RGBプロトコルがビットコインに新たな活力を注入: 支払いからスマートコントラクトへの革新

Web3技術は10年以上の発展を経て、さまざまな革新が現れました。ビットコインは去中心化と安全性を損なうことなく、プライバシー保護能力を継続的に向上させ、Schnorr署名やTaprootなどの高度な機能を実現し、後続の技術革新の基盤を築きました。一方、イーサリアムを代表とするチェーン上のスマートコントラクトの進化は、ブロックチェーンアプリケーションの黄金時代を生み出しました。しかし、2022年以降、Web3業界の革新は瓶頸に陥っているようで、ブロックチェーン技術は常に不可能三角の束縛から抜け出せず、大規模な応用が難しい状況です。このような背景の中で、ビットコイン二層プロトコルRGBは静かに時機を待ち、徐々に成熟し、既存の技術の限界に挑戦し、業界に新たな機会をもたらすことが期待されています。

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ビットコイン:通貨層としての地位を確立する

Web3とWeb2の最大の違いは、その内蔵された経済システムにあります。すべての経済システムは通貨を基盤としており、通貨の上にプロトコル層とアプリケーション層があります。Web3の通貨は暗号通貨と呼ばれ、ブロックチェーンによって発行されます。

ビットコインは最も安全で安定した暗号通貨として認められており、その価値は世界的な合意を得ており、主に以下のいくつかの要因に基づいています:

まず、ビットコインネットワークは世界中に広がっており、1万を超えるフルノードが協力してトランザクションを検証し記録しています。この分散性により、攻撃者がトランザクション履歴を改ざんすることが難しくなります。次に、ビットコインは強力なハッシュ計算能力を作業証明メカニズムとして採用しており、ネットワークの安全性の基盤となっています。ブロックの検証とマイニングでは、大量の計算能力を消費するため、攻撃者がネットワークを支配することが困難です。また、ビットコインのコンセンサスルールは歴史的に大きな変化を経験しておらず、この安定性はネットワークの一貫性と安全性を維持するのに役立っています。他のブロックチェーンプロジェクトに比べて、ビットコインのコンセンサスルールは急激な変更を受けにくいです。ビットコインコミュニティはネットワークの安全性と安定性に非常に関心を持っており、コアプロトコルの安全性に焦点を当てています。コアプロトコルの変更は慎重に議論され、テストされ、ネットワークの安定性を確保するために行われます。要するに、ビットコインは数多くのブロックチェーンの中で最も安全で安定していると公認されており、卓越した分散性、コンセンサスメカニズム、安定性、そしてコミュニティの関心により、Web3の通貨層の選ばれる存在となっています。

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安全と簡潔さを両立させるビットコインスクリプト

ビットコインはWeb3世界の基礎通貨層として重要な役割を果たしており、核心プロトコルは慎重な議論とテストを経て段階的に進化しています。特に注目すべきはそのスクリプトシステムの発展です。ビットコインスクリプト言語の初志は安全性を確保し、潜在的なリスクを回避することであるため、設計上機能を意図的に制限しつつ、チップ命令セットに似た簡潔さと安全性を維持しています。ビットコインスクリプトは逆ポーランド記法に基づいたスタックベースの実行言語であり、限られたハードウェア上で実行することを目的としています。

ビットコインの主流ノードコードでは、開発者は実行可能なスクリプトタイプにいくつかの制限を加え、"標準スクリプト"と呼ばれるいくつかのタイプの取引のみが実行されることを許可しています。その中でも最も重要なのはP2SH (Pay to Script Hash)取引であり、実際にはあらゆるビットコインスクリプトが実行されることを許可します。これにより、ビットコイン上で一定の複雑な機能を持つスクリプトを実行することが可能になります。例えば、ライトニングネットワークは、少額の高頻度ビットコイン支払いの事実上の標準となっています。

Schnorr署名とTaprootソフトフォークアップグレードの導入により、ビットコインは重要なステップを踏み出し、重要なマイルストーンを示しました。これにより、ビットコインは第二層プロトコルの発展をより良くサポートできるようになり、今後のWeb3世界におけるその役割がさらに強化されました。

Schnorr SignatureとTaprootに焦点を当てる

Schnorr署名とTaprootの背後には、一連の技術革新が存在し、ビットコインに新たな機会を創出しています。まず、Taprootはより柔軟な支払いチャネルを導入し、さまざまな取引タイプをよりプライバシー保護された方法でチェーン上で実行できるようにしました。複雑なマルチシグネチャスクリプトを単一のスクリプトに隠すことによって、Taprootはさまざまな複雑な取引を通常の単独支払いのように見せかけ、プライバシーと安全性を向上させました。Schnorr署名の導入により、ビットコインネットワークの取引はよりコンパクトになり、取引手数料が削減され、スケーラビリティが向上し、Web3の世界の効率的な取引ニーズに密接に結びついています。

この2つの革新は、ビットコインの性能とプライバシーを向上させるだけでなく、エコシステムにさらなる革新の可能性をもたらします。より効率的なスクリプトと署名技術は、クロスチェーン操作、ライトニングネットワークの拡張、複雑なスマートコントラクトをサポートします。これにより、ビットコインはWeb3のコアに再び焦点を当て、より安全で効率的な分散型金融とアプリケーションエコシステムの構築への道を開きます。

シュノールの署名の影響

ビットコインプロトコルの初期設計段階で、中本聡は署名アルゴリズムの多方面の要因を総合的に考慮する必要がありました。これには、署名の長さ、オープンソース性、特許問題、安全性検証の時間、性能などが含まれます。最終的に、彼は楕円曲線デジタル署名アルゴリズム(ECDSA)を選択し、特定の楕円曲線secp256k1を選びました。このアルゴリズムの性能と安全性に基づいています。しかし、ECDSA以外にも条件を満たす他のデジタル署名アルゴリズムが存在します。特に、シュノール署名です。中本聡がこのアルゴリズムを採用しなかった理由は、シュノール署名の特許がビットコイン誕生の年にはまだ期限が切れていなかった可能性があります。ドイツの数学者であり暗号学者のクラウス＝ペーター・シュノールは1990年に関連特許を申請し取得したため、特許の有効期限内ではオープンソースコミュニティはこの技術を採用できませんでした。そうでなければ、中本聡は初版ビットコインプロトコルにこの署名メカニズムを採用できたかもしれません。

ECDSAと比較して、Schnorr Signatureはビットコインの署名の本質により適しています。性能が優れているだけでなく、署名の長さも短く、線形特性を持っているため、鍵の集約が簡単になり、マルチシグに必要な特別な技術が不要になります。この線形特性は理解しやすく、参加者の鍵は簡単なメカニズムで集約されて新しい鍵を形成します。集約メカニズムにはさまざまな方法があり、例えばBlockstreamが提案したMuSigやその更新版のMuSig2があります。MuSig2のスキームでは、複数の署名がそれぞれの秘密鍵から1つの集約公開鍵を生成し、その後、この公開鍵に対して有効な署名を共同で生成します。これにより、元々の3ラウンド(MuSig)から、インタラクションのラウンド数がわずか2ラウンドに最適化されました。

したがって、2-3のマルチシグ取引に関して言えば、従来の方法では、取引を開始するために3つの公開鍵と2つの署名が必要です。

そして、Schnorr Signatureのシナリオでは、オンチェーン取引は1つの集約された公開鍵と1つの署名だけで済むため、取引のバイト数が大幅に削減され、送金コストも低下します。

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Taprootスクリプトの革新

Taprootは、ビットコインのスクリプト構造に関する革新であり、Taprootタイプの取引アドレスをどのように使用し解析するかを規定することを目的としています。Taprootのインスピレーションは、ビットコイン開発者がメルクル抽象構文木(MAST)を研究したことに最初に由来するため、TaprootはMASTの特別な実装と見なすことができます。Taprootを使用することで、複数の異なる分岐スクリプトを持つビットコインUTXOは、支出時にその中の一つの分岐のみを公開し、他の分岐はブロックチェーン上に決して現れないため、取引のプライバシーと効率性が大幅に向上します。この技術は、より安全な前提の下で、複雑なスクリプトの使用をより便利で効率的にします。

ビットコインプロトコルにおいて、"ロックスクリプト"(出力スクリプト)は、ビットコイン(UTXO)の受取条件を規定し、一方で"アンロックスクリプト"(入力スクリプト)は、ビットコイン(UTXO)の使用方法を規定します。前者は鍵として機能し、後者は対応する鍵です。隔離証人(SegWit)のアップグレードにおいて、ビットコインのスクリプトルールは全面的にアップグレードされました。2つの新しいスクリプトルール、すなわちP2WPKH(は、証人公開鍵ハッシュ)に支払うためのものであり、P2WSH(は、証人スクリプトハッシュ)に支払うためのものです。これらのルールにより、bc1で始まるアドレスが使用できるようになりました。P2WPKHは主に通常のアドレスに使用され、P2WSHは主にマルチシグネチャアドレスに使用されます。

隔離証明のアップグレードでは、スクリプトにバージョン番号の概念が導入され、以前の隔離証明ルールはV0バージョンとしてマークされました。そして、Taprootは隔離証明フレームワークにさらにアップグレードを行い、バージョン番号はV1に更新されました。これがBIP 341の「SegWit V1」というタイトルの由来です。したがって、この新しいスクリプトルールはP2TR(に支払うTaproot)と呼ばれ、P2WPKHおよびP2WSHに対応します。

また、Schnorr SignatureとTaprootを組み合わせることで、複数の署名(の方法は非常に多様化しています。ビットコインコミュニティの先駆者であるSteve Leeは、その講演の中で、しきい値署名やMusigツリー)Musig Keytree(など、さまざまな方法を紹介しました。

例えば、取引所のホットウォレットについては、2-3のマルチシグソリューションを使用でき、3つの秘密鍵が関与します: 取引所の秘密鍵、信頼できる第三者の秘密鍵、およびコールドウォレットのバックアップ秘密鍵。閾値署名では、複数の署名者がMuSigメカニズムを通じて受取アドレスを事前に構築します。実際の取引時には、2つの署名を集約するだけで、取引を完了できます。

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LNP/BP:"ビットコインプロトコル/ライトニングネットワークプロトコル"の成熟

前文では、ビットコインネットワークがSchnorr署名とTaprootソフトフォークのアップグレードを導入することで示した先見性について深く探求しました。一方で、テクノロジーの奇跡が決して止まらない中、LNP/BP標準協会は裏で静かに耕作し、まるで精巧に彫刻された芸術品のようにビットコインエコシステムにさらなる革新の可能性をもたらしています。LNP/BPコードベースは、ビットコインの第二層およびそれ以上の標準とベストプラクティスを網羅しており、ビットコインブロックチェーンレベルのソフトフォークやハードフォークを必要とせず、Lightning NetworkのRFC)BOLTs(でカバーされている内容とは直接の関係がありません。要するに、LNP/BP標準はビットコイン取引に関連するすべての内容をカバーし、第二層およびそれ以上のソリューションの基本構成要素を定義し、これらのモジュールに基づいて構築された複雑なユースケースを説明しています。これにより、金融資産、ストレージ、メッセージング、計算などの分野や、ビットコインのセキュリティモデルと支払い手段/交換媒体としてのビットコインを利用した二次市場などの可能性が提供されています。

ここでは、Web3の未来に重要な影響を与えるいくつかの重要なポイントについて紹介します。例えば、状態チャネルにおける重要な段階の取引や、いくつかの重要なプロトコルと技術です: 双方向チャネル)Bi-directional channels(、PTLCs、eltoo、チャネルファクトリー)Channel factories(、離散対数契約)Discreet log contracts(、高頻度マイクロペイメント)high-frequency micropayments(、そしてSphinxなど。

) ステータスチャネルの同じステージでのトランザクションの概要

資金提供取引###Funding Transactions(: 資金提供取引は、ライトニングネットワーク内で支払いチャネルを作成するための初期取引です。これは、各当事者の資金をマルチシグアドレスに集約し、支払いチャネルの保証金として使用されます。資金提供取引は、参加者が支払いチャネル上でオフチェーン取引を開始する前に、彼らが一定の資金をコミットしていることを保証します。資金提供取引は、支払いチャネルを作成するための第一歩であり、チャネルの安全性と可用性を確保します。

部分署名ビットコイン取引)PSBT,部分署名ビットコイン取引(: 部分署名ビットコイン取引は、複数の参加者が共同で取引を構築し署名することを許可する特別なビットコイン取引形式です。ライトニングネットワークでは、PSBTは支払いチャネルの取引を作成、更新、閉じるために使用できます。支払いチャネルの両方の当事者が取引を行う際、彼らは共同でPSBTを構築し、それぞれ部分署名を行った後、部分署名された取引を統合し、最終的に取引を完了しビットコインネットワークに提出します。