の分散型構造は、こうした問題を克服し、より信頼性の高いネットワークを実現します。
レイヤー1の主な特徴②セキュリティ
レイヤー1は、高度な暗号技術を用いて、高いセキュリティを実現しています。具体的には、以下のような仕組みが用いられています。
- 公開鍵暗号: 取引の送受信やスマートコントラクトの実行には、公開鍵と秘密鍵のペアを用いることで、安全性を高めます。
- デジタル署名: 取引データにデジタル署名を行うことで、送信者と改ざんされていないことを証明します。
- ハッシュ関数: 取引データを一意の値に変換することで、データの改ざんを検知しやすくします。
これらの暗号技術により、不正アクセスや改ざん、詐欺などのリスクを低減し、ユーザーの資産を安全に保護することができます。
レイヤー1の主な特徴③透明性
レイヤー1は、すべての取引履歴が公開台帳と呼ばれるブロックチェーンに記録され、誰でも閲覧することができます。これは、以下のような利点をもたらします。
- 不正行為の防止: 取引履歴が公開されているため、不正行為が行われにくくなります。
- 監査可能性: 取引履歴を監査することで、資金の流れを追跡することができます。
- 信頼性の向上: 公開性により、ネットワーク全体の透明性と信頼性が向上します。
従来の金融システムでは、取引履歴が非公開であることが多く、不正行為や資金流用のリスクがありました。レイヤー1の透明性は、こうした問題を解決し、より健全な金融システムを実現します。
レイヤー1の主な特徴④拡張性
レイヤー1は、将来的に取引量が増加しても対応できるよう、拡張性を備えています。具体的には、以下のような技術が用いられています。
- レイヤー2ソリューション: レイヤー1上で動作する拡張ソリューションであり、サイドチェーンやステートチャンネルなどが該当します。
- 分片化: ネットワークを複数のシャードと呼ばれる小さな部分に分割することで、処理能力を向上させる技術です。
- コンセンサスアルゴリズムの改良: より効率的なコンセンサスアルゴリズムを開発することで、処理速度を向上させることができます。
これらの技術により、レイヤー1は将来的にも多くのユーザーに対応し、さらなる成長を遂げることが期待されています。
レイヤー1の主な課題
レイヤー1は多くの利点を持つ一方で、以下のような課題も存在します。
レイヤー1の主な課題
- スケーラビリティ問題
- セキュリティリスク
- 開発難易度の高さ
レイヤー1の課題①スケーラビリティ問題
レイヤー1は、高いセキュリティと分散性を追求するあまり、スケーラビリティ問題という課題を抱えています。これは、ネットワーク上の処理能力が取引量に追い付かず、以下のような問題が発生するということです。
- 取引速度の遅延: 取引処理に時間がかかり、ユーザーが不便を感じるようになります。
- 手数料の高騰: 処理能力が限られているため、手数料が高騰し、利用コストが負担になります。
特に、DeFiやNFTといった人気アプリケーションが普及するにつれて、レイヤー1のスケーラビリティ問題は深刻化しています。
レイヤー1の課題②セキュリティリスク
レイヤー1は、高いセキュリティ性を誇りますが、完全に安全なわけではありません。以下のようなセキュリティリスクが存在します。
- 51％攻撃: 攻撃者がネットワークのハッシュパワーの51％以上を掌握することで、取引を改ざんや二重支出が可能になります。
- フロントランニング: マイナーが取引情報を利用して、自分の取引を先に処理させ、利益を得る行為です。
- スマートコントラクトの脆弱性: スマートコントラクトに脆弱性があると、ハッキングされて資金が盗まれる可能性があります。
これらのセキュリティリスクは、レイヤー1ネットワーク全体に深刻な被害をもたらす可能性があります。
レイヤー1の課題③開発難易度の高さ
独自のレイヤー1を構築するには、高度な専門知識と技術が必要となります。これは、以下のような理由からです。
- コンセンサスアルゴリズムの設計: レイヤー1の基盤となるコンセンサスアルゴリズムを設計するには、高度な数学的知識と技術が必要です。
- ネットワークインフラの構築: 分散型ネットワークを構築し、運用するには、高度なネットワーク技術が必要です。
- セキュリティ対策: 上記のセキュリティリスクを対策するには、高度なセキュリティ知識と技術が必要です。
これらのハードルが高いため、レイヤー1開発に参入する企業や個人は限られています。
レイヤー1のおすすめ関連銘柄
レイヤー1には、さまざまな種類があり、それぞれ異なる特徴を持っています。代表的なレイヤー1銘柄とその特徴は以下の通りです。
| 銘柄名 | 特徴 |
|---|---|
| ビットコイン (BTC) | 最古のブロックチェーンであり、デジタルゴールドとも呼ばれる。プルーフ・オブ・ワーク（PoW）に基づく。 |
| イーサリアム (ETH) | スマートコントラクトとdAppsをサポートし、DeFiやNFTプラットフォームの基盤として広く利用されている。 |
| カルダノ (ADA) | プルーフ・オブ・ステーク（PoS）を採用し、科学的な研究とエンジニアリングに基づいて設計されている。 |
| ソラナ (SOL) | 高速取引と低手数料を重視し、DeFiやNFTアプリケーションで人気。独自のプルーフ・オブ・ヒストリー（PoH）を採用。 |
| アバランチ (AVAX) | 複数のブロックチェーンを並列に動作させるサブネット機能があり、高いスケーラビリティを持つ。 |