原作者: グリマー@Glimmerllx, William, Hankester @0x Hankester
メンター: Jademont、Elaine、Bill @Waterdrip Capital
最初のレベルのタイトル
BTC に関する技術概要
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画像の説明https://www 3.ntu.edu.sg/home/ehchua/programming/blockchain/bitcoin.html
BTC簿記ワークフローの画像ソース:https://hackernoon.com/exploring-the-feasibility-of-transitioning-btc-from-pow-to-pos
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単一アカウントの UTXO 図、画像ソース:https://docs.safepal.io/blockchain-tutorials/utxo-what-is-it-and-how-to-use-it
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BTC アカウントの秘密鍵と公開鍵の署名と検証、画像出典: ナカモト、サトシ。"Bitcoin whitepaper."
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最初のレベルのタイトルhttps://www.ledger.com/academy/blockchain/what-is-proof-of-work
BTCの現状と課題
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BTC 時価総額比率、出典:https://www.coinglass.com/zh/pro/i/MarketCap
BTCは、その先駆的地位と高い安全性により長らくユーザーに求められてきましたが、仮想通貨ユーザーの増加に伴い、手数料の安さ、利便性、即時性、プライバシー保護などのユーザーの要求を満たすことが難しくなってきています。暗号通貨システムの多様な資産、そして多様なアプリケーションに対する需要の高まり。長期的には、仮想通貨の市場価値全体に対する BTC の市場価値の比率は徐々に低下しています。イーサリアムの豊かな生態系、ソラナの低い手数料と高いTPS（1秒当たりのトランザクション数）、および独自の利点を持つ他のパブリックチェーンと比較すると、BTCには人気とセキュリティ以外に核となる競争力がないようで、次のような問題に直面しています。
トランザクション速度が遅く、確認時間が長く、不便です。BTC の各ブロックの容量は 1 M、各トランザクションのデータは約 250 B であるため、各ブロックには最大 4000 のトランザクションが含まれます。 10分の予想ブロック時間に基づくと、BTCのTPSはわずか約7です。 BTC でのトランザクションは信頼できる確認が行われるまで 6 ブロック待つ必要があり、最終確認には約 1 時間かかります。さらに、BTC での送金は一度にすべての残高のみを送金できるため、変更するには自分のアドレスに送金を申告する必要があり、そうしないとマイナーに報酬が与えられます。これでは、取引の利便性や即時性を求めるユーザーのニーズを満たすことができません。
高い取引手数料: ユーザーが BTC を使用して取引を行う場合、採掘者に取引をまとめてもらうために手数料を支払う必要があり、手数料が高くなるほど、取引の確認は速くなります。取引が混雑すると手数料はさらに高額となり、2021年には60ドル以上に達する見通しだ。 2020 年 5 月 14 日から 2023 年 5 月 15 日まで、ビットコイン取引手数料は平均 4.66 ドルかかります。この手数料コストにより、多くのユーザーが BTC を使用することができなくなります。
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最初のレベルのタイトルhttps://bitinfocharts.com/zh/comparison/bitcoin-transactionfees.html#3 y
BTC の耐性とレイヤー 2 ソリューションの改善
技術的な難易度:BTC が直面する問題は、古い技術的ソリューションが現在のニーズに対応できないことに起因しており、BTC を直接微調整したとしても問題を完全に解決することはできず、代わりに新たな問題が派生します。 BTCが拡大され、各ブロックが1Mから100Mに増加し、TPSが700に増加すると、毎年5T近くの新しい台帳データが発生し、ノードの運用のしきい値が増加し、程度に影響を及ぼします。システムの分散化が進み、システムのリスクが増大します。台帳データのサイズを考慮しなくても、インターネット帯域幅の中央値 13 Mbps、ブロック内の各トランザクションのサイズ 250 B に基づいて計算すると、BTC の TPS 上限は 13 Mbps/8 Mb/250 B ≈ 6815 となります。 、Polkadot、Solana、および数万、さらには数十万の TPS 競合をサポートできるその他のパブリック チェーンでは使用できません。ビットコインキャッシュ（BCH）はBTCのブロックサイズを拡大し、BTCのブロックサイズを大きくしますが、BCHクライアントエラーが多発し、フルノードの運用コストが増加し、集中化リスクをもたらします。 2019 年、BCH コードの脆弱性を悪用した攻撃者に対抗するために、BCH マイニング プールはトランザクション データを変更する 51% 攻撃を開始しました。
コミュニティの抵抗:BTC コミュニティはセキュリティとスケーラビリティの間でセキュリティを優先します。 BTC コアの開発者は技術的なリスクを警戒しているため、BTC を直接拡張するという提案には非常に保守的です。最も簡単な拡張は、BTC の各ブロックのサイズを増やすことです。右BTCブロックサイズを増やす提案画像の説明
画像の説明https://www.blocktempo.com/forks-history-5 years-review/
BCH ネットワークの総計算能力履歴、画像ソース:https://explorer.btc.com/zh-CN/bch/insights-hashrate
レイヤ 2 ソリューション:最初のレベルのタイトル
BTC第2層の目標と開発経緯
BTCレイヤー2とは、ビットコイン（BTC）の第2層拡張技術のことで、ビットコインの取引速度の高速化、手数料の削減、スケーラビリティの向上など、BTCが抱える一連の課題を解決することを目的とした技術です。
レイヤ 2 の開発目標:
トランザクション速度の向上:レイヤー2は、トランザクション処理方法を最適化し、チェーン下のトランザクションをバッチ処理し、最新のテクノロジーを使用してチェーン下の各トランザクションを同期および検証することで、ビットコインのトランザクション速度の向上を図り、ビットコインの応用と適用をグローバルに拡大します。 。
取引コストを削減します。レイヤ 2 は、BTC チェーンの下でトランザクションをバッチ処理し、トランザクションが完了した後の最終状態のみを BTC に書き込みます。中間トランザクションと最終状態と初期状態の状態はチェーンの下に存在し、BTC 上で同期されないため、取引手数料も軽減され、ビットコインの基盤となるブロックチェーンへの負担も軽減されます。
スケーラビリティの向上:レイヤ 2 テクノロジーの導入は、ビットコインの基盤となるブロックチェーンのスケーラビリティの問題を軽減し、将来のトランザクション量の増加に対応できるようにすることを目的としています。
近年、レイヤー 2 は暗号通貨業界で最も重要な投資テーマの 1 つとなっていますが、ほとんどのシナリオでは特にイーサリアムのレイヤー 2 拡張計画を指しますが、BTC の拡張計画はイーサリアムの拡張提案よりもはるかに早いものです。 Vitalik Buterin が提案した BTC の改善案が拒否された後に作成されました。
2012 年に、2 つのチェーン間で資産をシームレスに転送できるようにする双方向ペグから派生したペグ サイドチェーンの概念が最初に提案されました。この提案は、後のサイドチェーン技術の基礎を築きました。
2014 年に Blockstream が設立され、ビットコインのスケーラビリティを向上させるサイドチェーン技術の研究開発を開始しました。
2015 年に Lightning Network ホワイト ペーパーがリリースされ、Tadge Dryja と Joseph Poon がホワイト ペーパーの著者でした。ライトニングネットワークは小規模なトランザクションをメインチェーンから分離するソリューションで、双方向の決済チャネルを構築することで中間トランザクションをブロックチェーン上に記録する必要がなくなり、最終状態のみをBTCに記録するだけで済みます。
BTC の設計は比較的単純であり、柔軟性や拡張性が低いため、初期の BTC レイヤー 2 スキームをビットコインに埋め込むことは困難であり、大きな影響を引き起こしていません。
2017 年までに SegWit (Segregated Witness) がアップグレードおよび有効化され、ビットコイン ブロックチェーンにおけるトランザクションの可塑性の問題が解決され、レイヤー 2 テクノロジーの開発が可能になりました。
2018 年以降、開発者は徐々に Lightning Network ノードの導入を開始し、一定のユーザーとサポートを獲得しています。によるとwww.bitcoinvisuals.com統計によると、2023 年 6 月 4 日の時点で、ライトニング ネットワークのノード数は 18,000 を超え、対応できる支払いチャネルの数は 70,000 以上、ネットワーク容量は 5,000 ビットコイン以上、価値は 5,000 ビットコインを超えています。 1億米ドル。
ライトニングネットワーク
ライトニングネットワーク
ライトニング ネットワークは、2015 年に Joseph Poon と Thaddeus Dryja によってホワイト ペーパーで初めて提案されました。ライトニングネットワークは、マイクロペイメントチャネルテクノロジーを使用して、ビットコインブロックチェーンの外部に多数のトランザクションを配置し、確認のために主要なリンクのみをチェーンに配置します。取引プロセスは、取引が必要なユーザーがオフライン取引用のルームを開き、ルームに入室するときに通貨を担保にして手形を取得し、新しい紙幣を使用して双方の担保通貨を分配します。取引が完了し、部屋がなくなったら取引が決済されます。最新の紙幣償還通貨。
ライトニングネットワークに関する技術概要
安全で信頼性の高いマイクロペイメントチャネルを構築するために、ライトニングネットワークはキーテクノロジーとしてRecoverable Sequence Maturity Contract（RSMC）とTime Lock Contract（Hashed Timelock Contract、HTLC）を採用しています。
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ライトニングネットワークのトランザクションプロセス、画像ソース:https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp? tp=&arnumber= 8962150
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ライトニングネットワークの支払いチャネルとルーティング、画像ソース:https://cypherpunks-core.github.io/bitcoinbook/ch 12.html
ただし、初期の Lightning Network には次の問題がありました。
各トランザクションには 2 つの当事者が操作する必要があります。チャネルでは、各トランザクションは双方の署名を確認する必要があり、一方的な転送はできません。
トランザクションの双方の間でゲームが必要です。A と B がトランザクションを実行し、A が古いトランザクション結果を使用して出金を開始する場合、B は 1000 ブロック以内の反論としてトランザクション結果の最新バージョンを送信することしかできません。そうでない場合、A の撤退が有効になります
チャネル状態管理: ユーザーは、チャネルの状態を動的に同期してバックアップする必要があります。そうしないと、古い状態が送信された場合、取引相手が不正な反論を開始し、請求を要求し、チャネル内のすべての資産を取得する可能性があります。
実際、ライトニングネットワークの初期バージョンでは、前述の問題のため、ユーザーはフルノードウォレットを実行するか、完全に保管されたウォレットを使用する必要がありました。フルノードウォレットでは、ユーザーが一時的な秘密鍵とチャネルステータスを手動で管理する必要があり、トランザクションエクスペリエンスは良好ではありません。エルサルバドルで使われているChivoのようなフルマネージドウォレットは利用の敷居が低く、カストディアンが自動的にユーザーに代わって動作しますが、カストディアンがユーザーアカウントの秘密鍵を管理しており、セキュリティが懸念されています。 。開発者がライトニングネットワークの開発を続けるにつれて、上記の問題は徐々に解決され、OmniBOLT やそのチームによって開発された OBAndroid ライトニングネットワークウォレットなど、より完全なライトニングネットワークとサポート機能が開発されました。
OmniBOLT画像の説明
OmniBOLT プロトコル アーキテクチャ、画像ソース:https://omnilaboratory.github.io/obd/#/
OBAndroid画像の説明
最初のレベルのタイトルhttps://github.com/omnilaboratory/OBAndroid
その他のBTCレイヤー2プロジェクト
ライトニング ネットワーク以外にも、次のような他の BTC レイヤー 2 プロジェクトが開発中です。
SyscoinによるSYSLab画像の説明
Syscoin のロードマップ、出典:https://syscoin.org/news/syscoin-roadmap-2022
RGB画像の説明
画像の説明https://medium.com/@FedericoTenga/understanding-rgb-protocol-7dc7819d3059
最初のレベルのタイトルhttps://www.rgbfaq.com/glossary/aluvm
BTC レイヤー 2 の概要と展望
ビットコインは世界で最も早く、最も安全で、最もよく知られ、最も価値のあるブロックチェーン ネットワークですが、その生態学的発展は深まり続けています。たとえば、最大の第 2 層ネットワークであるライトニング ネットワークのチャネル容量は増加し続けており、タップルートのアップグレードによりビットコインの効率とプライバシーが向上し、Taro プロトコルによりステーブルコイン支払いとオンチェーン ネイティブ NFT がライトニング ネットワークに導入されています。ただし、イーサリアムチェーン上のビットコインの数と比較して、ライトニングネットワークのビットコイン容量は相対的に低く、フルノードのデータ同期とチャネル状態管理のため、ライトニングネットワークの使用閾値は高く、ユーザー規模はイーサリアムほどではありませんが、この現状は大きな成長の可能性を示している可能性があります。ライトニングネットワーク関連のエコロジーのさらなる発展に伴い、OmniBOLT や OBAndroid ウォレットなどのライトニングネットワークプロトコルの改良版の継続的な開発が行われます。利用の敷居を低くすることで、最終的にライトニングネットワークは安全性と拡張性が向上し、その信頼性と使いやすさでユーザーに受け入れられ、BTCの市場価値がさらに高まる可能性があります。
同時に、自然なプライバシー保護を備えたRGBスキームやイーサリアムエコシステムと互換性のあるSyscoinなど、他のレイヤー2プロジェクトの開発にも注意を払う必要があります。これらのプロジェクトはライトニング ネットワークほど有名ではありませんが、BTC が直面する問題を解決することもでき、他のソリューションにはない利点があります。しかし、イーサリアムの第 2 層拡張プロジェクトと比較すると、これらのプロジェクトは十分に知られておらず、投資も少なく、ライトニング ネットワークのような BTC コア開発チームのサポートも受けていません。 Syscoin のロールアップ ソリューションなどの拡張機能の実装は、イーサリアムよりも後になる可能性があります。レイヤ 2 のエコロジーに関して言えば、イーサリアムのエコロジーの方が好循環が良く、投資家に好まれているようです。
将来的には、ビットコインエコシステムの拡大が加速する可能性があります。 Lightning Network インフラストラクチャが改善され、ますます注目を集めているため、OmniBOLT や RGB などの Lightning Network ベースのプロジェクトはその恩恵を受け、より良い開発基盤、より多くのユーザー、さらに多くの投資を獲得できます。また、Syscoin などのイーサリアムと互換性のある BTC レイヤー 2 プロジェクトも、イーサリアムの第 2 レイヤー エコシステムの急速な発展の恩恵を受け、そのロードマップの進捗を加速します。さらに、BTC 拡張スキームに関する議論は止まらず、2022 年に John Light によって提案されたビットコインベースの zk-rollups 2 層ネットワークは、分散型の性質を維持しながら、より多くの機能、より高いスケーラビリティ、およびより優れたプライバシーをもたらす可能性があります。元Twitter CEOのジャック・ドーシー氏が率いる同社はライトニングネットワークの流動性向上を推進しており、これは決済、DeFi、NFTなどでビットコインエコシステムの人気が高まることを意味する可能性がある。分野外でカバーする新たな道を切り開くより多くのユーザーを。
[ 1 ] Nakamoto, Satoshi. "Bitcoin whitepaper." URL: https://bitcoin. org/bitcoin. pdf-(: 17.07. 2019) ( 2008).
[ 2 ] Poon, Joseph, and Thaddeus Dryja. "The bitcoin lightning network: Scalable off-chain instant payments." ( 2016).
[ 3 ] “Lightning Network Client Architectures.” URL: https://bolt.fun/guide/architecture
[ 4 ] Lin, Jian-Hong, et al. "Lightning network: a second path towards centralisation of the bitcoin economy." New Journal of Physics 22.8 ( 2020): 083022.
[5] BTC ブロック サイズの増加に関する議論:https://bitcoin-development.narkive.com/3 MPEfZHu/elopment-block-size-increase
