ビットコイン人気レイヤー2総まとめ（前編）：サイドチェーンとUTXO+クライアント検証

2024.04.09

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ビットコイン人気レイヤー2総まとめ（前編）：サイドチェーンとUTXO+クライアント検証

ビットコインのLayer2はどこが優れているか？

2024.04.09 - 09:35:02

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ビットコインのLayer2はどこが優れているか？

執筆：Day

昨年、インスクリプションの人気に伴い、多くの注目がイーサリアムからビットコインへと移り、特に機関投資家はビットコインエコシステムのインフラ構築に数百万から数千万ドル規模の資金を投入し始めた。最近ではBEVMやBOBといったビットコインLayer2プロジェクトが相次いで資金調達を実施し、さらにNervosのRGB++のリリースやSealの発行も重なり、CKB（Common Knowledge Base。Nervos Networkの第1層ネットワークで、すべての取引データとスマートコントラクトを保存する）の注目度が急上昇している。

本日は、ビットコインLayer2について詳しく見ていく。現在市場にあるビットコインLayer2は多数存在するため、ここでは大きく4つのカテゴリに分類する。すなわち「ビットコインサイドチェーン」「UTXO+ クライアントバリデーション」「Rollup」「Taproot Consensus」の4種類である。本稿は前後編に分け、今日はその前半として最初の2つを紹介する。

01 ビットコインLayer2の目的

ビットコインは暗号資産（crypto）のトッププレイヤーであり、単にビットコインを保有していれば、一回の相場展開で95％の資産をアウトパフォームできる。しかし、それでも人々は現状に満足せず、ビットコインにもっと多くの機能を付与したいと考えている。他のパブリックチェーンと比較して、ビットコインには取引速度が遅い、確認に時間がかかる、混雑時には取引手数料が高騰する、スマートコントラクト機能が限定的で複雑なアプリケーションを直接構築できない、といった課題がある。

ビットコインLayer2とは、ビットコインの上に構築された追加レイヤーであり、取引速度の向上、コスト削減、スケーラビリティの拡張を目的としている。これはオフチェーンでの取引処理および中間ステートの保持によって実現される。これにより、取引の確認速度が向上し、手数料が削減され、全体のシステム容量とスループットが高まる。Layer2はビットコインのパフォーマンスを改善し、より広範な用途への適用を可能にする。

02 ビットコインサイドチェーン

ビットコインサイドチェーンとは、ビットコインメインチェーンに接続された独立したブロックチェーンシステムであり、通常は双方向クロスチェーンブリッジによってメインチェーンに接続されている。ユーザーはビットコインをメインチェーン上でロックし、それをサイドチェーン上で取引や操作を行うことができる。

サイドチェーンを通じて、他の暗号資産による支払い、ステートフルなスマートコントラクト、高速決済、高度なプライバシーなど、より柔軟で多様な機能を実現できる。しかし、サイドチェーンは独自の検証ノードセットを必要とするため、ノード数が少ない、中央集権化のリスク、ビットコインのセキュリティを継承できない、といった問題に直面する。以下に代表的なサイドチェーンプロジェクトを紹介する：

Stacks

Stacksは「ビットコインのスマートコントラクトレイヤー」として位置付けられ、ビットコインネットワークにスマートコントラクトとDappを導入することを目指している。独自のProof of Transfer（PoX）コンセンサスメカニズムを用いてビットコインメインチェーンと接続している。Stacksでは、開発者がスマートコントラクトやDappを構築できる。技術アーキテクチャには、高い非中央集権性を持つがスループットが低い「コア層」と、非中央集権性は低いが高いスループットを実現可能な「サブネット」の2つの選択肢がある。

StacksはDapp開発のためにClarityというスマートコントラクト言語を使用しており、ネットワーク性能向上のためのNakamotoアップグレードを実施している。このアップグレードにより、Stacksはビットコイン取引の決済だけでなく、100%のビットコイン再編成耐性を実現し、ブロック生成速度も加速する。また、SBTCを基盤とするステーブルコインを発行し、DeFiにおける相互運用性を強化している。Stacksは、高い非中央集権性とスケーラビリティを両立させ、ビットコインにスマートコントラクトとDappの機能をもたらすことを目指している。

Stacksのエコシステムはすでに5年ほど発展してきたが、ほとんどのプロジェクトは反響が薄く、あるいは停滞している状態だ。Nakamotoアップグレードは長期間開発が続いており、今月末にメインネットでリリース予定である。一方、そのトークンSTXは現在ビットコインLayer2のリーディングトークンであり、時価総額は約50億ドルに迫っている。

RSK

RSK（Rootstock）は、スマートコントラクト対応のビットコインLayer2として位置付けられ、特にDeFiに焦点を当てている。RSKにはネイティブトークンはなく、取引手数料の支払いにはRBTCを使用しており、金融的包括性の基盤となることを目標としている。

RSKは「マージマイニング」方式を採用しており、ビットコインのブロック生成者が同時にビットコインとRSKのブロックを採掘することで、ビットコインのセキュリティを活用してスマートコントラクトと取引を保護している。また、イーサリアム仮想マシン（EVM）との互換性を持ち、Solidityを使ってスマートコントラクトを開発でき、イーサリアムのDappをRSKに移植することが可能。さらにRIFネットワークを構築し、DeFi、ストレージ、ドメインサービス、決済ソリューションなど、さまざまなインフラサービスを提供している。

現状、RIF以外のエコシステムプロジェクトはほとんど浮上しておらず、パフォーマンスも弱い。先月、RSKは第三期助成プログラムを開始し、総額250万ドルを支援対象としている。

Liquid Network

LiquidはBlockstreamが開発したビットコインサイドチェーンおよび取引決済ネットワークである。高速決済、強力なプライバシー、デジタル資産の発行などの機能を提供し、主に機関投資家や資産発行者向けに、ビットコインサイドチェーン上での資産発行と流通サービスを提供している。これにより、より迅速なビットコイン取引およびデジタル資産のトークン化が促進される。Liquidはシンプルなプロトコル、セキュリティ、プライバシーを重視しており、前述のRSKと同様に連合マルチシグによってアンカーされたトークンを発行する点で似ているが、非中央集権化の程度が異なる。Liquidはセキュリティを重視し、RSKは可用性を重視している。

Liquidは機関向けのサービスを提供するサイドチェーンであるため、コンソーシアムチェーンと見なされており、主に資産の発行と取引に使用され、スマートコントラクト機能には対応していない。

Lightning Network

ライトニングネットワークは、ビットコインネットワーク上に構築されたスケーリングソリューションであり、ビットコイン取引のスピード向上を目的としているが、ネットワーク自体はスマートコントラクトをサポートしていない。第2層のペイメントチャネルを導入することで、迅速かつ低コストな小額決済を実現する。ライトニングネットワークでは、参加者が特別なペイメントチャネルを開設し、その内部で複数回の取引を行える。各取引をビットコインブロックチェーンに記録する必要はなく、チャネル閉鎖時にのみ最終的な取引結果をメインチェーンに提出して決済する。

ライトニングネットワークを利用することで、ユーザーは即時決済をほぼ実現でき、ビットコインメインチェーンの確認待ち時間を回避できる。これにより取引速度が大幅に向上し、手数料も削減される。ライトニングネットワークは、スマートコントラクト技術とマルチシグ技術を活用して、参加者間の取引の安全性を確保している。

ライトニングネットワークの利用シーンには、小額決済やゲームが含まれる。ユーザーには便利で迅速かつ低コストな支払い手段を提供し、開発者にはライトニングネットワークに基づいたアプリケーション構築のプラットフォームを提供している。

4月3日、Coinbaseはライトニングネットワーク決済ソリューションプロバイダーのLightsparkと提携し、全顧客に対してビットコインのライトニングネットワーク統合を実施した。現在、ライトニングネットワークのペイメントチャネル内の米ドル換算容量は約3.2億ドルに達している。

全体的に見ると、ビットコインサイドチェーンという分野のLayer2は、いずれも比較的「古く」からのプロジェクトが多く、長い年月を経ているものの、実際の進展は芳しくなく、技術的・実用面においてやや遅れ気味である。

03 UTXO+ クライアントバリデーション

UTXO+ クライアントバリデーションは、ビットコインのUTXOアカウントモデルに基づくスケーリングソリューションである（UTXO：Unspent Transaction Output（未使用取引出力）。簡単に言えば、「まだ使っていない受け取り残高」と理解できる）。この方式は、ビットコインのUTXOモデルをベースにオフチェーンで帳簿計算を行い、クライアント側の検証によって帳簿の真正性を保証しようとするものである。目的はビットコインの本来の特性を維持しつつ、Layer2での帳簿共有とセキュリティを両立することにある。

しかし実際には、この方式の実装は極めて困難である。ビットコインの設計は複雑な計算をサポートしていないため、UTXOモデルに追加のタスクを組み込むことは非常に複雑になる。この方式はビットコインのネイティブ性を重視するが、実現可能性や実運用上の難しさを見過ごしている可能性がある。

現時点では、この分野のプロジェクトの多くはホワイトペーパー段階にとどまり、大きな進展はない。以下に代表的なプロジェクトを示す：

RGB

RGBは、ビットコインのUTXOモデルとライトニングネットワークに基づくLayer2ソリューションの構築を目指している。その目的は、データを圧縮してビットコインの各UTXO内にパッケージ化し、クライアントバリデーションによって資産の安全性を確保することである。

RGBの設計思想は、オフチェーンのRGB取引をビットコイン取引のUTXOと結びつけることにある。RGB取引の証明や資産所有権をビットコインのUTXO内に「封印」することで、資産の所有権とステートをビットコインのUTXO操作および制御と統合する。しかし、RGBの開発は進行が遅れており、その背後にある複数の技術的ポイントの実装難易度が高いことが原因である。RGBは正統的なソリューションと見なされているが、実装の困難さと機能制限により、開発は緩慢に推移している。

RGB++

RGB++プロトコルは、Nervosの共同創設者が年初にRGBプロトコルに着想を得て提案したものであり、その基本的な考え方はRGBと同様に、オフチェーンで取引の計算・実行・検証を行い、その後ビットコインチェーン上で決済を行う。ただし、取引および資産の検証プロセスにおいて、異なるアプローチを採用している。

Nervosは、ビットコインと同じPOW+UTXO構造の利点を活かし、「同型マッピング」技術を革新的に組み合わせることで、RGBプロトコルのクライアントバリデーションをCKB上に移行することに成功した。この方法により、Nervosはビットコインと同等のセキュリティを維持しつつ、RGBプロトコルの機能性と柔軟性を拡張している。この移行はプライバシーを過度に犠牲にすることもなく、ユーザーにデジタル資産の利用・管理方法をより豊かに提供している。RGB++はビットコインのセキュリティを再利用しつつ、チューリング完全なスマートコントラクト実行能力を獲得できる。

これによりCKBは、RGB++資産の実行層およびDA（データ可用性）層となったが、RGB++に限らず、RunesやAtomicalsなど、UTXO会計モデルに基づく他のビットコイン1層資産もサポート可能である。

最近CKBの注目度が高まっているため、ここでUTXO Stackについても簡単に紹介する。Nervosエコシステム基金が支援する企業が開発したUTXO Stackは、UTXOモデルに基づくビットコインLayer2発行プラットフォームであり、開発者が迅速にUTXOアーキテクチャに基づくビットコインLayer2チェーンを構築できるように支援することを目的としている。モジュール化されたツールキットを提供し、開発者が容易に独自のLayer2チェーンを構築し、Nervosエコシステムに統合できるようにしている。

UTXO StackはRGB++プロトコルをネイティブでサポートしており、CKBをデータ可用性層として活用することで、ビットコインエコシステムにさらなるユースケースと発展の機会をもたらしている。このようなアーキテクチャにより、RGB++プロトコルとUTXO Stackは相互に補完し合い、ビットコインエコシステムの発展に強力な技術的支援を提供している。

BitVM

BitVMは、ZeroSyncプロジェクトの責任者であるRobin Linusが提唱した、ビットコイン仮想マシンの概念的ソリューションである。ビットコインのプログラマビリティを高め、開発者がビットコインネットワーク上で複雑なコントラクトを実行できるようにすることを目指しており、ビットコインの基本ルールやコンセンサスメカニズムを変更せずに実現する。現時点では理論段階にある。

BitVMは、ビットコインネットワーク上で複雑なコントラクトを実現する方法を提供しつつ、ビットコインのセキュリティと非中央集権性を維持することを目指している。新しい仮想マシンの概念と役割を導入することで、開発者にさらなるプログラミング能力とイノベーションの余地を提供している。柔軟性を高めるため、BitVMは大部分の計算をオフチェーンで実行し、関連する証明だけをオンチェーンに提出する。その核となる考え方は、複雑なスマートコントラクトを詐欺証明（fraud proofs）として抽象化し、ビットコインスクリプト上でこれらの証明を実行することである。資産取引に問題が生じた場合、ユーザーは告発を開始し、詐欺証明によって取引の真正性を検証できる。

現時点では、BitVMの実現可能性や技術的詳細については議論が分かれており、さらなる観察と研究が必要である。

04 まとめ

以上が本日の内容である。ビットコインLayer2の将来に期待が寄せられているものの、既存のプロジェクトは依然として盛り上がりに欠けている。一方で、新興プロジェクトは技術的難易度が高いため、大半がホワイトペーパー段階にとどまり、実際に実装されるまでにはまだ距離がある。