Taproot VS Drivechain：ビットコインのスケーリングに関する異なる探求

著者：LayerTwo Labs

Taproot VS Drivechain : ビットコインのスケーリングに関する異なる探求

2021年11月、ビットコインは2017年以降唯一のコードアップグレードであるTaprootアップグレードを実施しました。このアップグレードは、生石灰が静かな湖に撒かれるように、徐々に湖全体を加熱し、熱気が絶えず泡立つようなものでした。

ビットコインの前7年間で16回のソフトフォークアップグレードが行われ、後の7年間ではわずか2回のソフトフォークアップグレードが行われました。SegWitのソフトフォークアップグレードには20ヶ月、Taprootのソフトフォークアップグレードには46ヶ月かかりました。

2023年、ビットコインエコシステムは異常なほど活発で、関連する革新が雨後の筍のように次々と現れました。3月のOrdinalsプロトコルから9月のDrivechainに関するビットコインコミュニティ全体の議論、10月に集中して現れたBitVM、Taproot Assetなど、ビットコインエコシステムは再び舞台の中央に戻るエネルギーを集めているようで、暗号通貨の王者としての強力な魅力とオープンソースソフトウェアとしての可能性を示しています。

最近の主要なビットコインエコシステム

1. Ordinals

Ordinalsは、隔離証明（SegWit）アップグレードを利用して、画像、テキスト、音声、動画、さらにはコードなどのデータを、サイズが4MB以下であればビットコイン取引の隔離証明区に書き込み、番号付けされたインデックスを通じて各ビットコインサトシを区別、追跡することにより、ビットコインメインネット上でNFT資産を発行、取引することを実現しました。その後、Ordinalsに基づくBRC20トークンも登場しました。今年4月、Ordinalsに基づくNFTとBRC20トークンの投機がピークに達し、暗号圏全体の注目を集めました。

2. Babylon

Babylonは、ビットコインの安全性をPoSネットワークとDAppに持ち込み、ビットコイン保有者がビットコインをステーキングすることで、PoSチェーンとDAppの安全性を向上させ、ユーザーが利益を得るのを助けることを目指しています。

Babylonのビットコインステーキングプロトコルは、暗号技術を通じて、ビットコインステーキング者がPoSネットワークのコンセンサスを攻撃する行為を、ビットコインネットワークでステーキングされたビットコインを全てまたは一部没収することに変換します。この没収は攻撃が実際に発生した場合にのみトリガーされ、誠実なステーキング者の資産の絶対的な安全を保証します。これにより、ビットコインをPoSネイティブトークンと同様のステーキング資産にすることが可能になります。

その中核技術は「抽出可能な一回限りの署名」（EOTS, extractable one-time signature）技術と呼ばれ、この技術を使用すると、同じ秘密鍵は一度だけ署名できます。もし二度署名すると、その秘密鍵は解読可能になります。この技術の基盤となる署名アルゴリズムはビットコインのネイティブ署名アルゴリズムに基づいているため、既存のビットコインネットワークにサポートされています。

3. BitVM

最近、ZerosyncチームのRobin linusによって発表された構想は、「既存のビットコインコンセンサスを変更する必要もなく、さらにはアップグレードも必要なく、ビットコイン上で任意の計算を実現する」と説明されています。ホワイトペーパーでは、これがOp-Rollup、詐欺証明、Taproot Leaf、Bitcoin Scriptを通じて実現されると述べられています。

暗号アナリスト@tmel0211の見解によれば、BitVM提案の核心は、taprootアドレスマトリックス、またはtaptreeを通じて、バイナリ回路のような各種プログラム命令を実現し、組み合わせることで完全な契約の実行を実現することです。最小単位の命令は実際にビットコインフルノードによって実行され、taprootアドレスを無限に重ねることができ、多くの複雑な計算を重ねる可能性があります。ある程度、これをチューリング完全な機械と呼ぶことも過言ではありません。しかし、taprootアドレスを無限に重ねることはコスト消費を増加させるだけで、理論的にはすべてをチューリング完全に実現できますが、実際的ではありません。

現在、BitVMは依然として議論の段階にあります。

4. Taproot Asset

最近、Lightning Labsチームによって発表されたTaproot Assetsは、ビットコインブロックチェーンに基づく新しいプロトコルで、ビットコインの最新のアップグレードであるTaprootを利用して、より高いプライバシーとスケーラビリティを実現し、開発者がビットコインブロックチェーン上で資産を発行、送信、受信、発見するためのコア機能を提供します。これらの資産はLightningネットワークのチャネルに保存され、既存のLightningネットワークを通じて移転することができます。

Taproot Assetsは完全にUTXOに基づいており、Taprootアドレスのスクリプトに「簡単なコード」を書き込み、それをUTXOの支出条件命令として実行します。Taproot Assetsの資産発行シナリオ内では、この一連の簡単な操作コードをトークン発行の総量、発行時間、発行対象などのルールとして指定し、一連のマルチシグアドレスを接続してその操作コードを共同でトリガーすることができます。

これらのエコシステムの出現の重要な基盤は、SegWitとTaprootのアップグレードであることは明らかです。

Segwit と Taproot アップグレード

Taprootはビットコインネットワークのアップグレードで、2021年11月14日にオンラインになりました。SegWitが登場して以来、TaprootとSchnorr署名は常に期待されていたビットコイン技術のアップグレードです。

Taprootアップグレードは3つの異なるビットコイン改善提案（BIP340、BIP341、BIP342）で構成されており、その中にはTaproot、Tapscript、そしてその核心である「Schnorr署名」という新しいデジタル署名スキームが含まれています。Taprootはビットコインスクリプトの動作方法を変更し、プライバシー、スケーラビリティ、安全性を向上させ、ビットコインユーザーに多くの利点をもたらします。例えば、取引のプライバシーを向上させ、取引手数料を削減します。また、ビットコインがより複雑な取引を実行できるようにし、ユースケースを広げ、特にスマートコントラクト機能やネットワークの分散型金融（DeFi）および非同質トークン（NFT）へのサポートにおいて、イーサリアムと競争できるようにします。

ある程度、以前のSegWitアップグレードと組み合わせることで、Taprootアップグレードはビットコインがより複雑な契約を実現する扉を開きました。

SegWitは2017年の更新で、任意のデータをサポートする「ウィットネスデータ（witness data）」部分を追加することにより、ビットコイン取引を2つの部分に効果的に分離しました。

非SegWitブロックとSegWitブロックの構造比較図

技術的には、SegWitの実施は取引がもはやウィットネスデータを含む必要がないことを意味します（これはビットコインが本来ブロックに割り当てる1MBのスペースを占有しません）。代わりに、ブロックの末尾にウィットネスデータのための追加の独立したスペースが作成されます。これにより、任意のデータ転送をサポートし、割引の「ブロック重量」を持ち、大量のデータをビットコインのブロックサイズ制限内に保持する巧妙な方法で、ハードフォークの必要性を回避します。

隔離証明（SegWit）の実施はビットコインネットワークに2つの重大な変化をもたらしました：

• 署名データは通常、ブロック内のデータの65％を占めており、主な「基本」ブロックから削除され、別のブロックに保存されます。これにより、各基本ブロックにより多くの取引を収容できるようになります。

• SegWitは「ブロック重量」を導入し、技術的にはビットコインブロックを1MBから4MBに増加させました；これは3MBの署名データと1MBの取引データで構成されています。

Segwit & Taproot VS Drivechain

簡単に言えば、SegwitとTaprootはブロックデータや署名方式の変更を通じて、UTXOやブロックにより多様なデータを記入できるようにし、そしてオフチェーンのいくつかの操作を通じて特定の機能を実現し、ある程度ビットコインネットワークがより複雑な契約を実現する能力を強化しました。

しかし、否定できない基本的な事実は、ビットコインの能力はその基盤となるスクリプトに制限されており、さらにブロックサイズやブロック生成時間の要因が加わるため、スケーリングの潜在能力は非常に限られています。

Ordinalsが盛況だった期間にこの問題を目の当たりにしました。大量のBRC20取引がビットコインネットワークを混雑させ、取引手数料が数百ドルに急騰し、コミュニティの不満を引き起こしました。

BitVMが憧れるビットコインのチューリング完全性は、単一のtaprootアドレスのスクリプトを使用して最小のプログラミング単位を実施するものであり、ビットコインの実行ロジックフレームワークを超えることはできません。例えば、hashlockやtimelockなどの制限されたストレージ条件を超えることはできず、この基盤の上で複雑な契約を実現するには大量のアドレスを組み合わせてtaptreeを構築する必要があり、かかるコストも大きく、さらに遅くなります。

Taprootなどのオンチェーンスケーリングソリューションと比較して、Drivechainの階層的な「オフチェーンスケーリング」ソリューションは、より大きな可能性と低コストを提供します。

同様にビットコインのコンセンサスメカニズムに触れることなく、DrivechainはブロックにBIP300で設計された6種類の新しいブロックメッセージを追加するだけで、算力ホスティングアドレスを使用し、BIP-301のブラインドマージン採掘スキームを補完することで、ビットコインの大規模なサイドチェーンスケーリングを低コストで実現できます。サイドチェーンはビットコインメインネットの安全性を持ち、非常に自由に設計された高いスケーラビリティを持っています。 理論的には、Drivechainがもたらす可能性は無限です。

論理的に言えば、Taproot Assetも同様の考え方で、資産はビットコインメインネットに存在しますが、取引はLightningネットワーク内で行われます。実際には、彼らはDrivechainを使用して、Drivechainアーキテクチャ内のサイドチェーンとなり、取引や送金以外の多くの機能を実現できます。Layer 2 Labsチーム自身は、すでに7つのDrivechainサイドチェーンの構築を推進しています。RSKなどのサイドチェーンもDrivechainがアクティブになった後、Drivechainシステムに移行する意向を示しています。

Blockstreamの創設者であり、POWコンセンサスの発明者であるAdam Backは、Layer 2 LabsのTwitter Spaceで次のように述べています：「もし1層で新しい機能と拡張性を導入できれば、ビットコインはある程度固化し、2層での革新を続けることができます。ビットコインはスケーラビリティとモジュール性を必要としており、より迅速に新機能を革新し、採用することができます。Lightningネットワークのような技術はすでに役立っていますが、スケーラビリティとユーザーのニーズを解決するためには、さらに多くの作業が必要です。ユーザーにより良い選択肢を提供するための技術的解決策が必要です。例えば、サイドチェーンやドライブチェーン上で実際のUTXOにアクセスすることです。彼らはビットコインの採用が急速に増加する可能性を認識しており、技術は増加する需要に適応するために追いつく必要があります。Drivechainのパフォーマンスを非常に楽しみにしています。」

Adam Backの視点から見ると、Taprootはビットコインの1層における新機能と拡張であり、Drivechainは2層の革新の手段です。BIP300はビットコインコア開発者のLuke-jrによって正式にPRが提出されました

ビットコインは安全第一の暗号通貨であり、プログラム可能なソフトウェアアプリケーションでもあります。 BTCコミュニティの探求は弾力性があり、長年の革新の停滞の後、わずかにブロックスペースを開放し、より多くのデータタイプをサポートするだけで、コミュニティの期待と市場の高い関心を呼び起こしました。より大きな潜在能力の空間を持つビットコインが、どのような規模で世界を席巻するかが予見されます。

ビットコインの支持者として、Layer 2 Labsはこの日が来ることを非常に楽しみにしており、ビットコインエコシステムの開発者たちと協力して、ビットコインの大規模な採用を実現したいと切に願っています。