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概要
急速に進化するブロックチェーンの世界において、スケーラビリティは喫緊の課題となっています。分散型アプリケーション（dApps）の人気が高まるにつれ、高速でコスト効率に優れ、スケーラブルなソリューションへの需要が高まり、レイヤー2のロールアップが登場しました。ロールアップは、イーサリアムなどの基盤となるレイヤー1チェーンのセキュリティを損なうことなく、トランザクションの処理能力を向上させることができるという点で、独自の特長を持っています。
本ガイドでは、スケーラビリティの課題、レイヤー2ソリューションの種類、データ可用性の選択肢、カスタムロールアップフレームワークなど、ロールアップの導入に必要な基本概念と設定について包括的に解説します。企業、開発者、あるいはレイヤー2ロールアップソリューションを検討中のプロジェクトチームを問わず、本ガイドは、情報に基づいた意思決定を行うための基礎知識を提供します。
主な業務内容
- ブロックチェーンのスケーラビリティ問題と、レイヤー2ソリューションの役割について理解する
- ロールアップについて、特にオプティミスティック・ロールアップとZKロールアップに焦点を当てて学びましょう
- OP Stack、ZK Stack、Arbitrum Orbit といったチェーンフレームワークについて詳しく見てみましょう
- ロールアップの設定と構成について学ぶ
ブロックチェーンのスケーラビリティ課題
ブロックチェーン技術における主な課題の一つは、分散化、セキュリティ、スケーラビリティのバランスをとることであり、これはしばしば「スケーラビリティのトリレンマ」と呼ばれています。
イーサリアムのような従来のレイヤー1ブロックチェーンは、高度に分散化されており安全性も高いものの、スケーラビリティに課題を抱えており、その結果、取引手数料の高騰や 処理時間の遅延といった問題が生じています。こうした制限は、特に分散型サービスへの需要が高まり続ける中で、ブロックチェーンアプリケーションの成長と普及を妨げる要因となり得ます。こうした制限に対処するため、レイヤー2（L2）およびレイヤー3（L3）ソリューションが開発されました。
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L1（レイヤー1）：ブロックチェーンの基盤となるレイヤー（イーサリアムやビットコインなど）。「決済レイヤー」とも呼ばれ、取引は完全に安全かつ分散化され、永続的に記録されますが、混雑することがあります。
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L2（レイヤー2）：L1の上に構築されたこのレイヤーは、処理速度の向上とコスト削減を目的として、オフチェーンでトランザクションを処理し、その結果をL1の決済レイヤー（ArbitrumやPolygonなど）に反映させます。
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L3（レイヤー3）：ゲームやプライバシー保護など、特定の用途向けにL2の上に専用のレイヤーを追加し、セキュリティや決済についてはL2およびL1に依存しつつ、それらの機能を最適化します。
レイヤー2ソリューションとは何ですか？
レイヤー2ソリューションとは、セキュリティを損なうことなくスケーラビリティと効率性を高めるために、既存のレイヤー1ブロックチェーンの上に構築されたプロトコルです。取引をオフチェーンで処理し、その後メインチェーン（例：イーサリアム）上で決済を行うことで、レイヤー2ソリューションはネットワークの混雑を大幅に軽減し、取引コストを削減することができます。このため、ブロックチェーン技術のスケーラビリティ向上と利便性向上を図る上で、レイヤー2ソリューションは不可欠な要素となっています。
ロールアップとは何ですか？
ロールアップは、複数の取引を1つのバッチに集約し、オフチェーンで処理することで、ブロックチェーンネットワークのスケーラビリティを向上させる強力なレイヤー2ソリューションです。このアプローチにより、基盤となるレイヤー1ブロックチェーンのセキュリティと分散性を維持しつつ、手数料を大幅に削減し、取引処理能力を向上させることができます。
ロールアップには、主に「オプティミスティック・ロールアップ」と「ZKロールアップ」の2種類があります。どちらもトランザクションを束ねる点では共通していますが、その検証方法は異なります。オプティミスティック・ロールアップは、デフォルトでトランザクションが有効であると仮定し、チャレンジ期間中に不正証明に依存します。一方、ZKロールアップは、暗号学的証明（ZK-SNARKsなど）を用いて即座に検証を行います。
カスタムロールアップ
Arbitrum、Optimism、ZKsync といった汎用的なレイヤー2ネットワークは幅広いユースケースに対応していますが、企業や組織、専門的なプロジェクトが独自のカスタムロールアップを構築する傾向が強まっています。カスタムロールアップを利用することで、これらの組織は、プライバシーやコンプライアンス、スケーラビリティの最適化、あるいは独自のビジネスロジックの統合など、それぞれの具体的なニーズに合わせてレイヤー2ソリューションをカスタマイズすることが可能になります。
カスタム・ロールアップは、汎用的なレイヤー2ソリューションでは完全には対応しきれない独自の課題や機会に対処できる柔軟性を備えており、ブロックチェーン分野でのイノベーションと規模拡大を目指す組織にとって魅力的な選択肢となっています。
ロールアップ構築のためのチェーン・フレームワーク
ロールアップを構築する際、特にレイヤー2では、プロジェクトの成功には適切なフレームワークの選択が不可欠です。ここでは、ロールアップの開発を検討する際に候補となり得る、主要な3つのフレームワーク――OP Stack、ZK Stack、Arbitrum Orbit――について簡単に紹介します。
Rollupのコンポーネントやフレームワークについて、より深い知識が必要な場合は、当社の「Rollupフレームワーク比較ガイド」をご覧ください。
OP Stack（Optimism Collective）
Optimism Collective が維持管理するOP Stack は、Optimism ネットワークの中核を成すものであり、新しいレイヤー 2（L2）およびレイヤー 3（L3）ブロックチェーンの立ち上げを促進するように設計されています。そのモジュール式アーキテクチャにより、開発者はコンセンサス層や実行層など、さまざまなブロックチェーン層をカスタマイズできるため、特定のユースケースに高い適応性を発揮します。このフレームワークは、シームレスな統合と開発ツールで知られており、新しいチェーンやアプリケーションの展開を効率化します。 また、OP Stackは相互運用性を備えており、複数のOP Stackチェーンが容易に連携できる「スーパーチェーン」の構築を目指しています。
OP Stackについて詳しく知りたい方は、当社の「Builders Guide」にあるOP Stackのページをご覧ください。
Arbitrum Orbit（Arbitrum Foundation）
Arbitrum Orbitは、先進的なNitroテクノロジースタックを基盤としており、開発者がカスタマイズ可能なレイヤー2およびレイヤー3チェーンを立ち上げることを可能にします。ロールアップ（Arbitrum Oneで採用されているオプティミスティック・ロールアップ）とAnyTrust（Arbitrum Nitroで採用されているデータ可用性委員会）の両方の構成をサポートしており、ガバナンス、ガストークン、データオプションについて高度なカスタマイズ性を提供します。
Arbitrum Orbitについてさらに詳しく知りたい場合は、当社の「ビルダーズガイド」のArbitrum Orbitのページをご覧ください。
ZK Stack（Matter Labs社のZKsync）
ZK Stackは、zk-Rollupsを活用したイーサリアムLayer 2ブロックチェーンを構築するために設計されたモジュール式のフレームワークです。独自のユースケースに合わせて高度なカスタマイズが可能です。ZK Stackは特にプライバシーとセキュリティに優れており、ゼロ知識証明（ZKP）を活用することで、基となるデータを公開することなく取引の検証を確実に行います。このため、高いセキュリティとプライバシーが求められるアプリケーションに最適です。
ZK Stackについてさらに詳しく知りたい場合は、当社の『Builders Guide』のZK Stackのページをご覧ください。
「Rollups-as-a-Service（RaaS）」とは何ですか？
ロールアップの導入と管理は複雑であり、高度な専門知識と多大なリソースを必要とすることがあります。「Rollup-as-a-Service（RaaS）」はこのプロセスを簡素化し、より幅広いユーザーがロールアップを導入できるようにします。RaaSを利用すれば、開発者や企業は、高度な技術知識や大規模なインフラを必要とせずに、独自のロールアップを構築することができます。
ロールアップの設定
ロールアップを設計する際には、カスタムロールアップにおいてセキュリティ、スケーラビリティ、パフォーマンスの適切なバランスを実現するために、主要な設定オプションを理解することが不可欠です。このセクションでは、プロジェクトの目標に沿った適切な判断を下せるよう、ロールアップ設定の重要なポイントについて概説します。
フレームワーク
ロールアップ・フレームワークは、ロールアップの基盤となるアーキテクチャを提供し、モジュール式のカスタマイズオプションを備えています。OP Stack、Arbitrum Orbit、ZK Stackなどの各フレームワークには、それぞれ独自の機能やツールが備わっており、トランザクション処理能力、プライバシー、EVM互換性など、特定の要件に合わせてロールアップを設計することが可能です。
よく使われているフレームワークの一覧については、「CheckChain Frameworks」をご覧ください。
データの利用設定
データの可用性とは、ロールアップがトランザクションデータをどのように、どこに保存するかを指します。データの可用性を確保することは、検証や紛争解決のために必要なすべてのトランザクションデータに確実にアクセスできるようにするため、極めて重要です。
データは、さまざまなデータ可用性ソリューションを活用して、オンチェーンまたはオフチェーンのいずれかに保存することができます。
オンチェーン
ブロックチェーン上にデータを保存することで、ブロックチェーンのセキュリティ保証を継承し、最大限のセキュリティを確保できます。この方法はコストが高くなる可能性がありますが、BLOBストレージ（EIP-4844）の導入により、ロールアップにおけるオンチェーンでの可用性は、よりスケーラブルかつ手頃な価格になりました。
ブロブ
- イーサリアムのブロブストレージ（EIP-4844）を活用する
- 従来のストレージ手法に比べ、スケーラビリティの向上とコスト削減を実現します
- 取引量が多いほど安くなる
Calldata
- イーサリアムの従来の
calldataトランザクションデータの保存用 - 取引量が少ないほど安くなる
オフチェーン
CelestiaのようなオフチェーンDAソリューションは、データをオフチェーンに保存することを可能にし、コストを削減するとともに、トランザクション処理能力を向上させます。オフチェーンソリューションは、オンチェーンストレージほどのセキュリティレベルには達しないかもしれませんが、データの完全性と信頼性を確保するための手法を採用しています。
利用可能なオフチェーン・ソリューションの一覧については、「データの利用可能性」を参照してください。
決済層
決済レイヤーは、トランザクションの最終的な状態を記録し、紛争解決を処理します。多くのロールアップでは、イーサリアムが主要な決済レイヤーとして機能しますが、一部のフレームワークではその他の選択肢もサポートされています。Arbitrum Orbit などの特定の構成では、ロールアップは別のロールアップを決済レイヤーとして利用することで、レイヤー3として動作することができます。
決済レイヤーは、プルーフ（オプティミスティック・ロールアップの場合は不正検知プルーフ、ZKロールアップの場合は妥当性プルーフ）の検証と仲裁を行うことで、ロールアップ上で処理される取引のセキュリティと最終性を確保します。
その他のツールおよび製品
Rollup-as-a-Service（RaaS）プラットフォームでは、ロールアップの機能を強化し、ユーザー体験を向上させるための補助ツールが提供されることがよくあります。
- Bridge UI：決済レイヤーとロールアップ間のクロスチェーン資産転送を円滑にします。
- ブロックエクスプローラー：トランザクション、アドレス、コントラクトを透明性を持って調査できるようにし、監視やデバッグを支援します。
- Faucetの統合：ユーザーや開発者がネットワークの利用を開始できるよう、少量のトークンを提供します
結論
本ガイドでは、ブロックチェーンのスケーラビリティに関する課題、カスタム・ロールアップ、フレームワークやデータ可用性オプション、決済レイヤーなどのロールアップ構成、およびロールアップ・アズ・ア・サービス（RaaS）のメリットなど、レイヤー2（L2）およびレイヤー3（L3）ロールアップの設定と導入に関する主要な概念の概要を説明しました。
開発者、企業、あるいはプロジェクトチームのいずれであっても、ロールアップの可能性を探っている方にとって、ロールアップの設定やデータの可用性に関するこうした基礎的な理解は、ブロックチェーンソリューションについて十分な情報に基づいた意思決定を行うための助けとなるでしょう。
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その他の参考資料
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