詳細なネイティブビットコイン Layer 2 ネットワーク LumiBit

著者：律動BlockBeats

15年前、中本聡はビットコインのホワイトペーパーを発表し、ブロックサイズを1MBに制限しました。今日に至るまで、ブロックサイズは開発者たちの熱い議論のトピックであり続けています。ブロックサイズは、各ブロックが収容できる取引データの上限を制限しており、ビットコインの利用範囲が拡大するにつれて、ネットワークの取引が頻繁に混雑し、取引の確認時間が増加し、取引手数料が上昇するなどの状況が発生しています。

これらの問題を解決するために、コミュニティはさまざまなスケーリングソリューションを提案しました。ブロックサイズを増やすべきだと考える人もいれば、ブロック構造を最適化すべきだと主張する人もおり、サイドチェーンなどの技術を採用すべきだと考える人もいます。もちろん、これらの提案にはそれぞれの利点と欠点があり、コミュニティは一時的に合意に達することができず、分裂が生じることもありました。

インスクリプションの熱気は、スケーリング問題が再びコミュニティで熱く議論されるきっかけとなりました。インスクリプション市場を探る中で、$LBITの刻印と取引量が短期間で急増し、2時間で全てのインスクリプションが刻印され、ガス費用が60万ドルを超えました。調査の結果、その背後にはビットコインのスケーリングに取り組むLumiBitがあることが分かりました。これは、ライトニングネットワーク、Stacks、Liquid Networkなどのプロトコルとは完全に異なるソリューションです。

LumiBitのBTC原生性

ビットコインは現在最大の暗号通貨のコンセンサス体であり、BTCの原生性を実現することは、BTC上に構築されたLayer 2ソリューションの信頼性と分散化の程度にとって重要な意味を持ちます。BTCの原生性が強いほど、Layer 2ソリューションはビットコインのコミュニティ、コアコンセンサス、理念や哲学とより密接に結びつくことができ、より高い信頼性、安全性、分散化の程度を持つことになります。したがって、Layer 2ソリューションは、これらの原生的特性を保持しつつ、より速い取引速度と低い取引手数料を提供することで、ビットコインの機能と利用範囲を拡張し、その基本原則を損なうことなく実現する必要があります。BTCの原生性を失えば、Layer 2も成長の土壌を失い、BTCコミュニティからますます遠ざかることになります。安全性と分散化の特性はビットコインに依存することができず、もしBTC Layer 2ソリューションがBTCコミュニティのユーザーを失えば、現在最大の暗号通貨のコンセンサスを失い、その発展は長続きしないことは明らかです。

現在のイーサリアムのLayer 2ソリューションを例に挙げると、ガス費用を徴収する目的の一つは、イーサリアムネットワーク上でデータを保存し処理するコストを支払うことです。Layer 2において、ユーザーの信頼は単にLayer 2の技術自体に基づくのではなく、主チェーンとの接続と相互作用に基づいています。この信頼の核心は、Layer 2上の情報が主チェーン上に保存され、検証されることができるという点にあります。ユーザーは主チェーンの信頼性とLayer 2と主チェーンとの関係を通じてLayer 2への信頼を築きます。この枠組みの中で、LumiBitの戦略は、ユーザーが自らのデータ処理能力を信頼することを求めるのではなく、ユーザーがLumiBitのデータ転送過程における誠実性と透明性を信頼すればよいと強調しています。この誠実性は再検証可能であり、そのデータの信頼性はビットコインネットワークの信頼基盤に依存しています。

LumiBitは、より多くの検証可能な情報をBTCメインネットに戻すことに取り組んでおり、これにより真のBTC Layer 2ソリューションとしての地位を強化しています。この方法により、LumiBitはビットコインの原生的特性への尊重と利用を強調するだけでなく、LumiBitチェーン上のデータの信頼性と透明性を確保し、暗号通貨分野においてBTC Layer 2ソリューションとしての信頼できる地位を確立しました。

LumiBitのBTC原生性のトップレベル設計には、ユーザーのウォレット操作、ウォレット呼び出し、資産のクロスチェーン、DAの全周期構造が含まれています：

• 原生Omniウォレットアカウント制御のサポート：LumiBitは他のEVM互換のBTC Layer 2とは異なり、ユーザー体験の最大の進歩は、ユーザーがBTCウォレットのみでオンチェーンインタラクションを行うことを許可する点です。複数のウォレット（例えばMetamask）を準備する必要はなく、Bitcoinウォレット（UnisatやXverseなど）を準備するだけで、クロスチェーン、取引、Dappの利用などの操作を完了できます。この機能はビットコインユーザーの使用習慣を尊重し、ユーザーにとって馴染みのある安全な環境を提供します。

• UTXOに基づくチャネルクロスチェーンブリッジ：LumiBitは独自のUTXOチャネルのクロスチェーンブリッジを採用しています。ユーザーとLumiBit間のクロスチェーンはチャネルとして抽象化され、チャネルの検証はユーザーのクロスチェーンアクションの合法性の検証を意味します。また、チャネル検証のプロセスはUTXOに保存されるため、チャネルの検証はLumiBitにおけるユーザーの状態の検証をも意味し、BTCメインネットでのユーザー状態の検証を実現します。チャネルが閉じると、最終的な状態更新に基づいて、初期UTXOが消費され、LumiBitはユーザーの状態に基づいて新しいUTXOを作成します。これらの新しいUTXOは、チャネルが閉じるときにユーザーが提出したビットコインの残高とLumiBitチェーン上の最終状態を反映します。同時に、LumiBitチェーン上で実行されるスマートコントラクトはユーザーと相互作用して新しい状態を生成するため、ユーザーのUTXO状態の更新を通じて状態をBTCメインネットに更新して検証することができます。これにより、LumiBitはオンチェーンのすべての状態のBTCメインネット検証を完了しました。

• ビットコインメインネット上のデータ可用性（DA）：Bitcoin Layer 2のデータ可用性の問題は、どのようにしてビットコインネットワークに負担をかけず、実行可能なデータのアップロード、公開、検証方法を提供するかです。Rollup内の取引データは集約形式でビットコインに送信されるため、ビットコインのブロック容量はRollupの集約取引データのサイズを制限します。ビットコインのブロック容量を増やすことができない前提の下で、より効率的なデータ圧縮、証明計算方法を使用することが唯一の選択肢です。LumiBitはHalo2 + FRIゼロ知識証明スキームを採用して取引の有効性証明を生成します。ZK-EVMはユーザーの取引を実行した後、各取引の状態変更に対してゼロ知識証明を生成します。この取引が有効であり、正常に実行される場合にのみ、そのゼロ知識証明が生成されます。LumiBitの検証と証明生成の複雑さはオンチェーンからオフチェーンに移行し、ビットコインLayer 1のデータ保存のコストを削減し、ユーザーがLayer 2で取引を提出するコストも削減します。

• インスクリプション呼び出しのサポート：プラットフォームはインスクリプション呼び出しをサポートし、ユーザーがビットコインの原生機能と相互作用し利用することを許可します。ユーザーのすべての呼び出しデータはBTCメインチェーンに保存され、インスクリプションの方法で取引が実行されます。取引を公開する際、ユーザーはインスクリプションを刻印し、BTCネットワークで放送するだけで済み、BTCネットワークで確認された後、LumiBitは即座にLumiBitネットワークで取引を実行し、決済を行います。

• BTCをガスとして使用：LumiBitの方法で最も重要な側面は、BTC自体を取引の「ガス」として使用することかもしれません。これにより、Layer 2フレームワーク内の取引プロセスが簡素化され、ビットコインの原生特性がLumiBitの運用の核心となる側面が実現されます。BTCをガスとして使用することで、LumiBitはそのLayer 2プロトコルのインセンティブをビットコインネットワークと整合させ、BTCの価値と需要がLumiBitエコシステム内の活動と直接関連付けられることを保証します。

ビットコインのスケーリングの歴史、Type2 ZK-EVMの到来

これまで、ビットコインの一般的なスケーリング方法は状態チャネルとサイドチェーンでした。

2015年、Joseph PoonとThaddeus Dryjaはライトニングネットワークを提案しました。これは支払いチャネルに基づくネットワークです。ユーザーはオフチェーンで迅速かつ低コストでビットコインを送金でき、チャネルを開くか閉じるときにのみオンチェーンで取引を行う必要があります。現在、約5000枚のBTCがライトニングネットワークに存在します。

ライトニングネットワークを代表とする状態チャネルにも多くの欠点があります。例えば、複雑な契約計算を担えず、資金のロックや安全リスクが存在し、ビットコインに繁栄したオンチェーンエコシステムを提供できません。

その後、Liquid NetworkやRootstockなどのビットコインサイドチェーンが登場しました。これらはビットコインメインネットと並行して運営され、双方向ブリッジを介してビットコインと通信します。しかし、サイドチェーンは独立したコンセンサスルールとデータストレージ構造を持つため、そのデータ可用性（DA）はビットコインネットワークによって保証されず、極端な状況ではユーザーの資産に一定のリスクが存在します。

ビットコインのスケーリングが遅いのに対し、イーサリアムのスケーリング市場は急速に発展しています。しかし、イーサリアムのスケーリングの主流のソリューションはRollup Layer 2を採用しています。L2 BEATのデータによれば、イーサリアムのLayer 2のTVLは225億ドルを超えています。

Banklessの共同創設者David Hoffmanは、EVM等価時代が到来したと述べました。Davidがこの言葉を発したとき、ビットコインもEVM等価時代を迎え、イーサリアムのエコシステムの価値を捕えるかもしれないとは考えていなかったでしょう。

LumiBitは全く新しいビットコインL2ソリューションであり、ZK-Rollupを通じて低コスト、高性能、迅速な取引確認を実現します。LumiBitはScrollの技術ソリューションを採用しており、これはType2 ZK-EVMであり、EVMと完全に等価と見なすことができます。Vitalikは論文の中でZK-EVMを4つのタイプに分け、その中でType2はEVMと完全に互換性があり、取引の実行とアカウントのロジックはEVMと一致し、ブロック構造と状態ツリーのみがイーサリアムと異なります。

画像出典：Vitalik

LumiBitのType2 ZK-EVMは汎用回路設計に基づいており、EVMレイヤーはイーサリアムエコシステムとの完全な互換性を確保しています。また、ビットコインとイーサリアムの状態の違いに対処するために、ビットコインのUTXOにより適した状態ツリーの更新方法を採用しています。同時に、ビットコインはDAとして機能し、ユーザーの取引、LumiBitの過去の取引状態、全体のアカウント状態は、ゼロ知識証明生成器によって対応するルート証明を生成し、すべてビットコインメインネットに送信されます。ビットコインの膨大な計算力構造は、LumiBitのL2の安全性を確保します。

同様のZK-Rollupと比較して、LumiBitの違いは、取引のゼロ知識証明の生成がHalo2 + FRIに基づいて実現され、検証コストを削減するために多項式コミットメントを採用している点です。Halo2はゼロ知識証明システムで、zk-SNARKに属し、取引の有効性を検証するための簡潔な非対話型証明を生成するために使用されます。FRIはSTARK証明システムに属し、複雑な多項式データに関する証明を構築および検証するために使用されます。これは、LumiBitがSTARKとSNARKの利点を統合していることを意味します。

画像出典：LumiBit

現時点では、Type2 ZK-EVMは市場での先進的なソリューションに属していますが、原生のイーサリアム環境にはまだ一定のギャップがあります。すべてのイーサリアムエコシステムを100%移行するためには、Type1 ZK-EVM、つまり完全にイーサリアムと同等である必要があります。LumiBitはType2 ZK-EVMの基盤の上にType1 ZK-EVMの構想を提案しており、Layer 2上にさらにType1 ZK-EVMの層を抽象化し、取引の実行結果をType2 ZK-EVMに返し、その後LumiBitが状態をビットコインネットワークに更新することで、三層構造を通じてType1 ZK-EVMを間接的に実現します。

ビットコインエコシステムの爆発前夜

LumiBitはビットコインにスケーリングソリューションを提供するだけでなく、現在のインスクリプション取引市場を覆そうとしています。

現在の市場では、ユーザーがL2上でビットコインのインスクリプション取引を行う手順は煩雑で複雑であり、メインチェーンとL2を行き来する必要があります。また、資金の流動性は分散しており、利用率が低いです。

LumiBitは、同期クロスチェーン通信と非同期クロスチェーン取引の2つのメカニズムを通じて構築された非同期構造でこの問題を解決しています。

同期クロスチェーン通信は、LumiBit上の通信がBTCメインチェーンと同期していることを保証します。また、LumiBitに内蔵されたインデクサーとリスナーは、BTCメインチェーンの通信状態を読み取ることができ、オンチェーンアプリケーションに提供します。したがって、ユーザーはLumiBitでインスクリプション市場のすべての情報を見ることができ、各取引市場やインデクサーを個別に確認する必要がありません。

現在のL2取引の最大の痛点は、資産の頻繁なクロスチェーンによる時間と資金の摩擦です。ユーザーがLumiBitで取引を行う際、ビットコインメインネットの資産のクロスチェーンとLumiBitチェーン上の確認は非同期であり、オンチェーン取引は非同期にマッピングできます。技術的な観点から理解すると、LumiBitのUTXOチャネルブリッジは、UTXOをユーザー状態の印章として使用し、ルート証明状態の暗号化とハッシュ時間ロックを組み合わせてクロスチェーンチャネルの検証を行い、チャネルが閉じた後にルート証明をUTXOに印刷することでビットコインネットワークのデータの完全性を保証します。

これは、ユーザーがLumiBitネットワークでインスクリプション取引を行うことができ、LumiBitネットワークでの決済が完了した後、LumiBitネットワークが自動的にユーザーのクロスチェーン操作を実行することを意味します。

画像出典：LumiBit

もちろん、LumiBitも完璧なL2スケーリングソリューションではなく、Type2 ZK-EVMからType1 ZK-EVMへの移行には多くの課題が残っています。しかし、疑いなく、LumiBitは独自の全業界視野を持ち、驚異的な技術力を通じて、現在の市場での先進的かつ主流のプロトコルを統合し、独自のソリューションを形成しています。

LumiBitはビットコインL2の未来の発展の可能な方向の一つを指摘し、同時に未来のビットコインエコシステムが達成可能なシナリオを描写しています。全チェーンエコシステムと相互運用性を備え、ユーザーの学習コストを増加させることなく実現しています。現在、私たちはLumiBitが描いたビットコインエコシステムの爆発前夜にいます。