Layer2 拡張のサイドチェーン#
私たちは以前の記事「ブロックチェーンの技術的論理構造 - Layer0-3」で述べたように、Layer2 のスケーリングソリューションは多岐にわたります。ステートチャネルについては前回の記事で説明しましたので、今回は次のソリューションであるサイドチェーンについて説明します。
1. サイドチェーンとは何ですか？#
サイドチェーンは独立したブロックチェーンネットワークであり、メインチェーンに双方向のチャネルを介して接続されています。他のスケーリングソリューションとは異なり、通常、独自のノードセットとコンセンサスルールを持っていますが、メインチェーン（通常は公共のブロックチェーン、例えば BTC や ETH）と相互運用できるように設計されています。この相互運用性により、資産やデータをメインチェーンからサイドチェーンに転送して特定のタスクやアプリケーションを実行することができます。したがって、サイドチェーン上のトランザクションのセキュリティは独自に保護され、メインチェーンに依存しません。これがサイドチェーンと他のソリューションの最大の違いです。
サイドチェーンには独自のコンセンサスメカニズム（POA や DPos の使用など）があるため、ブロック生成時間やブロックサイズの変更によってトランザクションのスループットを向上させることができますが、一定の分散化とセキュリティの犠牲を払う必要があります。
サイドチェーンとメインチェーンの間の主なやり取りは、双方向のチャネル（双方向ブリッジ）によって行われます。このチャネルは、メインチェーンとサイドチェーンのトークン（トークン）を交換するために使用されます。
サイドチェーンの図は以下の通りです：
2. サイドチェーンの役割#
1. スケーラビリティ：サイドチェーンは、メインチェーンが処理できないトランザクション負荷を処理し、ブロックチェーンエコシステム全体のパフォーマンスを向上させることができます。特定の用途やアプリケーションに最適化された特定用途のサイドチェーンもあります。例えば、金融サービス、サプライチェーン管理、プライバシートランザクションなどです。
2. イソレーション：サイドチェーンは、メインチェーンの問題がサイドチェーンに悪影響を及ぼすのを防ぐために、追加のセキュリティと分離を提供することができます。
3. 機能性：サイドチェーンは、メインチェーンの制約を受けずに新しい機能やスマートコントラクトを実装することができます。
3. サイドチェーンの動作メカニズム#
例えば、Polygon というサイドチェーンがあり、メインチェーンが Ethereum であるとします。Polygon で取引を行うためには、直接 Ethereum の ETH を使用できるでしょうか？答えはノーです。Polygon 上のトークンを使用する必要があります。では、これらのトークンはどのようにして得られるのでしょうか？
答えはデポジットです。このプロセスを完了するために、まず Ethereum 上にスマートコントラクト P が作成されます。このスマートコントラクトに 10ETH をデポジットすると、スマートコントラクト P はサイドチェーンのスマートコントラクト C を呼び出して、サイドチェーンのトークンを比例して鋳造します。このプロセスはデポジットと呼ばれ、鋳造が完了すると、10 個のサイドチェーントークンを手に入れることができ、それらを Polygon 上で取引することができます。
サイドチェーン Polygon で一連の取引を行った後、5 つのトークンが残っています。これらの 5 つのトークンをメインチェーンの ETH に交換することは可能でしょうか？答えはイエスです。このプロセスはウィズドロー（引き出し）とも呼ばれます。
ウィズドローのプロセスはデポジットよりも少し複雑で、まず Polygon 上の 5 つのトークンを破棄し、その破棄の証明をメインチェーンに提出する必要があります。この破棄の証明がメインチェーンで承認されると、スマートコントラクト P が残りのデポジット ETH をトランザクション者に返金します。
したがって、サイドチェーンとメインチェーンの双方向チャネルは、実際にはサイドチェーンのスマートコントラクトとメインチェーンのスマートコントラクトの相互作用と呼び出しです。
ただし、サイドチェーンにはまだ欠点があります。サイドチェーンのセキュリティの脆弱性により、メインチェーンの資産が損失する可能性があります。以前にサイドチェーンの脆弱性を悪用して、サイドチェーンでトークンを作成し、メインチェーンで ETH に引き出すというハッカーがいました。これにより、大きな損失が発生しました。
Layer2 の別の解決策：プラズマ
プラズマのほとんどの設計はサイドチェーンと似ていますので、今回はサイドチェーンと一緒に説明します。
プラズマとサイドチェーンの主な違いは 2 つあります。1 つは、定期的に Plasma チェーンの状態（Merkle Root）をメインチェーンに提出すること、2 つ目は、プラズマの退出メカニズム（つまり、ウィズドロー）に詐欺証明が導入されていることです。
詐欺証明とは、例えば私が Plasma から 100ETH を引き出す場合、他の人がこれに疑問を投げかけることができ、詐欺が確認されれば取引は無効となり、疑問を投げかけた人は報酬を得ることができます。
詐欺証明の効果により、プラズマのセキュリティはサイドチェーンよりも高くなりますが、同時にウィズドローの速度も遅くなります。なぜなら、詐欺証明にはウェイト期間（疑問期間）が必要であり、通常 1 週間かかるからです。
1. サイドチェーンやプラズマはイーサリアムのスケーリングの有効な解決策とされていましたが、現在はより効果的で安全な Rollup などの Layer2 ソリューションに移行しています。
2. Rollup には主に 2 つの方法があり、Optimistic Rollups と Zk Rollups があります。Optimistic Rollups は現在比較的成熟したソリューションであり、Zk Rollups は V 神が Layer2 の究極のソリューションとして指名したものです。