ビットコインレイヤー Part 3：レイヤーおよびエコシステムについて深層学習 [日本語版]

この記事は2024年1月18日にSpartan Groupが執筆した「Bitcoin Layers: Tapestry of a Trustless Financial Era」を翻訳・校正したものであり、ビットコイン・エコシステムの開発に関する進捗について全般的に取り扱っています。この記事は、合計4部シリーズで構成されており、DeSpreadで翻訳し、CryptoTimesで校閲しています。2023年12月に作成された英文のオリジナルレポートの全文は、このリンクを通じてご確認いただけます。

ビットコインレイヤー：信頼不要な金融時代の綴り

Part 3：レイヤーおよびエコシステムについて深層学習

ビットコインレイヤー：ルネサンス

2018年に導入された「ビットコインレイヤー」の概念は、ビットコインの発展において中心的な変化をもたらし、同時に拡張性の問題を解決します。

かつて、ビットコインの発展における努力は主に、オフチェーン取引を用いてネットワークの拡張性を向上させることを目指しており、決済レイヤーのみ注目されていました。その後、イーサリアムのレイヤーアーキテクチャから多くの洞察を得て、ビットコインレイヤーのプロダクトが次々と登場し、現在はLayer-2、Layer-3、データおよびアプリケーションレイヤーなどのソリューションが注目されています。これらは、ビットコイン固有の限界を克服するための対応も含まれていて、より強力で多様な機能を備えたブロックチェーンインフラとして進化するためのアプローチと言えます。

新たに登場しているビットコインレイヤーの概念は、ビットコインにネットワークとしての機能を変革させることが目的です。レイヤーソリューションが提供する機能は以下の通りです。

• スマートコントラクトプログラマビリティ：ビットコインネットワーク上で複雑な金融取引やコントラクトを可能にします。
• 処理速度の向上：一部のレイヤーは取引の処理時間を30秒未満まで短縮し、パフォーマンスを大幅に引き上げました。
• 信頼の介入を最小限にした$BTCのLayer-2への移行：レイヤー間で$BTCを安全かつ効率的に移動させ、連合型コンセンサス（Federated Consensus）などの中央集権化への懸念に対する代替案を提供します。
• コスト効率：取引コストを下げ、多くのユーザーが簡単にビットコインで取引を行えるようにします。
• 資産発行およびロールアップ：資産を発行する手段、および効率性のための取引バンドリングを提供します。
• 相互運用性とプライバシー：他のブロックチェーンとの相互作用を強化し、ユーザーのプライバシーを保護するためにネットワーク機能を強化します。
• 仮想マシン(VM)と特定機能：ゲーム、ファイナンス、メディア、分散型科学(DeSci)など、様々なアプリケーションをサポートします。

ビットコインLayer-1を基盤とするために戦略的に構築されたビットコインレイヤーは、Layer-1をまるで$BTC資産のための「コールドストレージ」のような土台プラットフォームとして利用します。このようなレイヤー構造は、多数のレイヤー間でのスムーズな資産の移動を可能にし、ビットコインに含まれている8500億ドルの資本を利用する機会をあたえます。結果として、ビットコイン・レイヤーを利用するアプリケーションは、ビットコインの強力なセキュリティと安定性という利点を共有することができます。

2023年第4四半期にはLayer-2ソリューションの顕著な進展とともに、ビットコインレイヤーの開発も大きな進歩を遂げました。エコシステムはサイドチェーン、ドライブチェーン、マージド・マイニング・チェーン、プルーフ・オブ・ステーク・チェーンなどに拡張されました。また、この期間中に様々なプロトコル、トークンスタンダード、クロスチェーン・ブリッジ、ロールアップおよび数多くの革新的ソリューションが登場しました。

これらの進展は、単に技術的な進歩だけを意味するのではなく、ビットコインのユーティリティにおけるパラダイムシフトを意味し、ユーザー採用とアプリケーションの展開のための新たな道を開きました。レイヤーアプローチは、ビットコインの進化と適応能力を強調すると同時に、急速に進化するデジタル世界での地位を確固たるものにしています。以下のセッションでは、ビットコインレイヤーエコシステムのダイナミックで未来志向の特徴を説明し、該当カテゴリ内の主要なイノベーションについて詳細に説明します。

ビットコインLayer-2：「Big Four」

現在、ビットコインレイヤーをリードしている「Big Four」は以下の通りです。

Stacks、Lightning、RSK、Liquid

これら4つは、Layer-2で発生するトランザクションの大部分を占め、ビットコインの拡張性ソリューション全体を構成しています。各Layer-2は、独自の特徴と機能を持ち、それぞれがビットコインエコシステムの成長と拡張性の向上に貢献しています。

1. Stacks（スタックス）

2017年にプリンストン大学出身のコンピュータ科学者Ryan SheaとMuneeb Aliによって開始されたビットコインLayer-2プロジェクトで、ビットコインにスマートコントラクトを活性化させることを目的としています。Stacksネットワークの初期バージョンは2021年1月にリリースされ、スマートコントラクトと分散型アプリケーションがビットコインをLayer-1として活用することを可能にしました。ビットコインLayer-2としてのStacksは、ビットコインのプルーフ・オブ・ワーク（Proof of Work, PoW）合意と並行して実行され、該当するコンピューティング計算能力を再利用するプルーフ・オブ・トランスファー（Proof of Transfer, PoX）合意メカニズムを通じてビットコイン経済を活性化します。

• Stacksネットワークは「スタッキング（Stacking）」を通じてより安全に保護されます。スタッキングとはネットワークトークンである$STXの保有者が$STXをコミットしてトランザクションを検証することを意味し、ネットワークを保護する報酬として$BTCを受け取ります。執筆日基準、現在のスタッキングサイクルは2億5287万ドル規模の$STXを確保しています。
• Stacksのスマートコントラクトはクラリティ（Clarity）でコーディングされています。Stacksの基本言語として、クラリティは人が容易に読める上、ビットコインのトランザクションおよび$BTCと他の資産間のアトミックスワップに対応することができます。
• Layer-2の手数料として用いられる$STXトークンは、2019年に史上初SECから承認済みのトークンオファリングを実施し、さらに2021年にはメインネットをローンチする前に非証券型であることを扱う分散型に関する書類更新をSECに提出しました。
• StacksはビットコインLayer-2の中で唯一ネイティブトークンを持っているプロジェクトとして、本レポート作成時点で$STXは時価総額基準、トップ50のプロジェクトにランクインしています。2022年のElectric Capitalの開発者レポートによると、業界全体の開発者活動部門で38位にランクインし、2015年以降、月間アクティブ開発者数は継続的に増加し、2023年10月時点で175人のアクティブ開発者がいます。

Stacksネットワークのさらなる成長の触媒となるものは以下の通りです。

• ナカモト（Nakamoto）ネットワークアップグレード（2024年第2四半期）は、Stacksレイヤーがビットコインのセキュリティ（再編成抵抗）の100％を継承し、迅速かつ低コストでの$BTC転送を可能にします。現在のトランザクションの速度は、ビットコインをミラーリングするために決済に10〜30分ほどかかりますが、ブロック生成の時間が最大5秒に短縮されるため、2つのビットコインブロックの間で1000倍以上にパフォーマンスが改善される予定です。2023年12月、ナカモトアップグレードの2つの主要なマイルストーンである「Mackamoto」として知られたv0.1と、単一マイナー、単一スタッカー、およびスタッカーシグネチャ機能を特徴とする、Neon（Controlled テストネット、v0.2）を達成しました。
• sBTCは、ビットコインとStacks間で$BTCの配布および移動を可能にし、ネットワークのトランザクション手数料としても用いられる分散型ペッグド$BTCです。sBTCの転送はビットコインのハッシュパワーによって100％保護され、トランザクションを逆転させるためには、ビットコイン自体に対する攻撃が必要になります。

• その結果、Stacksレイヤーは、ビットコインを完全にプログラム可能な分散型資産にします。ナカモトとsBTCのローンチが成功的に行われれば、Stacksとビットコインの両方に対する需要は大幅に増加するでしょう。これは、ビットコイン経済が加速する環境を提供し、数千億ドルに達する休眠資本を活性化することでビットコインをWeb3の中枢にすると考えられます。

2. Lightning Network（ライトニングネットワーク）

2018年にローンチされたライトニング（ホワイトペーパーは2016年に公開）は、ビットコインを用いたマイクロペイメントを可能にしました。ライトニングの顕著なトランザクション処理能力とユーザー採用の増加は、ビットコインの拡張性とトランザクション効率の向上において重要な役割を果たしています。

• このプロトコルはスマートコントラクトを活用して、オンチェーンの支払いとオフチェーンのプロセスを組み合わせた支払いチャネルを開きます。
• チャネルが閉じると、トランザクションが統合され、基盤となるネットワークであるビットコインに送信されます。ライトニングのネイティブ資産はライトニングビットコイン（BTC）です。
• ライトニングネットワークは、2023年8月時点で約660万件のトランザクションがルーティングされ、1日あたり約213,000件を処理しており、ネットワークの公開容量の約52％を占めています。この概算値は、2021年8月にK33が推定した503,000件のライトニング支払い件数よりも1,212％高い数値です。
• また、ライトニングは平均して、毎日のビットコインオンチェーントランザクションの少なくとも47％を処理しています。

3. RSK（Rootstock、ルートストック）

RSK Labs社が2015年に設立したRSKネットワークは、RSK仮想マシン（RVM）を介して、EVMと互換性のあるスマートコントラクトをビットコインに導入しました。RVMを使用すると、開発者はイーサリアムのコントラクトをビットコイン上に移植できます。RSKのネイティブ資産はスマートビットコイン（R-BTC）です。R-BTCはBTCと1:1でペッグされていますが、信頼不要の方式で行われるわけではありません。ブロックのセキュリティと分散化のバランスに注目する「マージドマイニング」に基づいているので、中央集権的な管理者に依存しています。

4. Liquid Network（リキッドネットワーク）

Blockstream社が2018年にローンチしたリキッドネットワークと呼ばれるサイドチェーンを通じて、ユーザーはビットコインで迅速かつ安全、そして秘匿性が保持されたトランザクションを実行することができます。リキッドはビットコインとは独立して運営され、独自の台帳を持ち、最大60名のメンバーで構成されるリキッド連合（Liquid Federation）が新しいブロック生成者として活動するため、ビットコインのプルーフ・オブ・ワーク（PoW）合意メカニズムを利用していません。リキッドのネイティブ資産はBTCの「ラップされた（wrapped）」バージョンであるリキッドビットコイン（Liquid Bitcoin, L-BTC）です。リキッドネットワークのような独立した運営方式は、ビットコインLayer-2エコシステムにおけるアプローチの多様性を示しています。

現在、単一のビットコインLayer-2が10,000BTC以上を保有したり、数百万人のユーザーを誇ったりすることはありません。しかし、ビットコインLayer-2の技術的な進化とともに、$BTCを活用した実験が迅速に行われることが可能となってきました。このことから、指数関数的な成長の潜在能力は依然として広大であり、ビットコインの将来の拡張性と機能面で非常に重要なソリューションになるでしょう。将来のLayer-2ソリューションの成功は、EVMと同様の完全な実行環境を提供することにかかっており、現在の制限を克服し、より包括的な開発環境を構築する必要があります。

Layer-2のトリレンマに関して

ビットコインレイヤーの拡張性に関する議論の上、「Layer-2トリレンマ」という新たな問題が浮上しました。これはブロックチェーントリレンマと似ていますが、ビットコインLayer-2に適用されたモデルであり、多少のトレードオフを除き、すべて同様の概念です。Layer-2のトリレンマは以下の項目で構成されます。

A. 「オープンネットワーク」 or 「連合モデル」

B. 新たなトークンの導入の有無

C. 「フル/グローバル仮想マシンによるコントラクト」 or 「オフチェーンコントラクト」

特に、既存のビットコインマイニングセットを再利用してLayer-2をマイニングしようとする試みが見られました。代表例としてRSKとドライブチェーンがあります。このアプローチは、チェーンの初期段階でのガス手数料はマイニング報酬として不十分であることが常に議論の対象となっています。

• ライトニングはAとBを選択しましたが、フルVMに対するグローバルステートは存在しません。
• Stacksは新たなトークン（$STX）を発行することでAとCを選択することができました。
• リキッドはBとCを選択し、連合形式で運営されています。

トリレンマに関する初期の議論は、ビットコイン（Layer-1）の新しいオプコードが中心となっていて、理論的にはトリレンマを解決するのに役立つ可能性があります。例えば、on-snark-verifyのような新しいオプコードは、ビットコインL1でLayer-2の計算力を検証することに用いることができます。しかし、ビットコインでこのようなソフトフォークやハードフォークを実装することは歴史的な挑戦であり、短期的には実現不可能であることを示唆しています。

将来、ビットコインエコシステムは現在の数少ないLayer-2ソリューションに留まらず、ネットワークの可能性を完全に解き放すため、さらに多くのソリューションが必要になるでしょう。現在、開発者はLayer-2トリレンマのバランスをとるためのさまざまな選択肢を探索しています。また、誰でも検証可能かつ自由参加型のオープンネットワークを利用しようとする動きもあり、これはスマートコントラクトのための完全な仮想マシン（VM）環境を提供するグローバルステートを必要とします。このアプローチは、イーサリアムやソラナなど他のブロックチェーンエコシステムでの成功例と一致しており、将来のビットコインLayer-2の発展において重要なヒントになると予想されます。

新生プロジェクト

上記の「Big Four」以外にも、インフラツール、スタンダードまたはプロトコルレベルに渡るプロジェクトなどが多数登場し、多様な実験が行われています。技術スタックが形成されるにつれて、アプリケーション構築における技術ギャップが埋められており、これらのイノベーションは新しいカテゴリと定義を積極的に導入しています。

Ark（アーク）

アークは2023年5月に導入された実験的なLayer-2プロトコルです。このプロトコルは低コストで匿名性が保たれたスケーラブルなオフチェーンビットコイン支払いを実現します。これは、常時に信頼不要である仲介者であるASP（Ark Service Provider）がネットワークに流動性を提供する仕組みから誕生しました。プロトコルによりトランザクションが行われるため、受信者はインバウンド流動性を確保することなく支払いを受け取ることができます。このことからライトニングよりも安価でサービスを提供すると同時に、受信者のプライバシーを保護することもできます。

Babylon（バビロン）

バビロンはCosmoverse 2023の期間中に発表されました。バビロンは、ビットコインと他のPoSネットワーク間で共有される二種類のセキュリティプロトコル、ビットコインタイムスタンプとブリッジレス（bridge-less）ステーキングで構成されるプルーフ・オブ・ステーク（PoS）ネットワークです。

Botanix（ボタニックス）

ボタニックスは、スパイダーチェーンLayer-2であり、マルチシグネチャ型の分散ネットワークを利用してビットコインとの双方向ペグを促進し、相互運用性を向上させるビットコインのためののプルーフ・オブ・ステーク（PoS）EVMです。

Interlay（インターレイ）

インターレイは、ポルカドット上のパラチェーンあり、ビットコインとマルチチェーンエコシステム間のプログラミングを可能にするモジュラーネットワークです。インターレイは、マルチチェーン上で1:1でサポートされるビットコイン資産であるiBTCを発行する分散型ビットコインブリッジを構築しました。

MintLayer（ミントレイヤー）

ミントレイヤーは、ビットコインのサイドチェーンとして設計されたプルーフ・オブ・ステーク（PoS）ネットワークで、アトミックスワップを含む分散型金融（DeFi）関連活動に最適化されています。ミントレイヤーを使用すると、トークン生成のためにラップされたビットコインやスマートコントラクト言語（例：Solidityなど）を使用する必要がありません。これは、ネットワークがUTXOベースであり、追加データを内蔵したトランザクションを生成する必要があるためです。ネットワークは、検証可能なランダム関数（VRF）を通じて120秒ごとにブロックを生成し、1000ブロック後ファイナリティを持つことを目指しています。

Ordinals（オーディナルズ）

2022年6月に発表されたオーディナル理論フレームワークはビットコインビルドへ文化的な革命を引き起こしました。サイドチェーン、トークン、またはビットコインコアのアップデートなどを全く必要とせず、ビットコインのインスクリプション（碑文）を可能にするオーディナルズを、ローンチからわずか数ヶ月後の2023年12月に、多数の開発者たちに採用されました。インスクリプションは、生のファイルデータ（ビデオ、オーディオ、画像、実行可能ソフトウェアなど）を含む、不変のオンチェーンの非貨幣デジタルアーティファクトであり、ビットコインに永久に記録され、ビットコインアドレス、ウォレットなどに送信または受信することができます。

インスクリプション作成数（出典：Dune Analytics）

オーディナルズは、新たに誕生した実験、インフラツール、およびスタンダードを通じて、急速な成長を遂げました。2022年12月14日の最初のインスクリプションから1年間で、以下の成果を達成しました。

• 最初の90日間で合計46万件以上のインスクリプションが作成
• 現在までに4620万件以上のインスクリプションが作成
• 現在まで約3365 $BTC（約1億4880万ドル相当）が手数料として利用

RGB（Really Good Bitcoin）

RGBネットワークは、ライトニングネットワークを活用したビットコインベースのプロトコルで、トークンプロトコルではありません。

Threshold

Thresholdネットワークは、KeepとNuCypherの間のプライバシーに焦点を当てたマージドネットワークです。ユーザーはKeep Networkのオフチェーンコンテナを通じて個人情報を安全に保護する機能と、NuCypherの秘密管理および動的アクセス制御を提供するプライバシーツールを活用することができます。Thresholdは、ビットコインとイーサリアム間の分散型かつ許可不要のブリッジであるtBTCビットコインブリッジの開発社でもあります。

上述の実験段階にあるプロトコルは、開発者たちが毎週リリースしている結果物のうちほんの一部にすぎません。新しいプロトコルとスタンダードの継続的な導入は、ビットコインの技術スタックの活発な進化を示唆します。これらの開発によって生み出される勢いは、特に2024年第2四半期のビットコイン半減期に合わせて、ビットコインエコシステム内でのさらなるイノベーションの誕生と大規模の採用を示唆しています。

トークンスタンダードの台頭

新しいプロトコルが登場したことに続き、ビットコインコミュニティは新しいトークンスタンダードに対する実験も始めており、ビットコインのユニークなアーキテクチャを活用することができるトークンデザインが多数現れています。まだ初期の段階ではありますが、開発者向けの特徴とイーサリアムエコシステムの対応物との類似点を指摘することが重要です。

BRC-20

BRC-20は、ビットコイン上で代替可能なトークンを導入するためにDOMOによって作成され、2023年3月初旬にリリースされた実験的なトークンスタンダードです。オーディナルインスクリプションとJSONデータを利用するBRC-20スタンダードは、イーサリアムのERC-20モデルを模倣していますが、機能が限定されているビットコインのエコシステムに合わせて調整されています。ALEX、Bitget、Leather、OrdinalsBot、UniSat Wallet、Xverseなど、多くのプラットフォームからすぐに統合され、トークンスタンダードのためのツーリングとローンチパッドが迅速に開発されました。特に、このスタンダードの下で最初に発行された$ORDIトークンは、2023年5月までに市場価値が10億ドルを超え、執筆時点で市場資本額が13億ドルを超え、CoinMarketCapで#52にランクインしました。

BRC-721E

BRC-721Eは、Bitcoin Miladys、Ordinals Market、Xverseとの共同作業で生まれた、広く採用されているERC-721に類似したトークンスタンダードです。現段階は、イーサリアムからビットコインへNFTをブリッジするユーザーをターゲットし、オリジナルのイーサリアムバージョンへのリンクとエアドロップ機能を備えたNFTの解像度の低いバージョンをインスクライブする方向で発展しました。NFTがブリッジされると、自動的にOrdinals Marketに表示されます。この実験は、2つのネットワーク間のクロスチェーンインタラクションの可能性を開きました。

ORC-20

ORC-20は、BRC-20を改善することを目的とした実験的なオープントークンスタンダードです。BRC-20との後方互換性、柔軟なネーミングスペースの導入、将来の開発での二重支出を防ぐためのUTXOの導入を目指しています。

ORC-CASH

ORC-CASHは、オーディナルズプロトコルに基づく実験的なトークンスタンダードで、UTXOセキュリティモデルに最適であり、ORC-20スタンダードの簡略化バージョンとして設計されています。

RUNES

RUNESは、オーディナルズの創設者Casey Rodarmorによって2023年9月に提案された代替可能なトークンプロトコルで、BRC-20スタンダードへの代替案として意図されています。Runesは、オフチェーンデータに依存せず、ネイティブトークンを要求することなく、UTXOによって残高を保持し、特定のスクリプト条件を用いてトランザクションを識別することを目指しています。

SRC-20

SRC-20は、Mike In Spaceによって作成されたトークンスタンダードで、ビットコイン・スタンプ（Bitcoin Secure Tradeable Art Maintained Securely）として知られており、ビットコインのブロックチェーンに直接保存されるデジタルアーティファクトで、UTXOセット（未送信トランザクション）に存在するため、削除されることはありません。

STX-20

STX-20は、2023年12月にリリースされたインスクリプションプロトコルスタンダードで、メタデータ内のプロトコル情報に34シンボルの制限を設けることで、Stacksブロックチェーン上でデジタルアーティファクトを作成および共有するためのものです。STX-20のリリースは、Stacksネットワーク上で10,000トランザクションを超える最大のブロックが誕生するきっかけとなりました。

個人情報およびセキュリティソリューション

スケーリングに加えて、開発者たちはビットコインにロールアップを導入し、セキュリティレイヤーを大幅に追加する努力をしています。まだ初期の開発段階にありますが、このカテゴリーで注目すべき実験には、Urbit、Rollkit、ZeroSync、Alpen Labs、Bison Labs、Chainway、Kasar Labsなどがあります。

また、1btc、BNSx、Rooch Networkなど、目的に応じて設計されたプロトコルも存在し、Drivechains、Spiderchains、Federated Chains、Spacechains、Softchainsなど、新しいカテゴリーを定義するセクターが登場し、技術スタックに貢献するプロジェクトが次々と目撃されています。

これらはネットワークの固有の価値を高め、ビットコインをより多様で安全なプラットフォームとして位置付けます。これらは、ネットワークをスケーリングし、さまざまなアプリケーションをサポートする能力を向上させる上で非常に重要です。これらの技術が進化するにつれて、トランザクションボリュームの増加と多様なアプリケーションの展開を可能にしながら、プライバシーとセキュリティとの基本原則を維持するネットワークの能力に大きく貢献すると期待されています。最終的な目標は当然、インフラについて心配することなく、十分にスムーズなユーザー体験を作り出すことです。

ビットコインがもたらす金融の未来

Layer-2ソリューションとプライバシー技術の進捗によって特徴づけられるビットコインレイヤーは、信頼不要の金融エコシステムを形成しています。これらはビットコインの機能性および潜在した金融価値において重要なポテンシャルを示唆します。強化されたプライバシー、セキュリティ、スケーラビリティにより、ビットコインの機能が単純な取引から革新的なDeFiソリューションに至るまで、幅広い金融アプリケーションをサポートする準備が整っています。このような変化は、ビットコインが単なる価値保存の手段に向けた資産ではなく、より安全で効率的かつ包括的なプラットフォームとして、特に金融の基盤要素としての役割を拡大していることが多くの期待を寄せています。

今回、Part 3で全体的に述べた技術がますます採用されるにつれて、ビットコインが信頼不要の金融システムを実現し、金融の未来における柱としての地位を固めていくでしょう。

翻訳 Earl, DeSpread
校閲 arata, CryptoTimes

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