ビットコインは常に仮想通貨の中心にありました。しかし、設計上、秒間の取引数に制限があるため、取引時間が遅くなり、特に需要が高い時期には手数料が高くなります。

このスケーラビリティの問題は、ブロック報酬が定期的に半減することでさらに悪化し、マイナーのインセンティブが低下し、取引手数料が高くなる可能性があります。

ビットコインは、急速に拡大するDeFiエコシステムの成長する需要に応えるためにどのように進化させることができるのでしょうか、その核となる原則を犠牲にすることなく？ここで、ビットコインのL2が登場します。

ビットコインL2の世界に飛び込んで探検しましょう。

なぜBitcoin上のL2sか？

ビットコインにはすでに多くの高速チェーンやエコシステムがあり、デフィの活動をうまく処理しているように見えるので、なぜL2が必要なのか疑問に思うかもしれません。

この質問に答えるためには、ビットコインの現在の制限、歴史的な文脈、および暗号空間にもたらすユニークな価値を理解する必要があります。

ビットコインの主な制限:

1. スケーラビリティ：ビットコインは、10分のブロック時間と1 MBのブロックサイズにより、約7〜10トランザクション/秒（TPS）しか処理できません。このスループットはグローバル通貨には不十分です。その結果、需要が高い時には、マイナーがより高い手数料のトランザクションに優先しているため、ユーザーは遅延と増加した手数料を経験します。
2. 限られたプログラム可能性：Bitcoinのスクリプト言語は意図的に制限されており、複雑な操作やスマートコントラクトが制限されています。

これらの制限は、ビットコインの初期から認識されています。2009年のローンチ直後、開発者たちはビットコインネットワークの上にアプリケーションとレイヤーを構築するための取り組みを開始しました。初期の例として、トランザクションのスループットを改善するためにビットコインのフォークとして作成されたLitecoinがあります。これらの試みは、ビットコイン自体のスケーリングソリューションの必要性を浮き彫りにしました。

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これらの課題に加えて、ビットコインのハーフィングメカニズムがあります。4年ごとに、マイナーへのブロック報酬が半減されることがあり、それによって次のようなことが起こる可能性があります:

• セキュリティの低下:マイニングを継続する余裕のあるマイナーが少なくなり、ネットワーク全体のセキュリティが低下します。
• 中央集権化の可能性:低コストの大規模なマイナーのみが生き残ることができ、より中央集権的なマイナーのセットにつながります。
• 取引手数料の増加：ビットコインの価格が低い報酬を補う程に上昇しない場合、マイナーは優先手数料の高い取引に優先する可能性があり、結果として全ての取引のコストが増加します。

これがL2の出番であり、ビットコインの制限に対抗するためのいくつかの利点を提供します。

1. トランザクションのスループットが増加しました：L2はオフチェーンで1秒あたり数百件の取引を処理できます。
2. 手数料の削減：L2は、トランザクションをバッチ処理し、メインチェーン上のグループで決済することにより、トランザクションごとのコストを大幅に削減します。
3. プログラマビリティの導入:L2は、ビットコインの基本レイヤーを変更することなくスマートコントラクト機能を有効にします。
4. 確認の迅速化:L2取引はほぼ瞬時に行われ、メインチェーンでの最終決済は後で行われます。

しかし、他のチェーンが高速性とプログラマビリティをネイティブに提供しているのに、なぜビットコイン上に構築するのでしょうか?

ビットコインとイーサリアムはどちらも、成長するユーザーベースからの高い需要に直面しています。イーサリアムはほとんどのDeFiおよびNFTアプリをサポートしていますが、ビットコインは主に価値の移転に焦点を当てています。この違いは、L2ソリューションが各チェーンに実装される方法に影響を与えます。

ビットコインのL2sは、イーサリアムのL2sとは異なる方法で機能します。ビットコインのL2sとイーサリアムのL2sの根本的な違いは、それらの主な焦点とユースケースにあります。

• BitcoinのL2は、主に単純なバリュートランスファーやマイクロペイメントのスケーラビリティと効率性を向上させることを目的としています。スケーラビリティの向上に加えて、BitcoinのL2プロジェクトは、Bitcoinネットワークにプログラマビリティを導入することも目指しています。Bitcoinはネイティブで仮想マシンをサポートしていませんが、L2のソリューションは仮想マシンを実行する実行レイヤーを開発しています。これにより、Bitcoinに間接的なスマートコントラクト機能が追加され、より多くのアプリケーションをサポートすることができます。
• Ethereum L2は、スマートコントラクトやアプリに関わる複雑な計算や相互作用をスケーリングするために設計されています。ここでの目標は、オフチェーンでの取引の大量処理を行いながら、Ethereumメインチェーンを通じてセキュリティを確保することです。

Bitcoin上での構築の利点には、次のようなものがあります:

• 十分に活用されていないビットコインの価値を捉える:ビットコインの供給量のかなりの部分がウォレットでアイドル状態になっています。プログラム可能なL2は、この休眠中の資本を活性化し、ビットコインエコシステム全体の採用と流動性を高めることができます。
• ビットコインの流動性とブランドの活用:ビットコインは暗号資産の中で最も深い流動性を持ち、時価総額は1兆ドルを超えています。これにより、アプリケーションは膨大な資本プールと確立されたユーザーベースを活用できます。
• ビットコインのセキュリティを受け継ぐ：ビットコインの高いハッシュレートと分散型ネットワークは、最も安全なブロックチェーンの1つとされています。L2ソリューションは、この堅牢なセキュリティモデルを活用することができます。

L2はビットコインのエコシステムを単なる価値保存手段以上に拡大するのに役立つ一方、現在はネイティブな検証の欠如により、そのコアのセキュリティと分散化を損なっており、新たなセキュリティの前提を導入しています。これらの課題にもかかわらず、L2はビットコインがより動的かつプログラム可能なエコシステムになる道を提供し、その重要な特性であるセキュリティと検閲への抵抗を維持することを目指しています。

Bitcoin L2sの舞台裏

さらに深く掘り下げる前に、ロールアップと L2 の違いを明確にしましょう: ロールアップはトランザクションのバッチ処理とスケーリングを目的として設計されていますが、L2 はスケーラビリティと効率の向上を目的とした幅広いソリューションで構成されています。

要約：すべてのL2はRollupですが、すべてのRollupはL2ではありません。

Rollupsはトランザクションを効率的にバッチ処理しスケーリングするために設計されています。L2は、Rollupsを含むだけでなく、さまざまな機能を提供します。これにはスマートコントラクト機能、ネイティブトークン、そして時には別の検証メカニズムが含まれる場合もあります。要するに、L2はRollupに追加機能が備わったものと考えることができます。

それを念頭に置いて、さまざまな種類のビットコインL2がどのように機能するかを理解しましょう。

ステートチャネル

ステートチャネルを使用すると、当事者は複数のオフチェーン取引を行うことができます。チャネルは、両当事者が資金を提供するマルチシグネチャアドレスをメインチェーン上に作成することで開かれます。その後、オフチェーンで取引を行うことができ、オープニングトランザクションとクロージングトランザクションのみがメインチェーンに記録されるため、プロセスは迅速かつ費用効果的に行われます。

取引当事者が取引を終了することを決定した場合、オフチェーン取引をすべて1つの最終取引に統合し、ビットコインメインネットに記録します。これにより、多数の小額取引がネットワークを混雑させることがなくなります。

新しい参加者が参加したい場合、新しいステートチャネルが開かれます。このセットアップにより、トランザクションの状態の更新には、関与するすべての当事者の同意が必要となり、単一の当事者が悪意のある状態の更新を行うことを防ぎます。

ステートチャネルの動作方法：

• アリスとボブはビットコインチェーン上でマルチサインアドレスを作成します。
• このアドレスにビットコインを入金してください。
• このセットアップトランザクションはブロックチェーンに記録されます。
• 彼らは共有の貸借対照表をプライベートに更新することで取引を行います。
• それぞれの取引は両方によって署名されますが、チェーンにブロードキャストされません。
• 各取引後の新しい残高は、両当事者によって署名され、証拠として扱われます。
• これらの元帳の更新はオフチェーンで行われます。
• 完了すると、最終的なバランスが合意されます。
• 彼らはこの最終残高を反映したクロージングトランザクションを作成し署名します。
• この最終状態はチェーンにブロードキャストされます。
• ビットコインチェーンは最終取引を検証し記録します。

メインチェーンでは開始と終了のトランザクションのみが記録されるため、プロセスが効率的に行われます。ステートチャネルを使用すると、オフチェーンで複数の高速かつ安価なトランザクションが可能であり、ブロックチェーンには初期状態と最終状態のみが記録され、負荷が軽減され効率が向上します。

ビットコイン上の状態チャネルの素晴らしい例はライトニングネットワーク、ユーザーは双方向の支払いチャネルを作成できるため、混雑を大幅に軽減します。

サイドチェーン

サイドチェーンは、メインのビットコインネットワークと並行して実行される別々のブロックチェーンです。これにより、より複雑な操作や柔軟性が可能となり、資産がメインチェーンとサイドチェーンの間を移動できます。サイドチェーンは異なる規則やコンセンサスメカニズムの下で動作することができ、メインチェーンを過度に負荷をかけずにビットコインの機能性を向上させることができます。

例を挙げて理解しましょう：

• アリスは、メインのビットコインチェーン上の特別なアドレスにビットコインをロックします。
• このアクションにより、彼女はサイドチェーン上で同等のトークン額が付与されます。
• ロックトランザクションはメインチェーンに記録されます。
• アリスは、これらのサイドチェーントークンを使用して取引を行ったり、スマートコントラクトを実行したりできるようになりました。
• サイドチェーン上のトランザクションは、メインチェーンとは独立して、独自のルールとコンセンサスメカニズムに従って処理されます。
• アリスは、アセットをメインチェーンに戻すために、サイドチェーン上で転送を開始します。
• サイドチェーンは、転送の証明をメインのビットコインチェーンに送信します。
• メインブロックチェーンは、サイドチェーンからの証明書を検証します。
• 認証が完了すると、アリスの元のビットコインがアンロックされ、メインチェーン上で彼女に返されます。

サイドチェーンは、メインのビットコインネットワークと並行して複雑な操作と柔軟性を可能にし、メインブロックチェーンへの負荷を軽減しながら高度な機能とスケーラビリティを実現します。

ビットコインにはすでにサイドチェーンのようなものがありますLiquid Network、高速取引、プライベートトレーディングを可能にする台木Bitcoinをスマートビットコイン（RBTC）に変換してスマートコントラクトを展開するL2は、シンプルなトランザクションを超えてBitcoinの使用例を拡大します。

ロールアップ

ロールアップは、複数のトランザクションをオフチェーンでまとめ、1つのサマリートランザクションをメインチェーンに送信します。このプロセスにより、セキュリティを維持しながらメインチェーンの負荷を大幅に軽減することができます。

Image via グローバルX ETFs

• ロールアップはオフチェーンで複数のトランザクションをまとめます。例えば、ボブはキャロルに1ビットコインを送り、デイブはエマに2ビットコインを送ります。
• ロールアップはこれらのトランザクションを処理し、ユーザーの残高をオフチェーンで更新します。
• ロールアップは、バッチ処理されたトランザクションの要約を作成し、Bob、Carol、Dave、Emmaの最終残高を表示します。
• ロールアップはこの概要をメインのビットコインチェーンに提出します。
• 検証が完了すると、ブロックチェーンはこのサマリーに基づいて残高を更新します。

これにより、複数のトランザクションをオフチェーンで効率的に処理することができ、メインブロックチェーンに検証して記録する必要があるのは1つの要約だけです。現在、さまざまなプロジェクトがこれをビットコインに実装することを目指していますが、最大の障害はビットコインのプログラマビリティの欠如です。

注目すべき例には、BOB（ビットコイン上に構築された）、現在はパブリックテストネット上で動作するEVM互換のL2；Citreaは、最近発表された楽観的なソブリンロールアップ計画で、決済にBitVM(次の記事で取り上げます)を使用します。Alpen、モジュラーロールアップレイヤー、およびビットコインOS by ソブリンこれは、「ロールアップのスーパーチェーンクロスロールアップ互換性を持つ”

これらのイニシアチブのほとんどは、最初は楽観的なロールアップアプローチを採用しており、Bitcoinの既存のセキュリティモデルを活用しながら、より迅速な開発と展開を可能にしています。しかし、BOBを含む多くのプロジェクトは、テクノロジーの改善に伴い、最終的にはzk-rollupに移行する意向を示しています。

zk-rollupsへの移行は、長期的にはスケーラビリティ、プライバシー、セキュリティをさらに向上させ、ビットコインのエコシステムを新しいブロックチェーンの機能と競合させつつ、そのコアな強みを維持することを可能にすることを目指しています。

ビットコインのスケーリングソリューションの比較

結論

Bitcoin L2sは、ネットワーク活動を改善し、スケーラビリティと取引速度を向上させることで、休眠中のBitcoinを活用することを目指しています。その潜在能力にもかかわらず、これらのソリューションは、既存のレイヤー1プログラマブルチェーンからの競争や固有のセキュリティ上の懸念から採用の課題に直面しています。

ビットコインの大きな問題の1つは、ビットコインのL2ソリューションがしばしば追加の信頼前提を必要とし、それによりEthereumのL2よりも安全性が低くなることです。ビットコインがL2トランザクションを直接検証することを可能にするネイティブ検証は、セキュリティモデルを単純化し、ビットコインのL2をより安全で効率的にすることができます。

BTCをそのL2にブリッジすることも、安全で信頼性のあるメカニズムが必要という点で困難です。現在のブリッジデザインには、tBTCのような信頼度最小化ソリューションや複数の当事者に依存するもの、そして中央集権的なカストディアンによって管理されるWBTCのようなカストディアルブリッジなどが含まれています。BitVMのような新しい提案では、高度なZKプルーフを使用した信頼できるブリッジを目指していますが、流動性管理や増加するオンチェーン取引負荷に関する課題があります。

ビットコインL2の約束はビットコイン自体を超え、状態チャネルがEVMやSolanaのような他のエコシステムにも適用可能で、ゲームや永続取引などの低レイテンシーアプリケーションを改善する可能性があります

ビットコインL2の未来は不確かです。それらには重要な価値を引き出す可能性がありますが、採用に苦労するかもしれません。それでも、私たちも同様に、GateLI.FIわれわれはビットコインエコシステムの成長とイノベーションをサポートすることに取り組んでいます。すでにBitcoin L2などをサポートしています。RootstockそしてThorchainネイティブビットコインスワップおよび、より多くのアプリケーションとチェーンを統合し、パートナーやユーザーに最高の体験をもたらすために取り組んでいます。

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