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ビットコインエコシステムの破局：ライトニングネットワークとクライアント検証が万億市場を解放する
ビットコインエコシステムの発展と課題:万億市場の潜在能力を解放する
ビットコインエコシステムに関する議論の熱が暗号市場で徐々に高まる中、業界関係者は次のサイクルのブロックチェーン指数型成長がビットコインの大規模な応用から生まれることを期待しています。ビットコインスクリプト上でクライアント検証ソリューションを利用してスマートコントラクトを構築し、同時に無限のスケーラビリティ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、"安全性、分散化、スケーラビリティ"の三角形を同時に保証するブロックチェーンの大規模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本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三角形」から、「不可能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、そして現在のビットコインスクリプトの解決策とUTXOモデルの原理についてです。
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ブロックチェーンの大規模な応用の障害
業界の専門家は、「ブロックチェーンネットワークは安全性、非中央集権性、スケーラビリティを同時に実現できない」、つまり「ブロックチェーンは不可能の三角形である」と提起しています。この問題は長い間、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、過去10年間にわたり特定のパブリックチェーンは分散化の発展に重点を置き、基盤となるパブリックチェーンのインフラ層で継続的に革新を行い、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。この目標を達成するために、さまざまなアルゴリズム、シャーディング、Rollupなどの技術が反復的に開発されました。
しかし、スケーラビリティの問題について、いくつかのパブリックチェーンとそのLayer2の試みから見ると、ブロックチェーン上のソリューションに限られている限り、パフォーマンスには上限があるようです。現在のところ、最もパフォーマンスが高いブロックチェーンでさえ、TPS (毎秒の取引量)の上限を突破することは難しく、100万TPSの大規模商業アプリケーションの要求や、世界の産業レベルで数億TPSの実現という目標には大きなギャップがあります。主流のパブリックチェーンは、どの種類であっても、1つのボトルネックに直面しています——「どのようにスケーラビリティを解決するか？」
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式、すなわち"支払いチャネル (Payment Channel)"を利用して"不可能な三角"のスケーラビリティ問題を根本的に解決しました——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行うことができます。
ライトニングネットワークの原理
銀行システムを例に挙げると、AさんとBさんが口座を開設して振り込みを行う場合、2人が同じ銀行にいるときは、同じ銀行内で清算されます。しかし、AさんとBさんが異なる銀行にいる場合、中央銀行を通じて銀行間決済操作を実行する必要があります。
ライトニングネットワークは銀行の清算方法を模倣しています: ユーザーAとBはライトニングネットワークを通じて2人の間にライトニングチャネルを開設します。チャネルが開設されると、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必要ありません。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決済を行う必要があります。
ライトニングチャネル操作フロー
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
もしチャネル取引の過程で、Aが詐欺行為を行い —— チャネルを早期に閉じてビットコインを決済する場合、チャネルが閉じると同時にビットコインのブロックチェーン上に詐欺取引が即座に発生します。ビットコインのブロックチェーンのオープン性に基づき、Bはこれをタイムリーに観察し、事前に署名された罰則協定に基づいてAに罰を与えることができます。罰則の内容はAの全ての準備金を押収することです。
ライトニングネットワークの大規模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最も重要な障害は、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ためです。そして、ビットコイン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存在せず、複雑なアプリケーションを支えることができません。つまり、ビットコインチェーンはチューリング不完備であり、チューリング完備とは理論的にあらゆる計算問題を解決できることを意味します。チューリング完備のスクリプト言語を使用することで、論理的に他のプログラミング言語と互換性を持ち、理論的に他の言語が実現できる論理を実現でき、現実のビジネスロジックを最大限に複製することができます。ビットコインブロックチェーンにはスマートコントラクトがなく、スマートコントラクトに基づく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。
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現在のビットコインブロックチェーンの"機能"を向上させる提案
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、それをビットコインのメインチェーンと双方向でリンクさせることを指します。これにより、ビットコイン資産は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、スマートコントラクトを実現しますが、現時点では十分な非中央集権の双方向リンク技術が存在しません。サイドチェーンはメインチェーンの複製と資産移転に第三者の中央集権サービスプロバイダーを必要とし、現在はファンクショナルな中央集権的なソリューションしか存在しません。サイドチェーンのソリューションは、第三者による発行の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られていません。
2.カラーコイン
2012年ビットコイン協会の会長は《カラーチェーンの概要》論文を発表し、文中ではビットコインの"代替性"を利用したメカニズムを紹介しました。特定のコインを"着色"することで、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、80バイトの中で指定された形式で文字列を設計し、人為的に指定された文字列の意味で"カラーチェーン"をマークし、さらに複雑なスマートコントラクトを実現します。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、「カラードコイン」プランも新しい技術を導入しました。例えば、「オーディナルズ」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埋め込んでNFTを発行します。例えば、BRC-20は、一連のコードを使って80バイト以上の豊富な内容を表現します。しかし、これらのカラードコインは追加の深刻な問題を引き起こします。すなわち、「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用されていたスペースを圧迫するため、「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。カラードコインプランもビットコインのコア開発者によって強く反対されています。その理由はカラードコインがネイティブビットコインを汚染するためであり、さらに人為的に指定された形式は依然として分散化されていない第三者によるサーバー解析を必要とします。
2016 年にビットコインのコア開発者が論文を発表し、クライアント検証のパラダイムを提案しました。これは、従来の契約締結方式を模倣することで、双方が契約内容のプライバシーを知っているという前提を保証し、第三者を一切介在させずに完全な非中央集権を実現します。同時に、取引の実行時には、取引の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。中央集権の問題は存在せず、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、現在では多くの人々にとって、ビットコインの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。
従来の契約署名vsブロックチェーンスマートコントラクト署名
伝統的な契約署名:AとBの間に取引があり、まず契約を締結し、双方が契約内容を確認した後に署名します。署名時には契約が改ざんされないようにします。将来の契約実行プロセスにおけるすべての取引はAとBの二人の取引であり、第三者の介入は必要ありません。
ブロックチェーンスマートコントラクト署名: 取引プロセスが全ネットワークに公開され、すべてのマイナーが実行と検証を行います。実行プロセス全体にはプライバシーがなく、全ネットワークに公開して合意を得る必要があるため、性能に制限があります。
クライアントの検証は完璧ですか?
ここまで来ると、疑問を持つ人がいるかもしれません。去中心化されたビットコインブロックチェーン自体が従来のビジネスにおけるセキュリティの問題を解決しましたが、クライアント検証の導入に伴い、解決策は再びチェーン外に戻ります。たとえ詐欺の問題が解決されたとしても、どのようにして二重支払いの問題を効果的に防ぐことができるのでしょうか？
"ワンタイムシール"を導入
クライアント検証自体には二重支払い防止メカニズムが含まれていないため、私たちはこの問題を解決するために第三者の助けを導入する必要があります。この目標を達成するために、クライアント検証で検証が必要な各契約の各状態を、特定のビットコインの未使用取引出力(UTXO)に結び付けます。UTXOは「消費済み」と「未消費」の2つの形態しか存在しません。そして、検証契約の状態を変更する必要がある場合、結び付けられたUTXO（任意の金額でも可）を消費しなければならず、それによってその取引がブロックチェーンの確認を得ることができます。また、消費するビットコインの取引は状態変換の内容の証明（ハッシュ値に似た役割）を提供しなければなりません。簡単に言うと、結び付けられたUTXOはこの状態の「封筒」の封ろうを見なすことができます—封筒を開けたければ、封ろうを開けなければなりません。
UTXOモデルの補足説明
特定のパブリックチェーン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、あるアドレスから別のアドレスに送信されるが、まだ受取人によって引き換えられていない暗号通貨の合計であり、次のトランザクション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つの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。一度ボブが1つのBTCを使用すると、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いないと仮定します。その中でボブはアリスから1 BTCを受け取り、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は即座に0 BTCになります。ボブがその後、2回目の送信取引で彼のコインを二重に支出しようとすると、検証者は彼のUTXO残高が2回目の取引の入力として使用するには不足していることを発見し、誠実な検証者は彼の二重支出取引を広めたり確認したりしません。
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次の指数的成長:ビットコインエコシステムの全面的な爆発
ビットコインの演進過程において、クライアント検証の設計は巧妙にサイドチェーンやカラーコインの中央集権的問題を回避し、一回限りのシール機構を導入することで、さらなる安全性の向上を実現しました。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います。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、無限の拡張性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大きな信頼を持っており、プロトコルの最適化を助けるインフラストラクチャが、長年の「ブロックチェーン不可能性の三角形」の制限を突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型成長がビットコインエコシステムの爆発によって引き起こされるブロックチェーンの大規模採用から生まれることを期待する理由がさらに増えています。ビットコインは、元々の単一の価値保存を突破し、その通貨属性を示しながら、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さらなる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。