基礎を理解する：レイヤー1ブロックチェーンの実際の役割

ビットコインは2009年に分散型金融の設計図を導入し、デジタル通貨が中央当局なしで運用できることを証明しました。しかし、この革新的なアイデアの背後には高度な技術インフラストラクチャー、特に安全なピアツーピア取引を可能にするレイヤー1ブロックチェーンがあります。現代の暗号通貨の仕組みを真に理解するには、レイヤー1プロトコルとは何か、そしてなぜそれがすべてのブロックチェーンネットワークの背骨を形成しているのかを理解する必要があります。

レイヤー1：すべてを動かす基本プロトコル

レイヤー1ブロックチェーンは、すべての取引処理とネットワークのセキュリティが行われる基礎的なソフトウェア層です。これをルールブックと審判員の両方と考えてください—すべての参加者が従うべき標準を設定し、そのルールをコードによって自動的に施行します。

基本的に、レイヤー1ブロックチェーンには、暗号通貨の動作に必要なすべての指示が含まれています。ノード（ネットワークを運用するコンピュータ）はこれらの仕様を用いて取引を検証し、新しいデータをブロードキャストし、共有台帳を維持します。レイヤー1は暗号プロジェクトのアーキテクチャの最下層に位置しているため、開発者は時折これを「メインネット」と呼ぶこともあります。

重要な区別点：レイヤー1ブロックチェーンは自己完結型です。他のシステムに依存して取引を検証したりセキュリティを確保したりしません。これが暗号エコシステムの真の基盤となる理由です。

レイヤー1ネットワークが信頼とセキュリティを維持する方法

すべてのレイヤー1ブロックチェーンは、同じ根本的な課題に直面しています：中央当局が存在しない状態で、何千もの独立したコンピュータがどのようにして有効な取引について合意を形成するのか？その答えはコンセンサスメカニズムです—ノード運用者を調整し、共有された信頼を確立するルールとアルゴリズムのセットです。

プルーフ・オブ・ワーク（PoW）システム

ビットコインはプルーフ・オブ・ワークを採用しており、ノードは複雑な数学的パズルを10分ごとに解く競争をします。最初にパズルを解いたコンピュータが次の取引バッチを追加し、BTCを報酬として受け取ります。この方法は計算上のセキュリティを生み出します：ネットワークを攻撃するには、電力とハードウェアにより多くのコストがかかり、攻撃者が得られるものよりも高くつきます。

ただし、エネルギー消費が多いというトレードオフがあります。ビットコインのネットワークは、各ノードが同じ計算レースを独立して行うため、かなりの電力を消費します。

プルーフ・オブ・ステーク（PoS）システム

イーサリアムやソラナのような新しいレイヤー1ブロックチェーンは、プルーフ・オブ・ステークを採用しています。これは、バリデーターがネットワーク上で暗号通貨をロックし、取引の検証権を得る仕組みです。バリデーターが不正行為を行った場合、「スラッシング」と呼ばれる仕組みでステークしたコインを失います。

この方法は、プルーフ・オブ・ワークよりもはるかに少ないエネルギーを使用しますが、異なるトレードオフも伴います：より多くの暗号通貨を保有するバリデーターは、ネットワークに対してより大きな影響力を持ちます。

レイヤー1ブロックチェーンの違い：主要な例

現代のレイヤー1ブロックチェーンはさまざまな設計選択を持ち、それらの選択は各ネットワークのパフォーマンスに直接影響します。

ビットコインはプルーフ・オブ・ワークを採用し、セキュリティを最優先します。取引を確定させる前に6つの確認を必要とします。さらに、ビットコインのレイヤー1は「半減期」と呼ばれるイベントを通じて、4年ごとに新しいBTCの供給量を自動的に減少させ、制御されたインフレスケジュールを作り出しています。

イーサリアムは、ビットコインに似たプルーフ・オブ・ワークのレイヤー1から始まりましたが、2022年の大規模なアップグレード「マージ」によりプルーフ・オブ・ステークに切り替えました。この変更によりエネルギー消費は99.95%削減されました。イーサリアムのレイヤー1はまた、動的なトークン管理を導入しています。ブロックチェーンは取引手数料の一部を自動的に燃焼させ、ETHの供給を調整し、過度なインフレを防ぎます。

ソラナは速度とコストの競争に特化しています。そのレイヤー1アーキテクチャは、1秒あたり最大50,000取引を処理可能で、イーサリアムの基本層の12-15 TPSと比較して圧倒的です。このスループットは、最適化されたコンセンサス設計と並列取引処理によるものです。

ライトコインはビットコインのコードをフォークし、より高速なブロック時間と低料金を可能にするようにアルゴリズムを調整しました。レイヤー1は依然としてプルーフ・オブ・ワークを使用していますが、ビットコインのセキュリティ優先のアプローチよりも速度を重視しています。

カルダノは、プルーフ・オブ・ステークと学術研究の原則を組み合わせています。かつてイーサリアムの共同創設者だったチャールズ・ホスキンソンによって設立されたカルダノのレイヤー1は、ピアレビューによる開発とサードパーティのアプリケーションサポートを重視しています。

核心的な課題：レイヤー1ブロックチェーンの制約

分散化とセキュリティには厳格なルールが必要です。レイヤー1ブロックチェーンは意図的に堅牢で決定論的なコードを使用しています—すべての参加者が同じプロトコルを実行し、同じルールを検証します。この堅さは予測可能性を提供し、不正行為を防ぎますが、イーサリアム共同創設者のヴィタリック・ブテリンが「ブロックチェーンのトリレンマ」と呼ぶ問題を引き起こします：分散化、セキュリティ、スケーラビリティを同時に最大化できないのです。1つを犠牲にしなければなりません。

ビットコインは速度よりも分散化とセキュリティを優先します。イーサリアムは分散化とセキュリティを重視しますが、取引処理能力には課題があります。ソラナは速度と低コストを優先しますが、少数のバリデーターにより多くの権力が集中します。

もう一つのレイヤー1の制約は、相互運用性の低さです。各レイヤー1は独自のコードと標準を持つため、異なるブロックチェーン間で暗号通貨を移動させたり、複数のネットワーク上でアプリケーションを使用したりすることは技術的に困難です。コスモスやポルカドットのようなプロジェクトは、この「相互運用性の問題」に対処するためにブリッジやクロスチェーン通信プロトコルを構築しています。

新しいスケーリングソリューションも登場しています。イーサリアムの開発者は、「シャーディング」と呼ばれる、ブロックチェーンをより小さなデータセグメントに分割する技術に取り組んでいます。これにより、各ノードの計算負荷が軽減され、すべての参加者が完全な台帳を保存することなく、より多くの取引を処理できるようになります。

レイヤー1とレイヤー2の違い：階層構造の理解

暗号通貨が成熟するにつれ、開発者は確立されたレイヤー1ブロックチェーンの上に二次的なシステムを構築できることに気づきました。これらのレイヤー2ソリューションは、レイヤー1のセキュリティを継承しつつ、新たな機能を追加します。

Arbitrum、Optimism、Polygonなどのレイヤー2ネットワークは、イーサリアムのレイヤー1の上に動作します。ユーザーは資産をこれらのレイヤー2システムに移動させることで、より高速（時には100倍高速）かつ低料金の取引を利用できます。レイヤー2で取引を完了させると、最終的な決済はイーサリアムのレイヤー1に戻ります。

重要な違い：レイヤー1ブロックチェーンは「コイン」（例：BTCやETH）を発行しますが、レイヤー2プロジェクトは「トークン」（例：PolygonのMATICやArbitrumのARB）を発行します。コインは主要な支払い手段であり、トークンは付加的な機能です。

この層構造により、レイヤー1ブロックチェーンはセキュリティと分散化を維持しながら、レイヤー2ソリューションは速度とコストの最適化を実現しています。これは暗号通貨ネットワークのスケーリングにおける標準的なアーキテクチャとなっています。