ビットコインの主要な4つのスケーリングソリューションを比較：誰が本当にBTCFiの兆円市場ポテンシャルを解き放つのか？

2024.10.16

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ビットコインの主要な4つのスケーリングソリューションを比較：誰が本当にBTCFiの兆円市場ポテンシャルを解き放つのか？

本稿はビットコインのスケーリングプロトコルに焦点を当て、主要なソリューションの長所と短所を横断的に比較することで、ビットコインのスケーリングの将来動向を分析することを目的としている。

2024.10.16 - 06:00:36

BTCFi比特币扩展

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著者：TechFlow

序論

ステートチャネル（ライトニングネットワーク）、サイドチェーン（Stacks）、Rollup（BitVM）、UTXO＋クライアント検証（RGB++ Layer）……これらの技術のうち、ビットコインエコシステムの力を結集し、スケーラビリティ、相互運用性、プログラマビリティを実現し、革新的なストーリーと顕著な価値創出をもたらすのはどれなのか？

今周期において「インフラ過剰」はコミュニティ内での共通認識となっている。供給＞需要の状況下では、新規パブリックチェーンやL2はいずれも「ゴーストタウン」とならないよう必死に努力しているが、ビットコインエコシステムでは全く異なる光景が見られる。

「全員でインスクリプション作成」のブーム以降、コミュニティがビットコインエコシステムへの参加に強い関心を持っていることが市場によって確認された。しかし、ビットコインのスケーラビリティ制約により、真の爆発的成長を遂げる前に、インフラ整備の大きな飛躍が必要である。機関投資家による数千万ドル規模の大口投資も相次ぎ、今周期におけるビットコイン都市のインフラ整備は活発化している。

一時的に、誰もがビットコインエコシステムの人気にあやかりたいと考えているが、その恩恵を得るのは簡単ではない。

理由は明白だ。

チューリング完全性の欠如など、ビットコインの特性上、拡張は容易ではなく、各プロジェクトは異なったアプローチを採用しており、現在、ビットコインの拡張は混乱と模索の段階にある。

この過程において、ライトニングネットワークのような「正統性」を重視する従来型のスケーラビリティソリューションが再び注目を集めている一方で、CKBがRGBを基に提唱したRGB++のように、革新性の高いナラティブを持つ新しい試みも登場している。また、さまざまなサイドチェーンやL2が競い合い、イーサリアムのモデルをそのまま導入するものもあれば、ビットコイン自体の特性を深く研究した改良型ソリューションもある。

兆ドル規模の潜在市場を持つビットコインエコシステムと多様な技術的アプローチの中、どの拡張プロトコルが頭角を現し、ビットコインエコシステムの力を結集し、スケーラビリティ、相互運用性、プログラマビリティを実現し、革新的なストーリーと顕著な価値創出をもたらすのだろうか？

本稿では、ビットコイン拡張プロトコルに焦点を当て、各主要ソリューションの長所と短所を横断的に比較し、ビットコイン拡張の将来のトレンドを分析する。

1. ビットコイン拡張：ビットコインエコシステム爆発の必須条件

「まず本質を見極め、次に理由を説明する」という思考プロセスに従い、最初に問うべきは、「ビットコインの拡張は偽需要なのか？」ということだ。

答えは明らかに「否」であり、むしろビットコインこそが他のいかなるブロックチェーンよりも拡張ソリューションを必要としている。

この主張には、複数の観点からの現実的根拠がある。

市場面では、インスクリプションのブームや機関投資家の巨額投資から、市場がビットコインエコシステムに対して強い関心を持っていることが分かる。これは理解できる。これまで多くのビットコイン保有者は単に「ホールド」したいだけでなく、もっと多くの参加手段を求めながらも選択肢の少なさに悩んでいた。ビットコインエコシステムに面白いストーリーが生まれれば、自然と人々は参加意欲を高めるのだ。

ビットコイン自身の立場から見ても、暗号資産業界の開祖として十数年にわたり発展してきたが、エコシステム内の利害関係は複雑に絡み合っており、バランスを取ることは大きな課題である。2024年の4度目の半減期を契機に、ブロック報酬の減少によりマイナーの収益性が低下し、エコシステムの繁栄とより豊かな価値フローの実現がさらに求められている。ビットコインはエコシステムを通じてネットワーク参加者に付加価値を与え、新たなユーザーを引き込む必要がある。

さらに重要なのは、ビットコインが他のどのパブリックチェーンにも類を見ない複数の強みを持っていることだ：コミュニティ主導で発展し、十数年にわたる安定稼働の試練を経ており、時価総額はすでに1兆2000億ドルに達し、世界中の一般大衆や投資家から最も高い知名度と信頼を得ている。これにより、他に比類ない分散化と強固なセキュリティ基盤を獲得している。特に注目すべきは、過去のエコシステムの貧弱さにより、ビットコインの大量の資金が眠ったままになっており、資金価値のさらなる解放が期待されている。この点も、多くの人がビットコインエコシステムの爆発に期待を寄せる理由となっている。

だが残念なことに、ビットコインの基本設計に起因する性能制限が、エコシステムの爆発を大きく妨げている。周知の通り、ビットコインは1秒間に3〜7件程度のトランザクションしか処理できず、ピーク時にはネットワークが混雑する。優先的に処理されるためにユーザーは高い手数料を支払う必要があり、結果として取引速度が遅く、コストが高く、確認時間が長いという悪循環に陥っている。さらに、ビットコインはチューリング完全ではなく、複雑なロジックを実行できないため、多くの開発者がビットコイン上で複雑なスマートコントラクトを開発しようとする意欲を失わせている。

このように、自らは強力で、市場の期待も大きいが、先天的な条件に欠けるビットコインにとって、拡張はエコシステム爆発の必須条件なのである。技術よりもニーズに注目する今の時代、ビットコインの強みと弱みを踏まえ、ニーズから逆算してソリューションを考えることで、ビットコイン拡張プロトコルは独自の「変えるべき点」と「守るべき点」の構築理念を形成しつつある。

ビットコインの制限に対応して、拡張プロトコルは以下の変化を目指している：

ビットコイン拡張プロトコルの主な目的の一つは、ユーザーの取引体験の向上、つまり効率の改善とコストの削減である。

さらに、ビットコイン拡張プロトコルは、ビットコインにチューリング完全なスマートコントラクト機能を実現することを目指している。これにより、開発者はビットコインエコシステム上で複雑なロジックを持つアプリケーションを構築できるようになる。この機能の実現により、ビットコインは単なる価値移転にとどまらず、分散型金融（DeFi）アプリケーションや自動化されたコントラクト実行など、多様な金融商品・サービスをサポートできるようになり、利用シーンが大幅に広がり、より多くの開発者とユーザーを惹きつけるだろう。

もう一つ重要な目標は、ビットコインと他のブロックチェーンおよびエコシステム間の相互運用性を高めることである。孤立した状態を打破し、異なるブロックチェーン間の統合と協働を実現することで、ユーザーは異なるプラットフォーム間で資産やデータをより簡単に移動できるようになる。このような相互運用性は、ブロックチェーンエコシステム全体の連携を強化し、リソースの共有と協力を促進し、イノベーションと発展を推進する。

一方で、ビットコインの強みについては、継承・発展を目指す。

ビットコイン拡張プロトコルは、ビットコインの分散化と強固なセキュリティをより高度に継承することを追求する。これにより、セキュリティがより確実になり、ビットコインエコシステムに真の革新をもたらすことができる。単に橋をかけてビットコイン資産を他のエコシステムに移し、他のエコシステムの繁栄に貢献するだけではない。

また注目すべき点として、ビットコイン拡張プロトコルは、メインネットの変更を最小限に抑えることが望まれる。過去にビットコインエコシステムはオンチェーン拡張を試み、ブロックサイズの拡大やSegwit（隔離 Witness）などのアップグレードを行ってきた。これらは後の拡張に堅固な基盤を提供したが、オンチェーン拡張案の多くはメインネットのコードを変更するため、ある程度分散化とセキュリティを犠牲にする可能性がある。そのため、非常に慎重に扱われており、コミュニティはビットコインL1に基づくオフチェーンソリューションの構築を好む傾向にある。これにより、ビットコインの基盤を損なわず、パフォーマンス問題も解決できる。

以上のような「変えるべき点」と「守るべき点」を理解した上で、ビットコイン拡張プロトコルの評価基準も明確になった。これらの基準に基づき、現在主流のビットコイン拡張プロトコルを比較することで、読者は各種技術的アプローチの長所と短所についてより明確な理解を得られるだろう。

2. 主要なビットコイン拡張ソリューションの紹介と比較

異なる技術的アプローチに従い、現在の主要なビットコイン拡張ソリューションはおおむね以下に分類できる：

ステートチャネル
サイドチェーン
Rollup
UTXO＋クライアント検証

2.1 ステートチャネル

ステートチャネルは、ビットコイン拡張の初期試みとして最も「正統性」のあるソリューションの一つであり、その代表例がライトニングネットワークである。

定義によれば、当事者間でチャネルを構築し、その内部で多数の取引を行い、最終的な状態のみをビットコインメインチェーンに記録することで、速度の向上とコストの削減を実現する。

以下のような具体例で仕組みを説明できる：

複数の人がデポジットを出し合い、WeChatペイのグループを作成する。このグループ内での取引は手数料が低く、迅速に行われる。解散時に、すべての取引履歴が確認され、ビットコインメインチェーンに更新される。

ステートチャネルの動作原理を理解すれば、その長所と短所は明確になる。

長所としては、①メインチェーンの計算量を大幅に削減し、取引手数料の低下と効率の向上を実現する。②最終状態はビットコインメインチェーンで検証されるため、安全性がしっかり継承される。③チャネル内で無数の取引が可能であり、理論的には無限のTPSを達成できる。

短所としては、①チャネル開設には技術的・コスト的なハードルが高い。②チャネル内のユーザーとのみ取引可能であり、制限が多い。③資金を事前にロックする必要があり、流動性に影響を与える。④最も重要な点として、スマートコントラクトをサポートしていないため、ビットコインエコシステムのニーズに合わない。

画像出典：ネットワーク

2.2 サイドチェーン

サイドチェーンの概念も古くから存在しており、本質的には独立したチェーンであり、メインチェーンと並行して動作し、双方向アンカー（two-way peg）メカニズムによって接続される。

このアプローチを採用するプロジェクトは少なくない。有名な老舗プロジェクトのStacksに加え、最近急成長しているFractal Bitcoinも注目を集めている。

サイドチェーンはビットコインメインネットと独立しているため、理論的にはビットコインの技術的制約を突破し、最新の設計を取り入れてより高いパフォーマンスと優れたUXを実現できる。

しかし、まさにこの独立性ゆえに、サイドチェーンはビットコインの強固なセキュリティ基盤を十分に継承できない。その信頼性は独自のコンセンサスメカニズムに依存しており、初期段階では中央集権的な問題が大きい。現在、多くのサイドチェーンプロジェクトがこの課題に取り組み、独自のコンセンサスメカニズムを強化してビットコインのセキュリティ基盤との連携を図っている。

画像出典：ネットワーク

2.3 Rollup

多くの人がRollupといえばイーサリアムL2を思い浮かべるだろう。激戦のイーサリアムL2分野では、Rollupを採用するプロジェクトが半数以上を占めている。今回のビットコインインフラ投資ブームでも、Rollup技術は注目を集めており、B² NetworkやBitlayerなどが人気プロジェクトとして台頭している。

具体的な仕組みとしては、オフチェーンで取引を実行し、複数の取引をまとめてバッチ化し、一度にメインチェーンに投稿する。この方式により、データ可用性をメインチェーンに置き、セキュリティと分散化を継承しつつ、オンチェーンに保存するデータ量を大幅に削減できるため、ビットコインネットワークの混雑緩和と手数料の低下が期待される。

しかし、イーサリアムRollupとは異なる点がある。イーサリアムは仮想マシン（EVM）を持つため、ほとんどのRollupはイーサリアムブロックチェーンをデータ可用性層とコンセンサス層として使用できるが、ビットコインには仮想マシンがなく、L1がRollupの正当性をどう検証するのか？これがビットコインRollupプロジェクトにとっての大きな課題である。

現在、ビットコインエコシステムには主に3種類のRollupがあるが、いずれも完璧とは言えない。

OP Rollupは信頼ベースの原則に基づき、取引はデフォルトで有効と見なされるが、異議申し立て期間が設けられている。このモデルはシンプルで統合しやすく、高いスケーラビリティを実現できるが、異議期間の存在により、取引の最終確定までに遅延が生じる。

ソブリンRollupはより独立したアプローチをとり、データ可用性はメインチェーンに置くが、取引の検証と実行は独自のコンセンサスメカニズムで行う。これにより、セキュリティを共有しつつ、ビットコインスクリプトの制限を受けないが、Rollup自体のコンセンサスメカニズムに高い要求がかかる。

有効性Rollup（ZK Rollupを含む）は、暗号学的証明を利用してオフチェーン取引の正確性を検証し、同時に基礎データを漏らさない。この方法は効率とセキュリティを両立できるが、ZK証明の生成に伴う複雑さと計算負荷は依然として大きな課題である。

画像出典：ネットワーク

2.4 UTXO＋クライアント検証

多くの人にとってRollupはイーサリアム由来の「舶来品」に見えるかもしれないが、UTXO＋クライアント検証はむしろビットコインの特性に特化したカスタムソリューションと言える。

UTXO＋クライアント検証を直感的に説明するには、やや詳述する必要がある。技術的複雑さだけでなく、過去数年間で何度も最適化と進化を遂げてきた経緯もある。

ビットコインにはアカウントの概念がなく、UTXO（未使用トランザクション出力）モデルが採用されており、これが取引の中心概念であり、UTXO＋クライアント検証の設計基盤でもある。具体的には、ビットコインのUTXOに基づいてオフチェーンで帳簿計算を行い、クライアント検証によって帳簿の真正性を保証する。

このアイデアの起源は2016年にPeter Toddが提唱した「ワンタイムシール（Single-use seal）」と「クライアント側検証（Client-Side Validation）」にさかのぼり、最終的にRGBプロトコルの誕生につながった。

名前の通り、「ワンタイムシール」は電子的な封印のようなもので、メッセージが一度しか使えないことを保証する。クライアント検証は、トークン移転の検証をビットコインのコンセンサス層からオフチェーンに移し、特定の取引に関連するクライアントが検証を行うことを意味する。

RGBの核心思想は、ユーザーが自らクライアントを実行し、自分に関係する資産の変動を自ら検証することにある。つまり、受取人は送信者の送金宣言に誤りがないことを確認した上で、その送金が有効となる。この一連のプロセスはビットコインチェーン外で行われる。つまり、複雑なスマートコントラクトの計算をオフチェーンに移すことで、効率性とプライバシー保護を実現する。

では、どのようにビットコインの強固なセキュリティを継承するのか？RGBはビットコインのUTXOをシールとして使い、RGBの状態変更をUTXOの所有権と対応させる。ビットコインのUTXOが二重支出されない限り、紐づけられたRGB資産も二重支出されないため、ビットコインのセキュリティが継承される。

確かに、RGBの誕生はビットコインエコシステムにとって意義深いが、発展の初期段階では粗削りな部分が多く、RGBにはまだ多くの欠点がある。

例えば、一般ユーザーが簡易なクライアント製品を使用しても、すべての履歴取引を保持する能力やリソースはなく、取引相手に証明を提供するのが難しい。また、各クライアント（ユーザー）は自分に関係するデータのみを保管するため、他人の資産状況が見えず、クライアント間のデータ孤島問題が生じやすい。これは全体可視性とデータ透明性の欠如であり、DeFiなどのアプリケーション発展を大きく阻害する。

また、RGB取引はビットコインの拡張取引として、P2Pネットワークを通じて伝播する。ユーザー間の送金取引にはインタラクティブな操作が必要であり、これはBitcoinネットワークとは独立したP2Pネットワークに依存している。

さらに重要なのは、RGBプロトコルの仮想マシンは主にAluVMを採用しており、開発ツールや実践コードが不十分である。また、現在のRGBプロトコルには「無主契約（公共契約）」との相互作用を実現する成熟した仕組みがない。これにより、多人数間のインタラクションが困難になっている。

これらの問題が存在するため、技術力に定評のある老舗パブリックチェーンプロジェクトNervos Networkがより最適化されたソリューションを模索し、RGB++が登場した。

RGBとRGB++は名称上関連が強く、ワンタイムシールやクライアント検証といった重要な概念を共有しているが、RGB++はRGBの延長線上にあるわけではない。実際、RGB++はRGBのコードを一切使用しておらず、より正確には、RGBの概念に基づく完全な再構築であり、一連の最適化を実現している。

RGB++の核心思想は、従来ユーザーが行っていたデータ検証作業を外部に委譲し、全体で検証可能にすることにある。もちろん、ユーザー自身がクライアントを実行してRGB++のデータや関連取引を検証することも可能だ。

どこに委譲するのか？UTXOをサポートし、それを拡張してプログラマブル性を持たせたパブリックチェーンやプラットフォーム、例えばCKBやCardanoなどに委譲する。

どのように委譲するのか？ここに「同型バインディング」という重要な概念が登場する。ビットコインがメインチェーンであれば、CKBやCardanoはその影のチェーンのようなもので、これらのチェーン上の拡張UTXOをRGB資産データのコンテナとして使い、RGB資産のパラメータをコンテナに書き込むことで、メインチェーンと影チェーンをバインドし、データをブロックチェーン上で直接表示する。

CKBを例にすると、Cellは拡張UTXOの属性を持っており、ビットコインUTXOとのマッピング関係を構築できるため、CKBはRGB資産の公開データベースとオフチェーン事前決済層として機能し、RGBクライアントの役割を代替して、より信頼性の高いデータ管理とRGBコントラクトの相互作用を実現する。

こうすることで、①RGB++はビットコインの強固なセキュリティ基盤を継承し、②非インタラクティブなRGB取引、複数取引のコミットメント発行、BTC資産のクロスチェーンなしでのCKB上資産との直接相互作用などの機能により、DeFiなど新たなユースケースの解禁が可能になる。

セキュリティ、効率性、プログラマビリティの面で突出した優位性を持つRGB++は、登場以来認知のハードルは高いものの、業界内で高い評価を得ており、主流のビットコイン拡張プロトコルの一つとなった。2024年7月にRGB++がRGB++ Layerへとアップグレードを完了したことで、ビットコイン拡張は再び革新の時代を迎えた。

このアップグレードの名称を見るだけで、多くの情報が読み取れる。「プロトコル」から「Layer」への進化により、RGB++はより広範なサービス範囲、より深い統合、よりシームレスな相互作用を目指す。

当初、各国（ブロックチェーン）がそれぞれ独自のルールを持っていたが、RGB++ Layerは共通点（UTXO）を見つけ出し、それを活用してエコシステム発展の重要な要素をつなぎ合わせ、より高いレベルの「書同文・車同軌」を実現し、ビットコインエコシステムの発展のための強力な拡張インフラ層を構築しようとしている。

まず、インフラとして、RGB++ Layerは理解しやすく、広く受け入れられなければならない。RGB++ Layerは完備したネイティブAA（アカウント抽象化）ソリューションを備えており、他のパブリックチェーンのアカウント基準と良好に互換性を持つ。この特性により、重要なシナリオをサポートしやすくなるだけでなく、UXの障壁も取り除かれる。

RGB++ Layerはさらに、資産発行の統一を推進する。RGB++ LayerはERC20に似たユーザ定義トークン（UDT）やERC721に似たデジタルオブジェクト（DOB）など、さまざまなRGB++資産の発行をサポートする。また、UTXOモデルの利点により、RGB++ Layerは資産発行の新パラダイムを創造でき、同一資産を複数チェーンで同時に発行し、各チェーンで異なる比率を設定することが可能になる。これにより、異なるチェーン間の調和と統一が実現され、資産発行者に高い柔軟性を提供する。

資産発行が統一されれば、資産間の相互作用もよりスムーズになる。RGB++ Layerのノーブリッジクロスチェーン（Leap）により、UTXOチェーン上の資産はクロスチェーンブリッジなしで別のUTXOチェーンに移動できる。これにより、より高いセキュリティと相互運用性が実現され、Cardano、Dogecoin、BSV、BCHなどのUTXOチェーン上の資産がシームレスにビットコインエコシステムに統合される。

資産発行と資産相互作用の二つの関門を突破した後、RGB++ LayerはCKB-VMを通じて、ビットコインエコシステムに統一されたスマートコントラクトフレームワークと実行環境を提供し、ビットコインにさらに強力なプログラマビリティを与える。RISC-V仮想マシンをサポートする任意のプログラミング言語で、RGB++ Layer上でコントラクトを開発し、複雑なロジックを持つアプリケーションを構築できるようになる。これにより、BTCFiの爆発的成長やさらなる革新の実現が可能になる。