Atomicalsプロトコルの簡易分析：BTCアセットプロトコルにおける革命の最中

2024.04.01

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Atomicalsプロトコルの簡易分析：BTCアセットプロトコルにおける革命の最中

本稿では、Atomicalsプロトコルの歴史、現状および将来の発展について客観的に分析する。

2024.04.01 - 13:48:45

Atomicals

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本稿では、Atomicalsプロトコルの歴史、現状および将来の発展について客観的に分析する。

執筆：Howe

編集：Faust，Geek web3

序論：2024年3月9日、実験的なアセットプロトコル「BRC-20」が誕生してからちょうど1年を迎えた。このわずか1年の間に、Ordinalsプロトコルの登場やBRC-20プロトコルのリリース、続くインスクリプションの夏、そして新興プロトコルの次々と出現により、かつては砂漠のように見えたBTCエコシステムに活気が満ち溢れるようになった。

技術的視点から見ると、現在のBTCエコシステムにおけるアセット発行方式は、「UTXOバインド型」と「非UTXOバインド型」の二大流派に分けられる。主な違いは、インスクリプションアセットのデータがビットコインチェーン上のUTXOと直接関連付けられているかどうかにある。この分類に基づくと、BRC-20は非UTXOバインド型アセットに属するが、Atomicalsプロトコル下のARC-20は、UTXOバインド型アセットの先駆けとなった。

本稿では、Atomicalsプロトコルがもたらした新たな概念・技術、およびAtomicalsエコシステム全体の発展方向という二つの観点から、Atomicalsプロトコルの歴史、現状、将来性について客観的に分析する。読者はこれを通じて、「なぜAtomicalsプロトコルを『独自のBTCエコ革命』と呼ぶのか」をより深く理解できるだろう。

画像出典：https://twitter.com/okxweb3/status/1765967704282816873

本文：Atomicalsプロトコルの誕生には劇的な背景がある。創設者Arthurは、Ordinalsプロトコルが発表された直後、その上にDIDプロジェクトを開発しようとした。しかし開発中に、Ordinalsプロトコルには多くの制限があり、彼が実現したい機能をサポートするのが難しいことに気づいた。

そこで2023年5月29日、ArthurはTwitterでAtomicalsプロトコルに関する最初の構想を投稿し、数ヶ月の開発を経て、2023年9月17日にAtomicalsプロトコルが正式にリリースされた。

その後、AtomicalsプロトコルはDmint、Bitwork、ARC-20、RNSといった4つの主要コンセプトを生み出し、今後はAVMや分割スキームの導入も予定されている。以下では、これらの代表的な製品革新について原理を解説し、Atomicalsのイノベーションをより早く理解できるようにする。

画像出典： https://twitter.com/atomicalsxyz/status/1761738325176553535

Bitwork：排他的ではないPoW

Atomicalsプロトコルは、トークンの発行プロセスにPoWを取り入れており、これを「Bitwork」と呼んでいる。これはビットコインのマイニングと同様に、トラフィック制御やシビル攻撃防止のために設計されている。

まずビットコインのマイニング原理を見てみよう。マイナーはローカル環境で与えられたアルゴリズムに対して繰り返し異なる入力値を試し、出力値がビットコインプロトコルの条件を満たすようにする。偶然条件を満たす結果を得た場合、その入力値と出力値が「証明」としてブロック内に記録され、報酬獲得の根拠となる。その後、この新しいブロックがネットワーク中の大多数のノードによって承認されれば、マイナーはBTC報酬を受け取ることができる。

（ビットコインマイニングの簡易原理図）

Atomicalsプロトコルでも同様に、一定の制約条件を満たす入出力パラメータを得ることで、初めてトークンの発行資格を得る。またビットコインと同様に、Atomicalsはマイニング難易度を動的に調整可能だ。例えば、プロトコルはあらかじめ以下のような規定を設けることができる。

報酬を得たいマイナーは、特定のアルゴリズムに入力したときに、出力値の先頭4桁がすべて「6」であり、5桁目が10（16進数）より大きいようなパラメータを見つけなければならない。この時点では制約が比較的緩いが、Atomicalsプロトコルは周期的に条件を変更でき、例えば出力値の先頭5桁がすべて「6」であることを要求することで、制約を厳しくし、マイナーの難易度を高めることが可能だ。

（Bitwork 条件の例）

Bitworkとビットコインマイニングには本質的な違いがある。ビットコインマイニングは「排他的」だが、Bitworkマイニングは「非排他的」である。例えば、ビットコインネットワークで99番目と100番目のブロックが生成された後、複数のマイニングプールが101番目のブロックの採掘権を競うが、最終的に1つのプールによる101番目のブロックのみがネットワークによって承認され、他のプールが提出したブロックは「無効」となる。これがビットコインマイニングの排他性である。

明らかに、このような厳しい排他競争は個人マイナーの生存を困難にしており、多くの小規模マイナーは結局自分のマシンを大規模マイニングプールに参加させ、膨大な計算能力を持つ「一体」として他のプールと競争することになる。これは必然的にビットコインネットワーク内の算力集中を促進する傾向にある。実はイーサリアムのホワイトペーパーでもこの問題は明確に指摘されている。

これとは対照的に、BitworkプロトコルにおけるARC-20マイニングは非排他的である。つまり、異なるマイナー間で厳密な競争関係は存在せず、現在のAtomicalsアセットの発行量が事前に定められた総量を超えていない限り、Bitworkメカニズムを通じて提出されたマイニング結果（トークン発行宣言）はすべてプロトコルの履歴記録に取り込まれる。

以下のシナリオを想像してほしい。あるARC-20アセットがBitworkプロトコルに従って発行され、ユーザーがマイニング形式で発行できるとしよう。ガス代が低い人がいる一方で、多くの人が参加しているためガス料金が急騰し、低ガスの発行リクエストが長期間保留されたままチェーンに載らない状態になる。しかし、このARC-20アセットが完全に発行しきられていない限り、ガス料金が下がった時点で、そのミントリクエストは依然として有効とされ、発行処理が行われる。

一言で言えば、Bitworkはアセットの残り発行可能量を見るだけで、発行リクエストの順序は問わない。一方、ビットコインマイニングプロトコルでは、遅れてブロックを提出したマイナーはほぼ確実に他者に淘汰される。

疑いなく、Atomicalsはマイナー／アセット発行者の参入ハードルを下げている。従来のPoWパブリックチェーンは巨大なマイニング難易度のため、ブロック生成権は数社のマイニングプールに独占されやすく、個人マイナーが成功する確率は極めて低い。しかしBitworkの改良により、中央集権的なマイニングプールの地位が大きく弱まり、個人マイナーの参加が容易になり、アセットの分配はより公平になる。

PoW自体がPoSやIDOなどよりも公平なアセット分配手段であることを踏まえると、Atomicalsプロトコルはさらに分配の公平性を高めており、物的資源の価値注入とランダムな運要素（マイニングは「運試し」のプロセス）の両方を持っている。これは「Fair Launch」概念の発展をさらに推し進めている。

ARC-20：インスクリプションよりもむしろ「染色コイン」に近い

実は、Atomicalsプロトコルに含まれるARC-20という概念について誤解している人が多い。「これも一種のインスクリプションプロトコルだ」と考える向きもあるが、実際にはARC-20はむしろ「染色コイン（Colored Coin）」に近く、ビットコインの最小単位であるsatを基本的な「原子」とし、各UTXOに含まれるsatsの数がバインドされたARC-20アセットの数量を表す。つまり、1 sat = 1 Tokenである。

ここでは「TEST」という名前のARC-20アセットを例に、その動作原理を説明しよう。

まず、TESTの発行者は、ビットコインのどのブロックをTESTの「ジェネシスブロック」とするかを決定し、そのブロック内のビットコインUTXOのトランザクションスクリプトに初期化情報を記録する。この初期化情報には、トークンシンボルや総供給量などが含まれる。このプロセスは実質的に「染色」と同じであり、既存のビットコインUTXO内のsatsをARC-20と紐づけた形に変換する。このビットコインUTXOに含まれるsatsの数が、そのままARC-20アセットの数量となる。

上記のTEST発行者は、Taprootのロックスクリプト機能を利用して制限条件を設定できる。その条件を満たした人だけが、ロックスクリプトで管理されているビットコインsatsの一部を転送できる。前述したように、これらのsatsはすべて「染色済み」であり、発行者がロックしたsatsの一部を取得することは、等量のTESTトークンを取得することに相当する。

上記のアセット発行者がTESTトークンを正常に取得した後、これらARC-20トークンを他人に直接譲渡できる。このプロセスはビットコインチェーン上の通常の送金とほとんど変わらず、自身のビットコインUTXOを分割し、その一部またはいくつかを他人に送る。分割された各ビットコインUTXOに含まれるsatsの数が、そのままARC-20トークンの数量に対応する。

この特性により、ARC-20トークンの送金は、BRC-20のように事前にTransfer命令に関連するインスクリプション情報を刻む必要がない。これにより送金コストが削減され、BTCネットワーク上で発生する余分なデータサイズも小さくなる。

まとめると、ARC-20アセットの操作には主に「展開（Deploy）」「発行（Mint）」「送金（Transfer）」の3種類がある。

ARC-20を展開する際、発行者はトークン名、総量、難易度設定、ジェネシスブロックなどの情報を設定し、対応するTaprootロックスクリプトを構成する必要がある。
ユーザーがARC-20を発行する際は、Claim情報（発行に必要なデータ）を前述のUTXOのロックスクリプトに書き込み、その後対応するARC-20アセット（染色されたsats）を引き出す。
その後ARC-20を送金する際は、ユーザーはBTCに追加のデータを保存する必要はなく、前述のUTXOを他人に譲渡するだけでよい。受信者はそのビットコインUTXOの履歴を追跡することで、それがARC-20アセットに関連していることを確認できる。

RGBプロトコルの「ワンタイムシール」と似ているが、ARC-20取引の安全性はBTCメインネットによって完全に保証されている。誰もがARC-20アセットの履歴取引を追跡したり現在残高を計算したりする際に、追加のオンチェーン外ストレージモジュールからデータを読み取る必要はなく、ARC-20染色に関連するビットコインUTXOを検証するだけでよい。これがBRC-20プロトコルとの最大の違いであり、後者はオンチェーン外のインデクサーおよびストレージ層に強く依存している。

出典: https://twitter.com/blockpunk2077/status/1725513817982136617

ARC-20の場合、私たちが必要とするのは軽量なインデクサー（あるいはウォレットクライアント）だけであり、ビットコインチェーン上でどのARC-20アセットの発行や送金がトリガーされたかを識別するのに役立つ。

もちろん、「1トークン＝1サトシ」という設計には無視できない欠点もある。ビットコインメインネットには「ダスト攻撃」を防ぐために、一度に少なくとも546個のsatsを相手に転送しなければならないという制限がある。つまり、染色されたビットコインsatsを送る際も、毎回最低546個を送らなければならない。これは多くの人にとって受け入れがたい可能性がある。また、各ARC-20トークンは1つのsatsにバインドされるため、ARC-20アセット残高の最小分割精度は1であり、それより細かく分割することはできない。

また、現在多くの人々がARC-20インデクサーとBRC-20インデクサーの違いをまだ曖昧に理解しているため、ここで明確に説明しておく。

ARC-20インデクサーはBRC-20インデクサーよりもシンプルで軽量である。BRC-20を紙の小切手に、ARC-20を硬貨に例えることができる。BRC-20の仕様により、ユーザーはこの小切手に任意の数量のBRC-20アセットを記入できるため、BRC-20プロトコルは3種類の異なるインデックス取引を採用してアセットの正確性と安全性を確保している。一方、ARC-20はどのように取引しても、あたかも完成された硬貨を直接譲渡しているようなものであり、ARC-20アセット残高の計算はBRC-20よりもはるかに簡単であり、ARC-20インデクサーの作業量はBRC-20インデクサーよりもずっと少ない。
ARC-20の取引インデックスは、アセットの統合においてBRC-20よりも便利である。簡単に言えば、BRC-20のアセット統合は、3枚の1000ドル価値の小切手を、新たに3000ドル価値を記入した1枚の小切手で代替するようなものだ。しかし元の3枚の小切手は理論上破棄されるべきだが、すでにチェーンに記録されているため消去できず、データ汚染を引き起こす。そのため、取引所から出金する際に妙なインスクリプションが混ざることがよくある。
一方、ARC-20のアセット統合は、3枚の硬貨を一つの取引でまとめて送るようなものであり、取引所からの出金時にも妙なインスクリプションが混ざることはなく、ARC-20取引インデックスはsatsのデータを汚染しない。そのプロセス自体が異なるためである。

Dmint：NFT発行の新方式

Atomicalsプロトコルでは、NFTコレクションを「コンテナ（Containers）」と呼び、「Dmint」と呼ばれる分散型方式で発行される。Dmintプロトコルに従ったNFT発行の具体的な流れは、次の4段階に分けられる：NFTデータの準備、コンテナの設定、NFTプロジェクトの検証、NFTの発行。

NFTプロジェクト側にとって、作業の重点は発行前の準備に置かれ、すべてのNFTデータを収集し、Dmintデータを構成する必要がある。また、Dmintプロトコルに準拠するNFT発行者は、すべてのNFTデータをまとめ、Merkle Treeを構築する。この木のMerkle Rootはチェーン上に公開され、完全なNFTメタデータはすべてオフチェーンに保存される。

NFT発行者が発行したいNFTを選択すると、そのオフチェーンメタデータを知ることができ、その後発行者はMerkle Proofを提示して、自分が得たNFTデータが発行者が当初構築したMerkle Treeと実際に関連していることを証明する。つまり、発行者が公表したNFTデータセット内に存在することを示す。

NFT発行プロセスにおいて、Atomicalsプロトコルはプロジェクトの創設チームに高度なオプションを提供しており、例えば発行支払いルールの設定、限定版NFTの発行許可などがある。これらは前述のBitwork方式での発行に加え、指定されたアドレスに一定のトークンを支払うことで有効になる。

出典：https://docs.atomicals.xyz/collection-containers/dmint-guide

Bitworkと組み合わせることで、Dmintはビットコインチェーン上のNFTに分散型発行メカニズムをもたらしており、すべての発行者が「マイニング」のような宝くじ形式で継続的にNFT発行に参加する必要がある。スクリプトハッカーが自動化コードで大量取引を送る方法は、もはや通用しない。

BitworkとDmintプロトコルの組み合わせにより、ビットコインエコシステム内では、同質化トークンも非同質化トークンも「Fair Launch」の土壌を得た。

Dmintを通じて、AtomicalsプロトコルはNFTの安全性と唯一性を強化し、柔軟な管理オプションを提供する。プロジェクト側はビットコインブロックチェーン上で自由にNFTコレクションを制御できる。これはクリエイターにカスタマイズ可能な選択肢を提供し、多様な創造的ニーズを満たすだけでなく、デジタルアセットの発行、移転、更新に便利なオンチェーン操作ソリューションを提供し、静的・動的デジタルアセットの柔軟性を大幅に高めている。

さらに、Dmintが導入したBitworkマイニングメカニズムは、すべての人に平等な一回限りの発行機会を提供し、スクリプトによる自動発行の可能性とガス料金に関連する市場競争を根本的に排除している。

RNS：ドメインの無限拡張

前にも述べたように、Arthurは当初Ordinalsエコシステム上でDIDプロジェクトを立ち上げようとしていた。そのプロジェクトこそがRNS ― Realm Name System、通称「Realm（領域）」である。

Realmの名称はプラス記号「+」で始まり、少なくとも1文字以上の英字を含む。例えば「+alice」や「+agent007」は有効なDID識別子である。従来のドメインやENSと比較して、Realmは非中央集権性を維持しつつ、より高い拡張性と柔軟性を持っている。

現代のドメインサービスやDIDプロジェクトには大きな制限があり、提供されるドメインはほとんどの場合単一の対象（ウェブサイト／ウォレットアドレスなど）を指し示すために使われ、ユーザーがそれをさらに深く拡張することはできない。例えば、Aliceがドメイン「Alice.com」を所有していても、blog.Alice.comのように異なるプレフィックスを追加することで異なるウェブサイトや個人情報を表せるだけで、Alice.com.blog.textといったさらなるシーン指向のドメイン形態へと下位に拡張することはできない。

ここで「Alice.com/blog/text」と「Alice.com.blog.text」という二つの異なるドメイン形式をさらに深く比較しよう。例えば「Alice.com/blog/text1」と「Alice.com/blog/text2」は、Aliceの部屋にあるブログ日記の1ページ目／2ページ目を開くことを意味する。

一方、「Alice.com.blog.text1」と「Alice.com.blog.text2」には二通りの解釈が可能だ。

1. 異なる2つの部屋にある2冊の異なるブログノートを開く

2. Aliceの部屋にあるブログ日記の異なる2ページを開く

従来の「/」方式は、操作空間を初めから狭く限定しているのに対し、Realmドメインが採用するサブドメイン方式にはそのような制限がない。

Realmドメインプロトコルは、任意のユーザーが任意のRealmドメイン下にサブドメイン（SubRealm）を発行でき、階層的／段階的な方法でドメインエコシステムを管理し、それをトークン化することを可能にする。具体的なルールは以下の通り。

任意のRealmまたはSubRealmは、SubRealmを発行できる
すべてのSubRealmは同じ特徴を継承でき、さらにそのSubRealm下に新たなSubRealmを発行できる
誰もが自分が所有するRealmの登録者であり、中央集権的なドメイン管理機関は存在しない

理論上、SubRealmの拡張回数に制限はないため、Realmドメインシステムの可能性は極めて広大である。例えば、トップレベルのRealmドメインを掲示板コミュニティとし、第一級のSubRealmをさまざまなタイプの投稿、第二級のSubRealmをそれぞれの投稿に対する返信と考えることができる。こうして、Realmドメインシステムはドメイン応用の革命をもたらす可能性を秘めており、ドメインアプリケーションに新たな拡張性を付与する。

出典：https://twitter.com/atomicalsxyz/status/1761744365448274371

AVM：潜在的なダークホース

Atomicalsプロトコルは登場以来、アセット発行に留まらず大きな野心を持っている。半年ほど発展してきた中で、Atomicalsプロトコルに準拠するアセットはますます増え、新たな課題が浮上している――アセットに豊かな使用シナリオを提供し、流動性を高め、機能面でのさらなる拡張をどう実現するか。

周知の通り、ビットコインはチューリング完全なプログラミング言語をサポートしていないため、その上に複雑なDAPPを構築するのは非常に難しい。ArthurはBitVMのアイデアに触発され、Atomicalsプロトコルの発展への懸念からAVMの構想を打ち出した。AVMの詳細はまだ公表されていないが、市場の期待は非常に高い。

Arthurの見解によれば、AVMは主にBitcoinネットワーク上で複雑なロジックを実現するために設計されており、例えばARC-20の「1トークン＝1サトシ」が分割できない問題を解決する。また、現在市販されているビットコインのスケーリングソリューションはいずれも何らかの問題を抱えており、AVMのリリースがBTCエコシステムに新たな活力をもたらすことを期待している。

Arthurによると、楽観的な見通しでは、ビットコインの半減期前にAVMの最初のbeta版をリリースできる見込みであり、その際にはさらに詳しい解説を行う予定だ。

Atomicalsプロトコルエコまとめ：機会が目前に迫る

BRC-20などのインスクリプションプロトコルもAtomicalsエコも、何度かの盛り上がりの後、落ち着きを見せている。しかし、BTC上のアセット発行は、かつてのイーサリアム上とは大きく異なり、これら二つのエコはより「非中央集権」と「中央集権」の違いと言える。

現在のBTC上のアセットは「Fair Launch」の概念を流行らせた。AtomicalsプロトコルはBitwork、Dmint、プリマインなし、割当なしの方式により、市場ユーザーがプロジェクトアセットに対してより信頼を持つようになり、プロジェクト側のアセット操作を減らした。ある意味で、これはまさに中央集権と非中央集権の愛憎劇である。

中央集権的プロジェクトは初期発展において効率が高く、反応も素早い。うまく操作すれば成功しやすい。一方、非中央集権的プロジェクトはより高い公平性と分散化を追求するため、プロジェクト推進やマーケティングなどでコミュニティの自発的行動が求められ、初期発展には大きな障壁があるかもしれない。しかし、一度困難期を乗り越えれば、すぐに中央集権的プロジェクトを追い抜くことができる。

Atomicalsエコも同様である。下図は現在リリース済みおよび開発中のAtomicalsエコプロジェクトである。現在のBTCアセット市場が比較的冷え込んでいるにもかかわらず、Atomicalsプロトコルの発展はまだ初期段階であり、多くのプロジェクトが積極的にAtomicalsエコに接続しようとしている。これはコミュニティメンバーがAtomicalsエコに対して強い信頼を持っているからである。

その強い信頼の源は、一方ではOrdinalsプロトコルやBRC-20プロトコルが引き起こした「Fair Launch」ブームにあり、もう一方では、この野草のように茂る分散型実験がもたらす美しいビジョンにある。