1兆市場の力を解き放つ：ビットコインエコシステムのデプス解析

ビットコインエコシステムの議論の熱度が全体の暗号市場で徐々に上昇しています。ビットコインスクリプト上でクライアント認証スキームを利用してスマートコントラクトを構築し、同時に無限の拡張性を備えたライトニングネットワークと互換性のあるチャネル取引を行うことが、同時に「安全性、非中央集権性、拡張性」の三角形を保証するブロックチェーンの大規模な応用ソリューションになる可能性があります。

この記事では、ビットコインエコシステムのいくつかの基礎的な概念について解説します。大規模な応用を妨げる「ブロックチェーン不可能の三角形」から、「不可能の三角形を克服したビットコイン」の「ライトニングネットワーク」、さらには現在のビットコインスクリプトの解決策及びUTXOモデルの原理についてです。

ブロックチェーンの大規模な応用の障害

"ブロックチェーンネットワークは、安全性、分散化、スケーラビリティを同時に実現することができない"、つまり"ブロックチェーン不可能三角"。この難題は長い間、ブロックチェーンの大規模な応用を妨げてきました。

安全性を確保した上で、イーサリアムは過去10年間にわたり、分散化の発展に重きを置き、基盤となるパブリックチェーンのインフラ層で不断に革新を進めて、イーサリアムパブリックチェーンのスケーラビリティを拡張してきました。この目標を実現するために、イーサリアムは10年間でさまざまなエアアルゴリズム、シャーディング、Rollupなどの技術を繰り返し進化させてきました。

しかし、スケーラビリティの問題については、イーサリアムやそのLayer2の試みから見ると、解決策がブロックチェーンに制限されている限り、パフォーマンスには上限があるようです。現在見られる中で最も強力なパフォーマンスを持つブロックチェーンであっても、TPS (の毎秒取引量)の上限を突破することは困難であり、100万TPSの大規模商業アプリケーションの要件や、世界的なインダストリアルレベルで数億TPSを実現する目標には依然として大きな隔たりがあります。主流のパブリックチェーン、イーサリアムであれビットコインであれ、すべてが直面しているボトルネックは「どうやってスケーラビリティを解決するか？」ということです。

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ライトニングネットワークの運作メカニズム

ライトニングネットワークは、オフチェーン計算の方法、つまり"ペイメントチャネル (Payment Channel)"を利用して、"不可能な三角形"のスケーラビリティ問題を完全に解決しました——十分な数のチャネルを構築すれば、任意の数の同時取引を処理できます。

ライトニングネットワークの原理

ライトニングネットワークは銀行の清算方式を模倣しています：ユーザー A と B はライトニングネットワークを通じて双方の間にライトニングチャネルを開設します。チャネルが開かれると、A と B はチャネルを利用してライトニングネットワーク上で直接清算を行い、ビットコインブロックチェーン上での決済は不要です。チャネルが閉じられるときにのみ、A と B はライトニングネットワークを越えてビットコインブロックチェーン上で清算する必要があります。

シャーディングチャネル操作フロー

1. 準備金の支払い：ライトニングネットワークチャネルを開通するには、ビットコインの準備金を支払う必要があります。
2. オフチェーン取引の記帳：ライトニングネットワークを介して各取引を逐次記帳し、各記帳には罰則契約を締結する必要があります。
3. オンチェーン決済記録：ライトニングチャネルを閉じた後、過去の取引データを一括でパッケージ化して決済し、最終的にビットコインブロックチェーンに送信します。

ライトニングネットワークはどのようにオンチェーン詐欺を回避するのか

もし通道取引の過程で、Aが詐欺行為を行い——通道を早期に閉じてビットコインを決済した場合、通道が閉じると同時にビットコインチェーン上に詐欺取引が発生します。ビットコインチェーンのオープン性に基づき、Bはそれをすぐに観察でき、事前に締結した罰則契約を用いてAに対して罰を与えることができます。罰の内容は、Aの全ての準備金を没収することです。

ライトニングネットワークの大規模なアプリケーションのボトルネック

理論的には、ライトニングネットワークは無限のスケーラビリティを実現し、ブロックチェーンの不可能な三角形を克服しました。しかし、ライトニングネットワークが大規模な応用を実現する上での最も重要な問題は、ライトニングネットワークがビットコインと同じスクリプトを使用していることであり、ビットコインのブロックチェーンにはスマートコントラクトがなく、単純なスクリプトしかなく、複雑なアプリケーションを支えることができません。ビットコインのブロックチェーンにはスマートコントラクトがないため、スマートコントラクトに基づいたアプリケーションを構築することは言うまでもありません。したがって、ライトニングネットワークが克服する必要がある最大の問題は「ビットコイン上でスマートコントラクトをどのように実現するか」です。

ビットコインブロックチェーンの"機能"を向上させるための提案

1. サイドチェーン（Side Chain）

サイドチェーンとは、スマートコントラクト機能を持つチェーンを作成し、ビットコインのメインチェーンと双方向で連携させることで、ビットコイン資産がメインチェーンとサイドチェーン間でシームレスに移動できるようにし、スマートコントラクトを実現することを指しますが、現在、十分な分散型の双方向連携技術は存在しません。サイドチェーンはメインチェーンの複製と資産移動に第三者の中央集権的サービスプロバイダーを必要とし、現在のところ、ファンセントラリゼーション方式しかありません。サイドチェーンの提案は、第三者が発行する中央集権的な問題のため、ビットコインのコア開発者コミュニティからの支持を得ていません。

2. カラーコイン

2012年のビットコイン協会の会長Meni Rosenfeldは「カラードコインの概要」という論文を発表し、ビットコインの「代替性」を利用したメカニズムを紹介しました。特定のコインに「色」を付けることで、特定のトークンを他のトークンから分離し、これらのコインに適したアプリケーションを作成します。具体的な方法は、ビットコインスクリプト内のOP_RETURN命令を利用し、その後に80バイトの任意の文字を追加します。80バイトの中で指定されたフォーマットに従って文字列を設計し、人為的に文字列の意味を指定して「カラードコイン」とマークし、さらに複雑なスマートコントラクトを作成します。しかし、80バイトのスペースは小さすぎて、複雑な機能を実現することはできません。

その後、「カラーボイント」プランは新しい技術を導入しました。例えば、「オーディナル」刻印技術は、ビットコインブロック内の3Mの「隔離証明」スペースを利用し、その中に小さな画像を挿入してNFTを発行します。例えばBRC-20は、一連のコードで80バイト以上の豊かな内容を表現します。しかし、これらのカラーボイントは深刻な追加問題を引き起こします——「隔離証明」スペースを占有し、元々ビットコインの送金取引署名を保存するために使われていたスペースを圧迫し、「隔離証明」スペースの圧迫はビットコイン上で実行可能な取引の数を減少させ、ビットコインの性能を低下させます。カラーボイントプランもビットコインのコア開発者から強く反対されています。その理由は、カラーボイントが原生ビットコインを汚染し、さらに人為的に指定された形式は依然として中央集権的な第三者によるサーバー解析を必要とするからです。

3. クライアント検証

2016年ビットコインコア開発者のPeter Toddは論文を発表し、クライアント検証のパラダイムを提唱しました。これは、伝統的な契約締結方法を模倣することで、両者が契約内容のプライバシーを知っている前提を保証し、第三者の参加を必要とせず、完全に分散化された実現を可能にします。同時に、取引実行時には、取引発起者が必要な完全な取引履歴データを提供し、もう一方が自ら検証する方法を採用することで、詐欺問題の発生を防ぎます。中央集権の悩みは存在せず、パフォーマンス制限を受けないオフチェーン検証の特性を持つため、現在、多くの人々にビットコインブロックチェーンのチューリング完全性不足を解決する「最適」なソリューションと見なされています。

UTXOモデルの解析

イーサリアムのアカウントモデルとは異なり、未使用のトランザクション出力（UTXO）は、1つのアドレスから別のアドレスに送信されたが、受取人によってまだ引き換えられていない暗号通貨の合計であり、後続の取引で他の人に資金を送るために使用されます。

例えば、アリスがボブに1ビットコインを送信した場合、ボブがアリスから受け取ったBTCを使わない限り、彼はUTXOを持っています。ボブが1BTCを使った瞬間、UTXOのライフサイクルは終了します。

ボブのウォレットが1回の取引にしか参加しておらず、ボブがアリスから1 BTCを受け取ったと仮定すると、取引の検証者はボブのUTXO残高が1 BTCであることを知っています。ボブが1 BTCをキャロルに送信すると、彼のUTXOはすぐに0 BTCになります。その後、ボブが2回目の送信取引で彼の通貨を二重に使おうとすると、検証者は彼のUTXO残高が2回目の取引の入力として不足していることを発見し、誠実な検証者は彼の二重使用取引を伝播または確認しません。

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ビットコインエコシステムの未来展望

ビットコインの進化の過程で、クライアント検証の設計は巧妙にサイドチェーンとカラーコインの中心化問題を回避し、一回限りのシール機構を導入して安全性をさらに向上させました。現在、ビットコインエコシステムは一連の新しいプロトコルの誕生を迎えており、その中で、RGBプロトコルは上記の理念を継承し、ライトニングネットワークとの互換性を提案し、無限のスケーラビリティの基礎を築いています。RGBプロトコルとライトニングネットワークの互換性はまだ完璧ではありませんが、私たちは未来に対して自信に満ちており、プロトコルの最適化を助けるインフラが長年の「ブロックチェーン不可能三角」の制約を打破することを信じています。

私たちは、次のサイクルのブロックチェーン指数的な成長がビットコインエコシステムの爆発によってもたらされる大規模なブロックチェーンの採用から来ることを期待する理由がさらにあります。ビットコインは、従来の単一の価値保存を突破し、その通貨属性を際立たせるとともに、多様なソリューションを通じてビットコインエコシステムにより多くのアプリケーションを接続し、エコシステムの拡張性と持続可能な発展を促進し続け、ブロックチェーンの世界に無限の可能性をもたらすと信じています。

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