ブロックチェーンの仕組みとは？レイヤー構造をわかりやすく解説 前編

アイキャッチ画像引用元：2499754387 | Shutterstock

こんにちは、デフィー参拾肆号です。

ブロックチェーンは暗号資産の根幹を成す技術であり、その仕組みは様々なレイヤー構造によって成り立っています。

レイヤー1をはじめ、今ではレイヤー0、レイヤー2、最近ではレイヤー3といった概念が登場し、これらはブロックチェーンを理解する上で欠かせません。

前編ではブロックチェーンのレイヤー構造の概要と各レイヤーの違いや特徴についてわかりやすく解説していきます。

ブロックチェーンとは

ブロックチェーンのレイヤー構造について解説する前にまずブロックチェーンについて説明します。

そもそもブロックチェーンとはデータを暗号技術によってブロックという単位でまとめ、それらを鎖のようにつなげることでデータを分散的にする技術のことを言います。

ネットワーク上にある端末同士を接続し、暗号技術を用いて取引の記録を分散的に処理・記録するデータベースの一種です。

ブロックチェーンの特徴としては主に以下の2点が挙げられます。

特定の管理者やサーバーが存在しない
改ざんすることが困難である

まずブロックチェーンは特定の管理者やサーバーが存在しません。

自律分散システムと呼ばれており、従来のネットワークのような管理者が存在せず、P2Pネットワーク（インターネットに接続された端末同士が直接やり取りを行うネットワークモデル）により、各ノード（ネットワークに参加するコンピューター）全体で管理する仕組みとなります。

そのため、従来のネットワークと比べてサーバーや通信障害が起こりにくく、ハッキングリスクが低くなります。

またブロックチェーンで記載されるデータは、ハッシュと呼ばれる暗号化技術と電子署名により、データの妥当性が証明されています。

つまり、データは改ざんすることが困難であり、改ざんされたとしてもすぐに特定することが可能な仕組みとなっています。

このような特性をもつブロックチェーンは、暗号資産の取引データにおいて根幹を成す技術です。

レイヤー構造とは

ブロックチェーンの概観が理解できたところで、次にレイヤー構造について解説していきます。

上記で説明したブロックチェーンは、レイヤーと呼ばれる様々な層に分類することができます。

レイヤー0からレイヤー1、レイヤー2、最近ではレイヤー3という概念も誕生しています。

これはネットワークのOSI参照モデル（コンピューターなどの通信方法を統一するために策定した規格）のようなイメージです。


画像引用元：OSI参照モデルとは | Fujitsu Cloud Direct

ネットワークの機能やサービスをそれぞれ役割ごとに、階層分けすることで効率よくデータ処理や管理することが可能になります。

多くの開発者たちがブロックチェーンを拡張・改良するべく、数多くのブロックチェーンプロジェクトが誕生し、更なる利便性を向上させる過程でこれらのレイヤー構造という概念が誕生しました。

各レイヤーの違いと特徴

次に各レイヤーの違いと特徴について解説します。

現在のブロックチェーン環境は以下のような階層構造となっています。

それぞれ詳しく説明します。

レイヤー0

レイヤー0はネットワークの基盤となる層で、ブロックチェーン同士の通信などを受け持つネットワーク領域になります。

主にインターオペラビリティ（相互運用性）とユーザビリティ（開発の柔軟性や操作性）を向上させる特徴があります。

従来のブリッジはセキュリティ面やコスト面に課題がありましたが、レイヤー0は異なるブロックチェーン間を相互に接続するためのインフラストラクチャなので、異なるブロックチェーン同士の通信がスムーズとなります。

またSDK(ソフトウェア開発キッド)やSubstrate(フレームワーク)などのツールもあり、カスタマイズ性が高く、目的に合わせたネットワークやプロトコルなどの開発が容易な点もメリットと言えます。

レイヤー0プロジェクトには、今までレイヤー1として開発が進められてきたPolkadot(ポルカドット)やCosmos(コスモス)、クロスチェーンプロトコルであるStargate Finance(スターゲートファイナンス)などがあります。

参考：Stargate Financeとは？特徴や将来性を徹底解説

レイヤー1


画像引用元：ブロックチェーン, ビジネス, コンセプト – iStock (istockphoto.com)

レイヤー1はベースネットワークまたは土台部分となるブロックチェーン領域になります。

暗号資産として最も有名なBitcoin(ビットコイン)やスマートコントラクトを実装したEthereum(イーサリアム)などがレイヤー1ブロックチェーンに該当します。

この層では、コンセンサスアルゴリズム（ネットワークの合意形成）によるトランザクションの検証や承認、ブロック生成が行われ、分散型台帳を作成する役割を担います。

前述した通り、ブロックチェーンはP2Pネットワークのため分散的に管理され、セキュリティも確保されていますが、これらを優先することでトランザクションの処理速度が低下し手数料が高騰するデメリットがあります。

これをスケーラビリティの欠如と言い、分散性、セキュリティ、スケーラビリティはブロックチェーンのトレリンマとして課題となっています。

これを解決すべく、Solana(ソラナ)やAvalanche(アバランチ)といったプロジェクトは、コンセンサスアルゴリズムを改良して処理速度向上を図っています。

レイヤー2

レイヤー2はブロックチェーン外部のオフチェーンもしくはネットワークのスケ

ここから先は、会員限定のコンテンツになります。残り全てを見るには、サロン入会案内ページから会員登録をよろしくおねがいします。

関連記事