イーサリアム宇宙の終焉に関する考察：L2 から L3 へ移行することが現実のものとなるとき

2023.06.20

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イーサリアム宇宙の終焉に関する考察：L2 から L3 へ移行することが現実のものとなるとき

イーサリアムの宇宙はブロックチェーンの最終形態を表しているのか？

2023.06.20 - 04:46:11

Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察

イーサリアムの宇宙はブロックチェーンの最終形態を表しているのか？

執筆：Roy、Lyv，Aki Network Research

ほんの1〜2か月前までに、主要なzkEVMが相次いで重要なアップデートを発表し、ますます多くの議論の中で「zkEVMはイーサリアムの将来方向性をすでに示しているのか？あるいは、それがすでにイーサリアムの限界状態なのか？」という問いが浮上してきました。

しかし、イーサリアムの技術ロードマップの進展は常に興味深いビジネスロジックを暗示しており、しばしば妥協や不完全さも伴っています。Aki Network Researchは、現行のイーサリアムにおけるL1-L2-L3構造の原動力について深く研究した結果、前述の問いを再考する必要があるかもしれないと考えています。実際には、私たちが直面している問題はさらに広範で、「イーサリアム宇宙（イーサリアムエコシステム）はブロックチェーンの最終形態を表しているのか？」という点にあるかもしれません。

1. なぜLayer 2か？

ビットコインネットワークが登場してから10年が経過しましたが、私たちのブロックチェーン世界は依然としてスケーラビリティの問題を解決できていません。

現在のイーサリアムメインネットのTPS（1秒あたりのトランザクション処理数）はまだ2桁台にとどまっており、ETHのアップグレードロードマップで目指す10万TPSとは数量級で大きく乖離しています。また、伝統的な金融分野でのVisa/MasterCardといった主流の決済ネットワークが達成する数万TPSとも比べ物にならないほど遅いです。このような処理速度では、Web3を象徴するブロックチェーン技術は依然として重荷を背負ったまま前進していると言えます。

明らかに、第一の問題は、より多くのユーザーがイーサリアムネットワークを利用するにつれて、限定されたTPSの下でネットワークが混雑し、各取引の平均確認時間が長くなることです。第二の問題は、イーサリアムの基本レイヤーにおけるトランザクション確認が入札方式（ガス代競争）であるため、ガス代は二通りの状況しかありません：ますます高くなる、または突然極端に高くなる――それだけです。

ネットワークが「使いやすい」ことが最低条件であり、つまり迅速かつ安価に基本的な情報交換機能を実現できるようになって初めて、そのネットワークの存在意義や将来性についての議論が意味を持つのです。このブロックチェーンのスケーリング課題に対応するため、業界には現在2つのアプローチがあります。一つが今回取り上げる各種Layer 2ソリューション、もう一つは今後紹介するDankshardingによるシャーディングです。

拡張された後のイーサリアムではガス代が安くなりますが、それ以上に重要なのは、ガス代が安くなったことで以前は非現実的だった多くのことが可能になる点です。まさにここにこそ、私たちが真に注目すべきポイントがあります。

2. Layer 2とはどのようなものであるべきか

この問題は技術的というよりもむしろ政治経済的な側面も強く、ここで明確に定義します：

少なくとも一つの独立したブロックチェーンであること。つまり、ネイティブトークンを発行でき、独自のコミュニティを持ち、そのL2に忠誠を誓うユーザーベースを築き、将来的には自身のLayer 3を支える土台となることができること。
イーサリアムL1から得られるセキュリティを継承していること。
その存在目的はイーサリアムネットワークのスケーリング（容量拡張）であること。

BとCの2点を合わせて考えると、Layer 2が理論的に安全・信頼できる理由は、技術的にはイーサリアム自体のセキュリティを継承しているからです。Layer 2はデータをイーサリアムメインチェーン上に公開し、最終的な決済（Settlement）を実現します。これはPlasmaなどを代表とする前世代の拡張ソリューションと最も異なる点であり、メインチェーン上でデータ可用性（Data Availability）を保証できる点が決定的な違いです。

経済的観点からは、イーサリアムがその経済価値を「封建的分配」していると考えられます。Layer 2のトークンの価値の錨（アンカー）の一つは、名目上「イーサリアムのために働いている」という点にあります。Layer 2という概念はイーサリアムに特有のものではなく、例えばCosmosエコシステムのL1であるSei Networkは現在、SVM対応のLayer 2 Cの開発に全力を挙げています。他のL1ブロックチェーンでは、このアイデアやニーズは今のところあまり顕在化していないようです。

3. 現在のイーサリアム上のLayer 2はどのような状況か？

3.1 現在最も普及しているL2スケーリングソリューション：Rollups

多くの人がRollupsを利用したことがあるでしょう。技術的にはOptimistic RollupとZK Rollupの2つのルートに分かれています。前者にはArbitrumやOptimismなどよく知られたチェーンがあり、それらのプロジェクトと既にやり取りした経験のある人も多いはずです。

OP Rollupsは実行層をL2に移すことにより、各トランザクションの手数料をメインネットの5〜10％程度まで削減していますが、Arbitrumのエアドロップ期間における酷いユーザーエクスペリエンスは、依然として課題が多いことを示しています。数十万人が数時間以内に集中してL2と相互作用しただけで、L2のガス代が5〜10倍に跳ね上がってしまうのです。これでは、EIP-4844によってL2が10倍のコスト削減を達成できる可能性があったとしても、その恩恵はほとんど相殺されてしまいます。このようなネットワークロードでも滑らかなUXを提供することは、Web3が次の10億ユーザーを迎えるために必須の条件です。

一方、ZK Rollupは過去2年間で大きな注目を集めましたが、実用化されたものは比較的少なく、これはEVM互換性の問題が原因でした（詳細は当メディアが以前発表した『ゼロ知識証明とzkEVM：どこから来て、どこへ行くのか？』をご参照ください）。しかし、良い知らせはこの問題が基本的に解決されつつあり、ZK Rollupは開発難易度の面でOP系とほぼ同等の出発点に立ったということです。今後、多くの開発者がZK L2にdAppを展開することを期待できます。

ユーザー視点では、ZK RollupはイーサリアムメインネットのL2として、引き出し待機時間が短く、数学的により安全な背景を持つ点が非常に魅力的です。しかし、一般ユーザーにとっての商業的インセンティブとしては、引き出し時間や安全性のアピールはやや限定的かもしれません。L2に独自のWeb3エコシステムがますます豊かになるにつれ、新規ユーザーの多くは「L2ネイティブユーザー」となり、L1の取引やエコシステムについて一切の認識を持たない可能性もあります（L2ベースのStepNのような新規ユーザーを想像してください）。L2からL1へのクロスチェーン需要は、L2エコシステムがさらに充実する未来において、ますます周縁的・低頻度的になっていくでしょう。

3.2 理論的な話はここまで、実際のL2の現状はどうか？

zkEVM武装したZK Rollupsとの競争に対抗するため、OP Rollups路線のOptimismはOP Stackを打ち出しました。パイを大きくしようという戦略です。我々は、OP StackのアイデアはCosmosエコシステムが目指す「マルチチェーン間の共有セキュリティと非中央集権化されたエコシステム」と類似していると考えます。

注目に値するのは、OP Stackは技術的に非常にオープンなスタックである一方、経済的な収束性は非常に低い点です。これに基づいて開発されたあるL2が、イーサリアムエコシステムと極めて薄い関係しか持たず、Optimismとも直接的な経済関係を持たず、OP共有ソータ―にも接続しない可能性さえあります。もちろん、共有ソータ―が非中央集権化されれば、経済的・政治的に強力な説得力を得る可能性もあります。

各種zkEVMについては、『ゼロ知識証明とzkEVM：どこから来て、どこへ行くのか？』をご参照ください。

Starknetが提供するのはType 4のスケーリングソリューションであり、前述のすべてのスキームとの違いはEVM非互換である点です。利点は理論的にはより高速で、Type 2スキームよりも安価であることです。開発者フレンドリーにするため、Starknetチームは以下の改善を行いました：

Cairo 1.0：2020年のCairoリリース以来、Starknetチームが行った最重要アップデート。テストネットはすでに稼働中。Cairo 1.0はRustに似た高レベル言語であり、初期のCairoの制約から脱却し、大幅に開発者フレンドリー性が向上しました。ただし、これにより2年以上Cairoを学んできた多くの開発者の努力が無駄になる可能性もあります。一方で、新しいCairo 1.0の完成度はまだ高くなく、さらに3〜6か月かけて整備される見込みです。
KAKAROT：Cairo 1.0上に構築されたEVMソリューションで、開発者の言葉によると「戦闘力9000」。ただし、まだ始まったばかりです。

4. Layer 2の話は終わったので、L3とは何か？

4.1 最初に問うべきは、L2からL3という構造が解決しようとしている問題は何か？

まずRollupの経済原理を見てみましょう。Rollupがバッチをオンチェーンに提出するには高い固定コストがかかります。L2全体のトラフィックが十分大きくなければ、Rollupは以下2つの選択肢に迫られます。一つは、より高価値なバッチをまとめるために待ち時間を延ばすこと、もう一つは、バッチ内の各参加者の取引コストを引き上げて、バッチ作成コストをカバーすることです。これはまるで相乗り（ライドシェア）のような状況です。乗車人数が揃うまで我慢して待つか、または車内の人々が追加料金を払って運転手に早く出発してもらうか、のどちらかです。理想の状態は十分な人数が相乗りすることで、顧客の待ち時間が短くなり、平均コストが下がり、運転手も同じ時間でより多くの収入を得られるようになります。

このような状況下で、L2が実際に解決している問題は次の通りです。初期段階でトラフィックが不足していたり、単一取引の価値が低いアイデアは、メインネットに直接展開したり、独自のL2を構築したりしても経済的に成立しません。しかし、L2のL3として位置づけることで、コストを大幅に削減できます。これは純粋に経済的な判断であり、その根本ロジックはdAppがOptimism上に直接展開するか、OP Stackを使って専用のL2を作るかという選択と非常に似ています。

インフラが十分に安価になって初めて、エコシステムは多様化・繁栄することが可能になります。逆に言えば、この問題自体がブロックチェーン業界の現状をある意味で説明しています。つまり、取引所やDeFiのレゴのようなアプリケーションエコシステムが主流であるのは、直接的な金銭に関わるプロジェクトのみが、ブロックチェーンネットワークの運用コストを正当化できるからです。

4.2 各社L2のL3構想の真の意図

さらに深掘りすると、これは単なる「相乗りモデル」ではありません。そこには「トークノミクス（tokenomics）」という魔法があるからです！

簡単な例を挙げましょう。現在、L2の中央集権的なシーケンサー（sequencer）は順調に稼働していますが、なぜ各プロジェクトのロードマップでは必ず「非中央集権化」を目指すのでしょうか？確かにセキュリティは自然な「政治的正しさ」ですが、多くの人々が避けている真の理由は、「非中央集権化して初めて収益化できる」からです。

非中央集権化された構造が確立されて初めて、バリデーターやシーケンサーによるトークンステーキング、プローバーやベリファイアーによる検証料金の徴収が可能になり、L2のネイティブトークンをL3エコシステムを通じて循環させることができます。Op StackであろうとArb Orbitであろうと、あるいはその後継のzkシリーズのL3構想であれ、いずれもブロックチェーン業界で比較的伝統的なビジネスモデルに従っており、画期的なイノベーションとは言えません。

Web3において「トラフィック＝お金」であることは、Web2よりもはるかに単純かつ直接的です。そしてL2は当初、L1のスケーリングのために生まれたため、自然にL1のトラフィックを継承しています。ここで問題が生じます。L1から与えられたトラフィックは、最終的にほとんどがL1に戻っていくのです。なぜなら「トラフィック＝お金」であり、あなたが受け取るのはL1のネイティブ資産だからです。結局のところ、それはL1に戻ってくるしかないのです。ブロックチェーン業界では、これを「イーサリアムの正統性を継承している」と表現します。つまり、L1で最終的に確定された資産のみが真の「お金」と見なされるのです。

「正統性」という言葉はとても封建的ですが、L1-L2-L3の階層構造は封建制度と微妙な類似性を持っています。流動性はL1からL2へと流れ込むため、L2は真にL1から独立して存在することは困難です。また、L1とL2の相互作用は、単にL1への入金／出金というシンプルな行為に留まりません。実際は、L2のすべての取引がL1のネイティブトークンの信用と価値を強化しているのです。これを「L1の鋳造税（seigniorage）」と呼ぶことができます。これが、現在のすべてのイーサリアムL2がETHをガス代として使用している理由を説明しています。

しかし、L2-L3のロジックとL1-L2のロジックには若干の違いがあります。L1-L2の誕生はL1のスケーリングのためでしたが、L2-L3はL2へのトラフィック獲得のためです。これは現実的な問題です。なぜなら、L2の現在のトラフィックはまだ十分ではなく、相乗りモデルで言えば運転手が効率的に出発できないからです。すでに巨大なエコシステムを持つCoinbaseのBaseのような場合、OptimismのようなL2はそれを自らのL3エコシステムに取り込むのは難しく、Op Stackによるクロスチェーンの利便性（潜在ユーザーの流入）や、Baseが提示するエコシステム支援基金を通じて、その巨大な価値を捕獲しようとするしかありません。

4.3 Rollup-over-RollupまたはValidiumがL3スケーリングソリューションを支配する可能性

この話に入る前に、まず次の問題を明確にしておく必要があります。「ZK Rollupがこれほど優れているなら、複数層のZK-Rollup構造をL3以上に拡張し、無限のスケーリングを実現することはできないのか？」

結論から言えば、「できない」です。なぜなら、ZKPの計算証明の複雑さはZKPの入れ子構造で連続的に低下させることができても、データ自体の圧縮可能な程度には限界があるからです。

2つの観点から説明します。一つは計算証明のプロセス、もう一つはデータ（可用性）です。

現在のRollupソリューションでは、どの路線であれ、計算証明のプロセス自体は入れ子構造（rollup over rollup）が可能です。ZKPのシナリオでは、Proverが各ブロックに対して計算証明を行い、Verifierはごくわずかな計算でProofの正当性を検証できます。この状況下で、「ZKPの正しさ」を証明するZKPを作成することは理論的には可能です。

しかし、データ可用性（DA）の観点では事情が大きく異なります。

データは必ずメインチェーンに載せられなければならず、そうでなければユーザーが検証・確認できません。この大前提のもとでは、Rollupの入れ子構造には意味がありません。Rollupの基本原理は、オンチェーンに保存が必要なトランザクションデータを圧縮することにあります。これによりデータ全体が小さくなり、コストが削減されます。しかし、この圧縮には限界があります。その「底」はデータ可用性（Data Availability）が成立すること、つまり任意のユーザーがオンチェーンの圧縮されたデータから、そのRollupがメインチェーンの状態に与えた変更を独立して再現し、正当性を検証できるようにすることです。

もし「ZKPの正しさ」を証明するZKPを作成した場合、DAの観点から言えば、各ZKPが圧縮した内容すべてをチェーン上にアップロードしなければなりません。そうすれば、作業量は減少せず、むしろ単一の全体ZKPを作成するよりも効率が悪くなります。

しかし、技術的に「Rollup over Rollup」構造が不可能というわけではありません。まとめると、同一レイヤーまたは同一dApp内で単純にRollupを積み重ねても意味はありません。

L2-L3の文脈では、L3がトランザクションバッチをL2にアップロードし、L2が複数の異なるL3のバッチとL2ネイティブ取引をまとめて新しいバッチとしてL1にアップロードします。このとき、L2は「複数の異なるエンティティからのZKP」に対するZKPを生成しているのです。このシナリオでは、データ自体の圧縮はDA許容限界に達していますが、経済的観点からは、複数のバッチの経済価値を合算することで、L1へのアップロードに必要なガス代の下限（4.1節で述べた「出発原理」）を超えることが可能となり、商業的に合理的な行動となります。これにより、各参加者の取引費用を大概の場合下げられる可能性があります。

そのため、我々はLayer 3の可能性のある構造はRollup-over-RollupまたはValidiumであると考えます：

A.トップダウン構造：Vitalikが提唱した構想では、L2は汎用的なGeneral Purpose Rollupであり、L3はさらに特化されたサービスを提供すべきです。例えば、プライバシー計算などの特定目的、特定のdApp向けの特殊データ構造を持つRollup、あるいはより安価だが弱い信頼仮定を必要とするValidiumなどです。

B.ボトムアップ構造：よりアプリケーション指向のストーリーを考えると、イーサリアムL3として展開したdAppが流行した後に、より強い自律性を求める場合、以下のような選択肢があります：

Cosmos app chain ― 直ちにL1に昇格し、ほぼ完全に独立;
Op Superchain / zkSync Hyperchain ― パラレルL2となり、おそらく共有ソータ―と共同で出発し、経済システム上でのつながりを維持;
L3の地位を維持しつつトークンを発行し、再度L2の非中央集権化ロードマップを歩む;

Bルートの本質は、dAppが自ら巨大なトラフィックを生み出した後、プラットフォームが提供するエコシステム価値よりも、自らの発展利益を優先する必要が出てくる点にあります。特に、そのdAppがプラットフォーム内で突出した存在である場合です。ここでは楽観的に、インフラがさらに整備されれば、金融以外のdAppや、Web3のリアルなユースケースを創出し、実際の利用価値を持つdAppがこうした道を歩むことができるだろうと仮定できます。

4.4 L2-L3構造において、L1の意味とは何か？

ここで、もしL3がビジョン通り、App Chainの形で大規模なWeb3移行を実現し、L2にとって経済的に意味のあるトラフィックを真に生み出すとしたら、そのトラフィックはL2にとって真のネイティブ資産、つまりL2で生まれ育った資源となり、その資産の「正統性」はL2が提供するものになります。

ここで哲学的な問いが生じます。もしそのように十分な資産がもはやL1に戻らないのであれば、なぜまだL1が必要なのでしょうか？

第一に、L1は現時点で貴重なトラフィックを提供しており、これは前章で詳しく説明しました。第二に、L1は信用保証を提供しています。L2は最終決済をL1に置いているため、ユーザーはL2が性能向上のためにある程度の中央集権化を採用することを容認できます。

ある日、あるL2がL1から独立して運営すると宣言したとしましょう。モジュラー型ブロックチェーンがますます普及する今日、これはまったく空想的な話ではありません。その場合、そのL2は現在のイーサリアムネットワークとほぼ同様の状態に陥り、セキュリティ、非中央集権化といった次元での試練、挑戦、コストを自ら負担しなければならなくなるでしょう。

したがって、技術的・経済的観点から言えば、L1-L2-L3という「封建体系」は隙間なく、完全に相互依存しています。

4.5 構造的な話はここまで、現在のアプリケーション層の状況はどうか？

新規パブリックチェーンが動き始めると、最初に急成長するのは詐欺的な「土狗（ドッグコイン）」プロジェクトのリブランドであり、これらは実際の作業量を持たないためです。

大多数のパブリックチェーンのプロジェクトチームはこの事態に対して手をこまねくしかありません。屋台村を開くには、まず出店者が必要です。勢いよく走り出すような「人間らしい」プロジェクトを歓迎しないわけにはいかず、サポートしないのも難しい。しかし、サポートした後にそのプロジェクトが逃亡すれば、今度はユーザーから批判を浴びることになります。これは発展の過程で避けられない痛みだと言えるでしょう。一方、Starknetのように慣習的にゆっくり走るチェーンプロジェクトは、このような痛みさえも、Cairo 1.0のドキュメントが明確になるまで体験できないかもしれません。

では前向きな方向性について、L2-L3アーキテクチャの中で期待できる新規アプリケーションは何でしょうか：

スマートウォレット：L1以前の基盤プロトコルにおける技術的負債であり、主に個人ユーザーのウォレットとしてスマートコントラクトをL1に展開・操作するのが高価で面倒だからです。ERC-4337による改善後、L2レベルでのAA（アカウントアブストラクション）がさらに円滑に推進されると期待されます。なぜならL2の運用コストが大幅に低下しているからです。

チェーンゲーム（オンチェーングames）：Validiumの支援により、sub-cent（1回の取引ガス代が1セント未満）のシナリオをサポートすることで、真に楽しい通常のゲームがWeb3で可能になります。

Validiumは弱い信頼を前提とするスケーリングソリューションであり、「弱い信頼」とは、プローバーノードが理論的には選択的にデータを提供してユーザー検証を可能にすることを意味します。この点は、ゲームのシナリオでは効率性とパフォーマンスのために妥協できる部分です。なぜなら、ゲーム内のすべてのシーンが大きな経済的価値を持つわけではないからです。例えばプレイヤーの財産に関係しない行動（歩く、話す、戦闘の過程）などです。
このようなチェーンゲームは、さまざまなL2やL3に広く存在でき、主にゲーム自体のプレイスタイルやデータ構造に応じて展開形態を決めることになります。前述の経済的考察と同様です。

最後に、最近話題のRollup-as-a-Service (RaaS)について簡単に触れましょう。Web3のサービス自体は大きな価値を捕獲できます。これはWeb2の状況とは全く異なります。AWSでサーバーを借りてポータルサイトを開設した場合、毎月AWSにレンタル料を支払うだけで済みます。

しかし、Web3の世界では、AWSにレンタル料を払うだけでなく、日常の運用や毎回のアップデート時にMEVを代表とする「保護料」を徴収されることになります！その価値をRaaSプロバイダーに渡すよりも、dApp自らがアプリケーションチェーンを展開し、パラレルL2になったり、L2に接続されたL3になったりする方が、経済的ロジック上はより合理的な選択です。