2008年にサトシ・ナカモトがビットコインのホワイトペーパーを発表して以来、BTCは検証可能なウェブの基盤となり、ブロックチェーン業界全体の誕生を促しました。ビットコインは、ブロックチェーンを通じた分散型ネットワークの概念を導入し、現在もなお時価総額で圧倒的な差をつけて最大の暗号資産の地位を維持しています。しかし、その成功にもかかわらず、ビットコインの拡張性には限界があり、高額な取引手数料やネットワークの混雑といった問題を引き起こしています。オーディナルズのような新たな技術が登場すると、ネットワークへの負荷が急増し、取引が制限されることもあります。これらの課題を解決するため、開発者たちはビットコインのレイヤー2ネットワークに取り組んでいます。これは、もともとビットコインがスマートコントラクトをサポートしていなかったことを考えると、大きな挑戦となっています。
ビットコインのレイヤー2ネットワークとは？
ビットコインのスケーラビリティの課題は長年の懸念事項ですが、これは「バグ」というより「特徴」と言えます。ビットコインネットワークのシンプルさと、検閲耐性が高くグローバルな分散型通貨として機能することへの重点は、比類ないセキュリティと耐久性を維持するための重要な要素だからです。
ビットコインのレイヤー2ソリューションは、ネットワークのスケーラビリティを向上させ、取引効率を高めるために設計されたプロトコルです。これらのシステムは、メインのブロックチェーンの外で取引を処理し、ネットワークの混雑を軽減し、手数料を引き下げます。レイヤー2ネットワークは、取引の最終決済をビットコインブロックチェーンに依存することで、セキュリティと分散性を確保しつつ、パフォーマンスを向上させます。また、ベースチェーンで取引を確定する際には、暗号学的な証明を提出する必要があり、これにより取引の整合性が保証されます。この証明は事前に提供される場合もあれば、後から検証される場合もあり、ブロックチェーンが信頼性と正確性を維持しながら更新されることを保証します。
一般的な暗号資産愛好家は、イーサリアムのレイヤー2ネットワークにより馴染みがあるかもしれませんが、ETHとBTCのスケーリングソリューションにはいくつかの違いがあります。イーサリアムのレイヤー2プロジェクトは主にネットワークの効率向上を目的としていますが、ビットコインのレイヤー2プロジェクトには二重の目的があります。ビットコインのトランザクションスループットを拡張するだけでなく、新たなアプリケーションを実現する機能拡張も行っています。
イーサリアムとは異なり、ビットコインにはネイティブの仮想マシンが存在しません。しかし、レイヤー2プロジェクトでは実行レイヤーを構築し、一部ではイーサリアムのEVMと互換性のある仮想マシンを統合する試みが進められています。この革新により、ビットコインネットワークは間接的に仮想マシン機能を持つことが可能となり、次世代ブロックチェーンで一般的なスマートコントラクトや高度なアプリケーションを実装できるようになります。
ビットコインのレイヤー2プロトコルの種類
ステートチャネル - ステートチャネルは、オフチェーンで取引を行うことで高額なトランザクション手数料を回避する仕組みです。このレイヤー2の仕組みでは、2者間で特定のビットコインをマルチシグアドレスにロックし、その資金を活用して支払いを行います。
ステートチャネル内の取引は内部で記録され、チャネルを閉じる際にのみ最終的な状態が署名され、ビットコインブロックチェーンにブロードキャストされます。この仕組みにより、各支払いごとにメインネットの手数料を支払う必要がなくなり、オフチェーンでスムーズな取引が可能になります。
ロールアップ - レイヤー2のロールアップは、トランザクションの実行とデータの保存をビットコインのメインブロックチェーンの外部で行いながら、データの可用性とコンセンサスはビットコインに依存する仕組みです。
この技術では、トランザクションをロールアップチェーン上で処理し、データを圧縮した後にビットコインのメインネットにアンカリング (固定) します。ユーザーは直接ビットコインブロックチェーンにトランザクションを送信するのではなく、ロールアップチェーンに送信します。
オフチェーンで処理されたトランザクションのバッチは、ロールアップによって暗号学的証明 (コンパクトなコミットメント) に圧縮され、トランザクション全体の影響を要約します。この証明は定期的にビットコインブロックチェーンに単一のトランザクションとして送信され、検証メカニズムによってロールアップの変更が適用されます。
サイドチェーン - サイドチェーンは独立したブロックチェーンであり、独自のコンセンサスメカニズムを持ち、ビットコインと双方向ペグ (two-way peg) によって接続されています。これにより、2つのネットワーク間で資産や残高を移動させることが可能になります。
多くのサイドチェーンはビットコインを基軸通貨としていますが、独自のネイティブトークンを作成・発行することも可能です。サイドチェーンは独立したネットワークとして機能するため、取引速度の向上やスマートコントラクトのサポートといった追加機能を提供できます。
ただし、サイドチェーンのトランザクションはビットコインネットワークによって直接検証されるわけではないため、厳密にはレイヤー2ソリューションと見なされないこともあります。しかし、一部のサイドチェーンはビットコインのセキュリティを活用したり、定期的にメインチェーン上で取引を確定させることで、信頼性と相互運用性を向上させています。
主要なビットコインのスケーリングソリューション
現在、おそらく最も広く知られているビットコインのスケーリングプロジェクトはライトニングネットワークです。
ライトニングネットワークは、ステートチャネル型のレイヤー2ソリューションであり、2者間の取引をオフチェーンで処理します。これにより、ライトニングソフトウェアを実行するノードと接続されたウォレットで構成される別のレイヤーが形成されます。
各トランザクションセッションごとに、新しいチャネルが作成され、ビットコインがマルチシグアドレスにロックされます。参加者はこのアドレスの資金を利用して取引を行い、ライトニングネットワークのソフトウェアが動的にウォレットのバランスを調整します。この仕組みにより、オンチェーン手数料を1回だけ支払えば無制限に取引が可能となり、コスト削減と高スループットのトランザクション処理が実現します。
もう一つの有名なビットコインのレイヤー2プロトコルとしてStacksが挙げられます。
Stacksは、半独立型のビットコインサイドチェーンであり、Proof of Transfer (PoX) という独自のコンセンサスメカニズムを採用しています。このPoXは、Proof of Stake (PoS) と Proof of Burn の要素を組み合わせた仕組みで、ビットコインのマイナーとStacksネットワークのユーザーを結びつける役割を果たします。
Stacksネットワーク自体は、トランザクションを直接ビットコインブロックチェーン上で確定しません。代わりに、ビットコインのマイナーを活用して独自レイヤー内でトランザクションを検証し、バリデータプールを拡張します。さらに、StacksにはビットコインとStacksネットワーク間でBTCの転送を可能にするブリッジ機能が備わっており、ブリッジされたBTCはSBTCとして表現されます。この仕組みにより、Stacksは高度なスマートコントラクト機能を実現し、分散型アプリケーション (dApps) のサポートも可能になっています。
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