原作者: マラニー・オレ
原文の翻訳: Vernacular Blockchain
最近、ビットコインが7万3000ドルに達し、再び過去最高値を更新し、半減を目前に控えており、再び世間の注目を集めている。このハードウェア集約型のプルーフ・オブ・ワーク・アーキテクチャーは安全ですが、スケーラブルではありません。ネットワークは 1 秒あたり少数のトランザクションしか処理できないため、毎日のピアツーピア トランザクションには効率的ではありません。しかし、状況は変わりつつあり、私たちは新しいトークンについて話しているのではなく、まったく新しい次元、ビットコイン レイヤー 2 (L2) について話しています。
L2 はメイン チェーンをオーバーレイするネットワークであり、トランザクションのバッチを処理して、メイン チェーンの最も重要なタスクを外部に移すことで、全体のスループットを向上させることができます。
1. なぜビットコインには L2 が必要なのでしょうか?
スケーラビリティのトリレンマによれば、安全性、分散性、および高速性を同時に実現できるネットワークは存在しません。エネルギー集約型の PoW ビットコインは間違いなくすべてのブロックチェーンの中で最も安全です。 75,000 を超えるコア ノードにより、非常に分散化されています。これはトレードオフですか? 1 秒あたり 3 ～ 4 件を超えるトランザクションを処理することはできません。
ビットコインはこのように設計されており、15 年前に作成されたとき、これらの数値は適切であるように思われました。サトシ・ナカモト氏は、ネットワーク遅延、伝播時間、計算効率のバランスをとる例として、10 分ごとにブロックを生成することを推奨しました。 SegWit のアップグレードによりブロック サイズは拡張されましたが、それでも十分ではありませんでした。たとえば、イーサリアムのブロック作成時間は約 20 秒です。
ビットコインがリードしているにもかかわらず、ビットコインネットワーク上の平均取引手数料は4.96ドルで、イーサリアムの10.51ドルの2倍となっているにもかかわらず、人々は実際には毎日の送金にイーサリアムやユニスワップほどビットコインを利用していない。その結果、ビットコインの巨額の資金の多くは利用されずに眠ったままになっています。さらに、ビットコイン上のオーディナルやBRC-20などのNFTの台頭は、第1層ネットワークへの圧力を悪化させるだけであり、さらなる混雑と料金の増加につながっています。
ビットコインの現在の市場シェアは約 50% ですが、この数字は長期的には着実に減少しています。そしてその差はさらに広がる可能性が高い。イーサリアムは完全なデータシャーディング（この記事で説明しているように、真の変革をもたらす可能性があります）に急速に移行しており、ビットコインが取り残されるわけにはいきません。外部の競争は激化しており、より優れたスケーラビリティ ソリューションが求められています。
2. L2 ソリューションを理解する
L2 ソリューションは、メイン チェーンの外部でのトランザクションを容易にするために、基盤となるネットワーク上またはネットワークと並行して構築されるテクノロジーです。 L2 を実装する最も一般的な 2 つの方法は、ステート チャネルとサイドチェーンです。他の方法には、マージされたマイニング チェーンやプルーフ オブ ステーク チェーンなどがあります。
ステータスチャンネル
ステートチャネルは、オンチェーン決済とオフチェーンプロセスを組み合わせた支払いチャネルを作成するスマートコントラクトによって管理されるプロトコルです。
側鎖
サイドチェーンは代替ブロックチェーンであり、ユーザーは通常、既存のビットコインを（ラッパーコインとして）送信して参加します。サイドチェーンでは、ユーザーは好きなようにトランザクションを実行できます。サイドチェーンからメインチェーンへの転送は「推測と反論」を通じて実行され（つまり、トランザクションが主張され、時間の経過とともに徐々に確認されます）、サイドチェーンとビットコイン市場価格の1：1の比率が保証されます。
3. 主要なビットコイン L2 ソリューションを確認する
1) ライトニングネットワーク(略してLN)
ライトニング ネットワーク (LN) を使用すると、事実上手数料ゼロで高速なビットコイン送金が可能になります。これは、マルチ署名トランザクションとタイムロックを使用して、送信者と受信者の間に支払いチャネルを確立することで機能します。支払いチャネルは基本的に、特定の個人グループ間のオフチェーン取引のために資金が保管される金庫です。
LN 上のトランザクションは、ノード間のチャネルを「ジャンプ」して宛先に到達します。これを実現するために、Tor リレーと同様のオニオン ルーティングを使用します。したがって、LN は高度な匿名性を提供します。
歴史的背景
重要な点は、LN はビットコイン コミュニティ内で長年にわたるサポートを受けているということです。サトシ・ナカモトは高頻度取引にチャネルを使用するというアイデアを伝え、その後、マイク・ハーンがそのアイデアをさらに発展させました。 2016 年にホワイトペーパーが公開され、Scaling Bitcoin Milan カンファレンスで数十人の開発者が LN の方向性について合意に達しました。 2017 年に、LN の立ち上げ前の最後のマイルストーンとして Segwit が実装されました。
ライトニングネットワークの制限事項
理論上、LN は 1 秒あたり数百万件のトランザクションを処理できますが、LN の採用はまだこのレベルに達していません。 LN の合計ロック値は次のとおりです。
LN では手数料がほぼゼロであるため、ノードには実行を続けるインセンティブがあまりありません。ノードがオフラインになる可能性があり、チャネルが一方的に閉じられる可能性があり、セキュリティ上のリスクがあり、大規模なトランザクションは現実的ではありません。さらに、ビットコインの価格変動は、ほとんどの人がBTCをLNチャネルに長期間保持せず、前後に移動させることを意味します（各チャネルの作成には個別のオンチェーントランザクションが必要です）。
全体として、ライトニング ネットワークは、主に設計と運用上の課題により、ビットコインのスケーラビリティに対する究極のソリューションとして浮上していません。多くの人は、それが時代遅れのソリューションであるとさえ考えています。デフォルトではスマート コントラクトはありません (RGB プロジェクトは、LN を通じてビットコインにスマート コントラクトを導入することに取り組んでいます)。しかし、これはおそらく現在利用可能な最良のビットコイン第 2 層ソリューション、または少なくとも最も広く使用されているソリューションです。
2）Liquid Network
Liquid Network は最大の L2 ビットコイン サイドチェーンであり、TVL は 2 億 6,000 万ドルです。 2018年にBlockstreamによって発売されました。ブロックの作成には 1 ～ 2 分かかりますが、スピードは高い集中力を犠牲にします。実際、このサイドチェーンは、さまざまな信頼できる当事者、主に取引プラットフォームやマーケットメーカーなどの企業にビットコイン決済メカニズムを提供します。 L-BTCと呼ばれるビットコインをカプセル化したコインを通貨として使用し、プライベートチェーンとして運営されています。 Liquid ネットワークの核心はブリッジに似ており、ビットコインごとに 1 つの L-BTC があります。
液体ネットワークの限界
Liquid Network は十分に分散化されていないため、実際にはスケーラビリティのトリレンマを解決しません。 TVL 内の 3,836 ビットコインのうち、99.5% または 3,817 ビットコインが 1 つのアドレス bc 1 …ff 4 aj 4 に保管されています。このレベルの集中化は、フェデレーションとしての設計によるものです。 Liquid に対する率直な批判は、メンバーが約 60 人しかいないため、仮想通貨の目的にやや反するということです。
全体として、リキッド ネットワークは個人投資家にはあまり適しておらず、取引相手からの高いレベルの信頼が必要です。それにもかかわらず、Liquidは、チェーン内のさまざまな資産をいつでも交換（つまり、AQUAウォレット経由）またはトークン化できるようにすることで、日常のユーザーを引きつけたいと考えています。
3）Rootstock（RSK）
Rootstock は、TVL に 2,721 ビットコインを含むもう 1 つのビットコイン サイドチェーンです。 RSK に送信されるビットコインごとに、RSK は RBTC と呼ばれるトークンを発行し、1:1 のペッグを維持します。 Liquid との主な違いは、RSK がスマート コントラクトに焦点を当てていることです。ブロックチェーンがEVMと互換性があるという事実は、一般的なDeFiアプリケーション（借入、ステーキングなど）をホストできることを意味します。最新のホワイトペーパーによると、新しいブロックは 30 秒で生成できるとのことで、Rootstock はエコシステムを成長させるためにユーザー、開発者、マイナーに焦点を当てた包括的なアプローチを採用しています。その強みの 1 つは、ユーザーフレンドリーなデザインと、数十のウォレット/dApp のサポートにより、RBTC-BTC のスワップが簡単になることです。開発者には250万ドルの助成金を提供している。 RSK は、既存のビットコインマイナーにとって、簡単に実現できる成果として自らを位置づけています。特に、マイナーは同じインフラストラクチャを活用して、マージマイニングと呼ばれるプロセスで高額の報酬を獲得できます。 2023 年に Uniswap は RSK に拡大しました。
台木の限界
ルートネットは 10 年近く前に発表されて以来、（最も人気のある 2 層ソリューションの 1 つであるにもかかわらず）まだ大衆を征服していません。世間の受け入れはさておき、イーサリアムスマートコントラクトを導入すると、RBTC所有者はBTCを保有するだけの場合よりもハッカーに対して脆弱になると主張することもできるだろう。ルートネットにデプロイするプロジェクトは、スマート コントラクトにサードパーティの監査可能な脆弱性が含まれていないことを確認する必要があります。さらに、データに簡単にアクセスできないため、ネットワークの分散化の程度は不明のままです。ルートネットは連合として設立されたことを忘れないでください。したがって、セキュリティを確保するために中央のエスクロー機関に依存しています。
4）Stacks Network（STX）
Stacks は、TVL が 1 億 5,500 万ドルのビットコインの第 2 層サイドチェーンです。 Proof of Transfer (PoX) コンセンサスメカニズムを採用し、通貨としてローカル STXToken を使用します。 PoXメカニズムを有効にするためにはステーキングが不可欠です。 STX 保有者はトークンをステークし、BTC で報酬を獲得します。 RSK と同様に、Stacks はスマート コントラクトのサポートを提供しますが、プログラミング言語として Clarity を使用します。その強みの 1 つは、数十のアプリやツールと活発な開発者コミュニティを含むかなり完全なエコシステムです。さらに、STX は世界で最も価値のある仮想通貨のトップ 25 にランクされています。
ステーキングは PoX をどのようにサポートしますか?
Proof of Transfer (PoX) メカニズムは、ネットワークの安定性に依存して有効になります。マイナーは報酬サイクルを開始するための「準備フェーズ」中に PoX アンカー ブロックを確認します。アンカー ブロックの選択によって PoX 報酬セットが決まりますが、マイナーはアンカー ブロックから派生するブロックをマイニングするために、アンカー ブロックをチェーン状態にする必要があります。 PoX アンカー ブロックが失われた場合、SIP-007 で概説されている回復手順では、マイナーが PoB (Proof of Burn) を介してチェーンをマイニングし、チェーンを「バイパス」します。システム設計は、ステーキングを奨励することでこの問題を解決し、それによってマイナーが不足しているブロックが本当に利用できないのか、単に伝播されないのかを判断できるようにします。
スタックの制限
マイナーは、重み付けされた暗号選択を使用した暗号順序付けによってブロックを追加することを競います。ランキングは、暗号を使用して参加者を選択する分散型の方法であり、コンセンサスを得るために重要です。
現在のモデルでは、ブロックの生成レートがビットコインのレートに関連付けられているため、ビットコインのブロックやスタックのフォークが遅いとオンチェーンのアプリケーションが中断され、トランザクション確認に最大 10 ～ 30 分の遅延が発生する可能性があります。マイクロブロックでは、次の注文まで確認に不確実性があり、孤立したトランザクションが発生するため、トランザクション時間を短縮することはできません。さらに、Stacks フォークは Bitcoin フォークとは何の関係もないため、安価な再編成が可能であり、さらに接続が不十分なマイナーが他者のブロック送信を除外することでソート結果を操作します。幸いなことに、Stacks はこれらの問題を十分に認識しており、nakamoto アップグレードおよび関連する SIP でそれらの問題に対処しています。
ナカモトは何を提供しますか?
ナカモト氏が提案した大きな変更は、ブロックの生成を暗号による順序付けから切り離すことで、トランザクションの確認時間を数秒に短縮することです。トランザクションが確認された後、スタックは独立してフォークしなくなり、トランザクションの取り消しを確実にすることは、ビットコインのトランザクションを取り消すのと同じくらい困難になります。さらに、ソートアルゴリズムの変更により、ビットコインマイナーがスタックマイナーとしての利点を得ることができなくなります。これらの変更には、スタックスの期間変更をビットコインブロックの到着から切り離すこと、各ステークにナカモトスタックスの各ブロックの検証と署名に協力することを義務付けること、レビューのためにブロックの提出にペナルティを与えるビットコインMEVソリューションの採用が含まれます。
全体的に見て、nakamoto のアップグレードにより、Stacks L2 はトランザクション スループットの向上と 100% のトランザクション ファイナリティを達成したいと考えています。これは、スタックを可能な限り最も洗練された L2 ソリューションに引き上げる可能性がある有望な開発です。
4. ビットコイン L2 ソリューションの比較
スタック、ライトニング ネットワーク、リキッド、RSK は、L2 の「ビッグ 4」と総称されます。彼らは最も長くゲームに参加しているため、最も広く採用されています。さらに新しい L2 には、Babylon、MintLayer、Ark、Botanix、RGB などがあります。特に、RGB はライトニング ネットワークがスマート コントラクトをサポートできるように取り組んでいます。
5. ビットコイン L2 の制限
ほとんどのビットコイン レイヤ 2 ソリューションは、特に Polygon、ZKSync などの他の L2 ソリューションと比較すると、まだ開発の初期段階にあります。多くのサイドチャネルは十分に分散化されていませんが、共同開発されており、中央のエスクローに依存しています。
現在のビットコイン L2 ソリューションで同様のトリレンマを実際に解決できるものはありません。常にトレードオフが存在します。
ライトニング ネットワークはオープンであり、新しいトークンは導入されませんが、グローバル仮想マシンがありません。 Liquid は新しいトークンを導入せず、グローバル仮想マシンを備えていますが、フェデレーテッド組織です。スタックはオープンであり、グローバル仮想マシンをサポートしていますが、新しいトークンが導入されています。
ビットコイン L2 開発の複雑な状況では、厳格なテストと徹底的なコード レビューが非常に重要です。 Hacken の L1/L2 監査チームを通じて、業界をリードする専門知識を得ることができます。このチームは、分散台帳ルールをレビューし、脆弱性に関する詳細な調査を実施し、アーキテクチャと既知の脅威を分析します。 Hacken のブロックチェーン プロトコル監査でビットコイン レイヤー 2 ソリューションを保護します。
さらに、現在のテクノロジーの採用も不足しています。ビットコイン L2 ソリューションはビットコイン取引のほんの一部しか処理しませんが、アナリストはこのシェアが将来 25% に増加する可能性があると考えています。
6 結論
全体として、ビットコイン L2 ソリューションは、ビットコイン ネットワークの可能性を引き出すために不可欠です。ビットコインの多額の資金は非効率的に、主に価値の保存として使用されています。トラストレス金融システムになるためには、メインネット上またはメインネットとともに構築されたテクノロジーを活用する必要があります。
このようにして、最初のレイヤーは非常に高いセキュリティと分散化を維持できる一方で、ビットコイン L2 ソリューションは、より広範囲のビットコイン ネイティブ トランザクションと Web3 アプリケーションに、高速でスケーラブルなビットコイン トランザクションとスマート コントラクトを提供できます。
現在、オフチェーン ライトニング ネットワークは最も人気のある分散型 L2 ソリューションであり、高速かつ安価ですが、単純なトランザクションに限定されています。サイドチェーン ソリューションは、スマート コントラクトのサポートに関してより多くの機能を提供しますが、分散性は低くなります。特に、Stacks (STX) は究極のビットコイン L2 ソリューションとなる可能性を秘めています。
