2020年以降、Defiビジネスは急速に成長し、TVLは6億米ドルから370億米ドルへと60倍に増加しました。ブロックチェーン チェーン上のトランザクション使用量の急速な増加と DeFi アプリケーション シナリオの開発により、ブロックチェーン ネットワークはますます混雑しており、メイン ネットワークの拡張が急務となっています。
それでは、なぜビットコインまたはイーサリアムのいずれかが、トランザクション処理能力を高めるためにブロック容量を増やすことを直接選択しないのでしょうか?その理由は、ブロック容量が拡大すると、より多くの小規模ノードが離脱し、徐々に集中化に向かうためです。したがって、開発者は、既存のブロックチェーン ネットワークの上に構築され、効率を向上させるレイヤー 2 の開発に注目し、一部の処理をオフロードすることで、ネットワークの混雑とオンチェーン トランザクションに関連する過剰なコストを軽減します。既存の Layer1 ブロック容量に影響を与え、集中化を回避します。
現在、ビットコインは 1 秒あたり平均 7 トランザクションを処理しますが、イーサリアム ネットワークは 1 秒あたり約 30 トランザクションを処理でき、比較すると、Visa は 1 秒あたり平均約 1,700 トランザクションを処理します。両方のブロックチェーンを使用する人の数が時間の経過とともに増加するにつれて、ビットコインとイーサリアムは両方とも容量制限にほぼ達しており、より多くのユーザーを収容できるようにするためのソリューションが必要です。この記事では、なぜビットコインがイーサリアムよりもレイヤー2を必要とするのかを掘り下げ、ビットコインレイヤー2の現在の障害と見通しを分析します。
ビットコイン VS イーサリアム
ビットコインとイーサリアムの基本的な違い
ビットコインは、データに価値を与えるブロックチェーン技術に基づいた最初の暗号通貨です。ピアツーピアの電子現金システムとして、中央当局から独立して動作します。ビットコインは主にいくつかの単純な価値の転送を行います。たとえば、ボブは特定の時間に一定量のビットコインをサリーに転送します。調整できる唯一のパラメータは転送時のビットコインの数です。
イーサリアムは、ネイティブ暗号通貨であるイーサリアムを利用した分散型のオープンソース分散ブロックチェーン ネットワークで、トランザクションの実行やイーサリアム ネットワーク上に構築されたアプリケーションとの対話に使用されます。ビットコインは金融取引にブロックチェーン技術を使用し、ノードとメッセージを各取引に接続できるようにしますが、イーサリアムはさらに一歩進んで、ブロックチェーンを使用して分散型コンピューターを作成します。イーサリアムは、プログラミング言語 Solidity とブロックチェーン技術を組み合わせてスマート コントラクト開発環境を立ち上げ、開発者がより複雑なデータ処理を実行し、分散型アプリケーションの開発を完了し、ビットコインの単純な価値転送の限界を突破できるようにします。
ビットコインとイーサリアムのネットワークはどちらも分散台帳と暗号化の概念に基づいていますが、技術仕様の点で大きく異なります。
まず第一に、ビットコインはデジタルの金に相当するものであり、本質的には通貨取引である価値を保存するために使用されますが、ビットコインのネットワーク取引に添付されたデータは取引情報を記録するためにのみ使用されます。イーサリアムはイーサリアム ネットワークとそのアプリケーションを強化するために使用されますが、イーサリアム上のトランザクションには、スマート コントラクトを作成したり、自動実行コントラクトやそれらを使用して構築されたアプリケーションと対話したりするための実行可能コードを含めることができます。
第二に、ビットコインは、ビットコインブロックチェーン上で通貨を作成および取引するためのプラットフォームであるオムニレイヤーを使用して新しいトークンを発行します。オムニレイヤーの採用は主にステーブルコインを中心に行われます。イーサリアム トークンはさまざまな標準に従って発行されますが、その中で最も一般的なのは、ネットワーク上のトークンのルールを定義する ERC-20 標準です。 ERC-20 標準には、開発者がトークンを起動する前に実装する必要がある機能がいくつか含まれています。これらの機能には、トークンの総供給量に関する情報の提供、ユーザー アドレスのアカウント残高の提供、アドレス間での資金の転送の許可などが含まれます。
最後に、これらのネットワーク間のその他の違いには、コンセンサス メカニズムの違い、新しいブロックの追加にかかる時間の違い、1 秒あたりに処理されるトランザクション数の違いなどがあります。
さまざまな拡張ソリューション
現在のビットコインのスケーリング ソリューションの 1 つは、技術的な改善であり、オンチェーン スケーリング ソリューションです。 2017 年の Segregated Witness (SegWit) など、ネットワーク上を伝播する各ブロックの利用可能なスペースを超えて一部のデータを「分離」し、ビットコイン トランザクションから署名データを削除することでブロックチェーンに追加するアップグレードです。ブロックは、チェーンにトランザクションを追加するためのスペースまたは容量を解放します。SegWit のアップグレードにより、ブロック スペースが 4MB に拡張されます。 2021 Taproot アップグレードではトランザクション処理が合理化され、ビットコイン ネットワーク上でのトランザクションの確認がより簡単かつ迅速になります。また、処理できるトランザクションの数が増加し、ネットワーク上のトランザクションの全体的なコストが削減されます。
さらに、開発者は、ライトニング ネットワークの基盤となるブロックチェーン上にトランザクション レイヤーを構築するソリューションから始めて、オフチェーンのレイヤー 2 スケーリング ソリューションにも取り組んでいます。ライトニング ネットワークでは、ユーザーが作成した支払いチャネルを通じてトランザクションが送信されるため、トランザクションは高速で、手数料は非常に低くなっています。ライトニング ネットワークのユーザー生成の支払いチャネルはビットコインで事前に資金提供されており、ほとんどのトランザクションをベース ブロックチェーンからこの第 2 層ネットワークに移動できます。基盤となるビットコイン ブロックチェーンで決済される唯一のトランザクションは、ライトニング ネットワークの支払いチャネルを開閉するものであるため、これらのトランザクションはビットコイン ネットワーク自体では決済されません。実際、ビットコインのサイドチェーンは、ビットコインのメインチェーンから独立しているが、メインチェーンと相互作用できる並列チェーンをビットコインブロックチェーン上に確立することにより、メインチェーンのセキュリティと安定性を利用して、比較的独立した一連のチェーンを構築します。ブロックチェーンシステム。ビットコインのサイドチェーン上で、ユーザーは新しいデジタル通貨の作成、スマートコントラクトの実行、プライバシー保護の実装など、さまざまな操作を実行できます。ビットコインのメインチェーンと比較して、ビットコインのサイドチェーンはビットコインにより多くの機能を提供し、ビットコインのスケーラビリティと柔軟性を高めることができます。
イーサリアムの拡張計画もオンチェーン拡張とオフチェーン拡張に分かれています。オンチェーン拡張は、ブロックチェーン自体のパフォーマンスを向上させ、より優れたスケーラビリティを得るためにイーサリアム自体を変換します。オフチェーン拡張は、既存のイーサリアムプロトコルを変更することなく、第 1 層のメインネットワークから分離されます。
オンチェーン拡張の中核は、メインネットワークプロトコルのレイヤーを変更することで拡張効果を実現するソリューションであり、これはイーサリアム自体の技術的アップグレードであり、イーサリアムの意思決定プロセスを伴うため、イーサリアム開発者が必要となります。研究者、コミュニティのメンバーが一緒に決定します。現在のオンチェーン拡張は主にシャーディングを使用しています (今年後半のカンクンのアップグレード後に段階的に実装される予定です)。シャーディング チェーンは、イーサリアムを実行するために必要なコンピューティング リソースを合計 64 のネットワークに分散するのに役立ちます。イーサリアムを実行する各マシンのコストを削減し、ブロックチェーン デバイスのランダム アクセス メモリ要件を削減します。
イーサリアムのオンチェーン拡張と比較して、オフチェーン拡張の生態はより豊かです。オフチェーン拡張とは、トランザクションまたは処理プロセスをオフチェーンで実行することです。オフチェーン拡張の場合、最も重要な問題はトランザクション データの処理です。トランザクション データの処理がレイヤー 1 メインネットに配置されると、そのセキュリティに影響します。これが、すべてのオフチェーン拡張計画の違いです。イーサリアムのオフチェーン スケーリング ソリューションは主にロールアップを使用します。ロールアップは、多数のトランザクションをグループ化し、それらをイーサリアム ブロックチェーンに直接送信するサーバーに依存します。もう 1 つのレイヤー 2 ソリューションはサイドチェーンと呼ばれます。これは、イーサリアム ネットワークと並行して実行される独立したネットワークであり、ユーザーが 1 つのネットワークから別のネットワーク プロトコルにトークンを交換できるようになり、費用を抑えながら効果的にイーサリアムに基づくアプリケーションを構築できるようになります。 。
イーサリアムと比較して、ビットコインはスケーラビリティを高めるためにレイヤー 2 を必要とします
トランザクション量は拡大し続けており、レイヤー 2 のサポートが緊急に必要です。
ビットコインのブロックサイズは常に議論の的となってきました。実際、ビットコインが誕生したとき、ブロックのサイズに制限はなく、ビットコイン自体のデータ構造は最大 32MB に達する可能性がありました。当時、パッケージ化されたブロックの平均サイズは 1 ～ 2 KB でしたが、ブロックチェーンの上限が高すぎるため、コンピューティング リソースの浪費が容易になり、DDOS 攻撃を受けやすくなると考える人もいました。したがって、ビットコイン システムのセキュリティと安定性を確保するために、サトシ ナカモトはブロック サイズを 1MB に制限することを決定しました。各トランザクションが 250B を占め、平均ブロックが 10 分ごとに生成されるという計算に基づくと、ビットコイン ネットワークは理論的には 1 秒あたり最大 7 トランザクションを処理できます。しかし、当時はビットコインのユーザー数が少なく、取引量も非常に少なかったため、ブロックチェーンネットワークの輻輳の問題は発生していませんでした。しかし、2013年以降、ビットコインの利用者はますます増加し、ビットコインネットワークの混雑や取引手数料の高騰といった問題が徐々に表面化していきました。
2023 年の初めに、Ordinals プロトコルがビットコインの新たな開発方向性を導入し、BRC-20 トークン プロトコルも急速に普及しました。市場の人気によりビットコイン ネットワークは非常に混雑し、運用コストは新たな高みに達しました。ビットコイントランザクションの単一ブロックに請求される手数料はブロック報酬を超えており、Ordinals と BRC-20 のブロックスペースに対する需要が高まっていることが証明されています。ビットコインブラウザによると、現在ビットコインネットワーク上の未確認トランザクションデータの数は最大50万4182件に達しており、1秒あたり7トランザクションという処理速度では明らかにユーザーのニーズを満たすことができない。同時に、ビットコインのネットワーク取引手数料も高騰しており、ガス料金は500サトシ/バイトを超えています。
遅いトランザクション速度、長いトランザクション確認時間、高いトランザクション手数料、およびネットワークのスケーラビリティの制限はすべて、現段階のビットコインエコシステムの発展を妨げているため、ビットコインの現在の開発状況ではサポートとしてレイヤー2が必要です。
ブロック拡張はブロックされています。レイヤー 2 が最適な選択です
2010 年の時点でブロック拡張計画を検討し始めたとき、容量は 1M に設定されていましたが、拡張が必要な場合は、コード内でブロックの高さを直接設定して自動的に拡張するだけで十分であるとサトシ ナカモト氏は考えていました。ブロック容量をアップグレードします。サトシ・ナカモトが引退した後、ビットコインの開発とメンテナンスのタスクはサトシ・ナカモトからギャビンに引き継がれ、他の開発者も徐々に参加して、現在のコア開発チームに発展しました。
その後、サトシ・ナカモトの計画に従ってハードフォークを実装して 1M 制限を解除するかどうかについて、コア開発チーム内で意見の相違がありました。ほとんどの開発者は、この制限を削除すべきではないと考えています。コア チームは、1M 制限が削除されると、将来のブロックがますます大きくなり、ノードを実行するためのしきい値が上昇し、システムの分散化に影響を及ぼし、システムのリスクが増大すると考えています。
最終的に、セキュリティとスケーラビリティの間で、BTC コミュニティはセキュリティを優先し、これらの開発者は「SegWit + Lightning Network」を提案しました。ライトニング ネットワークに影響を与えるスケーラビリティの問題を解決し、拡張効果を得るために、コア開発チームは 2015 年 12 月に Segregated Witness (Segwit) ソリューションを提案しました。その後、Blockstream CTO の Gregory 氏がライトニング ネットワークをビットコインのロードマップに組み込み、「分離された監視 + ライトニング ネットワーク」ルートを形成しました。この時点で、ギャビンが推進するブロック拡張計画と、ビットコイン開発を支配するブロックストリームのコア開発者との間の相違が正式に形成された。しかし、2017 年 8 月に、BCH から派生した BTC ハードフォークを拒否する人もいました。ハード フォーク後、BCH はブロック制限を 8 MB に引き上げ、その後 32 MB に引き上げました。平均 TPS は約 120 です。さらに、BCHコミュニティは技術アップグレードルートの違いにより2018年に再び分裂し、BSV（ビットコインサトシビジョン）からハードフォークされました。
実際、ビットコイン ブロック拡張ソリューションの複雑さは高く、コミュニティによってより受け入れられているソリューションは、ビットコイン システムと互換性があり、ビットコイン システムに影響を与えない新しいレイヤーを構築することです。オンチェーンの輻輳の問題。拡張戦争の最終結果から判断すると、コア派が最終勝利を収め、ビットコインブロックの拡張はSegregated Witnessを完了した後、ライトニングネットワークやサイドチェーンなどのレイヤー2に向けて本格的に発展しました。
単純な台帳の限界を打ち破るのは、チューリング完全な Layer2 に他なりません。
最初の部分で説明したように、イーサリアムはビットコインの単純な台帳の制限を打ち破り、複雑な価値の移転を実現するためのスマート コントラクト システムを確立します。したがって、イーサリアムはその誕生以来、発行する資産がERC20（トークン）、ERC721（NFT）であっても、Maker Dao、UniSwap、OpenSeaなどのオンチェーンDefi製品であっても、資産関連の金融ニーズを解決してきました。 . どれもユーザーの多様なニーズに応えます。特に、イーサリアムにはアセットチェーン上の決済の問題を解決するチューリング完全仮想マシン EVM があり、そのため EVM エコシステムはトークン/NFT のオンチェーン DEX の提供をサポートし、多くの有名なサービスも可能にしています。 Defi アプリケーション。
資産の発行と流通は、以前は常にイーサリアムの物語でしたが、今ではビットコインの物語でもあります。 2014 年のイーサリアムの出現の時点で、ビットコインはすでに資産発行のビジネス ニーズを探求し始めていました。たとえば、最もよく知られているオムニ レイヤー プロトコルによって発行された最初の安定通貨である USDT などです。当時、世界最大の暗号化されたステーブルコインはビットコインネットワークのUTXO OpReturnで発行されましたが、当時のOpReturnは80バイトのコンテンツスペースしかサポートしていなかったために、OmniLayerプロトコルは失敗しました。その結果、ビットコイン ネットワークは、前述した segwi アップグレードと Taproot アップグレードを含む技術アップグレードを継続しました。これら 2 つの技術アップグレードがあるからこそ、その後のビットコイン エコシステムの発展の可能性がもたらされます。
ビットコインの Segregated Witness は 80 バイトから 4MB へのスケーリング問題を解決しますが、オンチェーン コンピューティングの問題は解決しません。したがって、ビットコインは現時点では資産を発行するロジックしか行うことができず、オンチェーンコンピューティングをサポートするイーサリアムのようなAMM DEXのようなオンチェーンコンピューティングアプリケーションを構築することは不可能です。ビットコインエコシステムで現在発行されている資産のパフォーマンスは実に満足のいくものです。例えば、BRC20の登録取引数は1,000万件を超え、ビットコインNFTの市場価値はすでにイーサリアム市場の価値と同等となっています。ビットコインネットワークが次に解決する必要があるのは、イーサリアムレイヤー1のように資産の決済を独立して完了できるようにすることです。
前述のオフチェーン拡張ソリューションから判断すると、現在のイーサリアム レイヤー 2 はイーサリアム レイヤー 1 をコピーするだけです。レイヤー 2 が解決しなければならない実際のビジネス上の問題はありません。イーサリアム レイヤー 2 が解決しなければならないのは、特にガス料金の削減です。イーサリアム シャーディングが実装された後は、現在のレイヤー 2 プロトコルにとってさらなる課題となる可能性があります。イーサリアムと比較すると、ビットコインのレイヤー 2 ソリューションはまだ非常に少ないため、ビットコインの非チューリング完全オンチェーン仮想マシンは資産を登録することしかできませんが、決済はできないため、ビットコインレイヤー 1 は、問題を解決するためにチューリング完全なビットコインレイヤー 2 を必要とします。発行資産の決済問題。これが、ビットコインがイーサリアムよりもレイヤー2を開発する必要がある理由です。
イーサリアムなどのエコシステムの隆盛に比べ、ビットコインエコシステムのプロジェクトはまだ非常に少なく、現在、イーサリアムエコシステム全体のTVL市場価値は約260億米ドルに達し、ビットコインエコシステムのTVLは約1億8,000万米ドルに達しています。ただし、ビットコインの市場価値は約 6,000 億米ドルであり、イーサリアムの市場価値は約 2,300 億米ドルであるため、長期的には、ビットコイン レイヤー 2 の開発にはまだ大きな成長の余地があります。
ビットコインレイヤー2の展望
2012 年に、ビットコイン ブロックチェーンを利用し、特定のビットコインを「色付け」して他のビットコインと区別することを目的としたカラー コインが大流行しました。その目的は、ビットコインとその既存のインフラストラクチャを活用して非金銭的な取引を行うことでした。カラーコインは完全に独立して開発されたことはありませんが、今日広く使用されている新しいテクノロジーに影響を与えました。 2017 年に SegWit (Segregated Witness) アップグレードがアクティブ化され、ブロック領域が 4MB に拡張され、トランザクションのスループットが向上しました。 2018 年までに、開発者は徐々にライトニング ネットワークとサイドチェーンを立ち上げ、ビットコイン L2 が世間の注目を集めるようになりました。 2021 年の Taproot アップグレードでは、さらに安全で効率的でプライベートなビットコインが新たに導入されます。今年、BRC-20 プロトコルの登場により、ビットコイン関連のエコシステムがさらに充実しました。現在のビットコイン エコシステムでは、より主流のプロトコルにはサイドチェーンとライトニング ネットワークが含まれます。ビットコインネットワーク上のトランザクション量が増加するにつれて、ライトニングネットワーク、サイドチェーン、またはRGBプロトコルのいずれであっても、ビットコインがより多くのトランザクションとエコロジーを実行できるようにする方法が現在の主な開発方向であり、ビットコインレイヤー2の開発も続けられています。ビットコインネットワークのセキュリティとスケーラビリティとの互換性を目指して取り組みます。
現在のビットコインのエコシステムの規模は、イーサリアムに比べてまだはるかに劣っています。第一に、イーサリアムと比較して、ユーザーの規模はイーサリアムほどではありません。市場価値は最も高く、その成長可能性は依然として大きい。
ビットコインエコシステムのさまざまなインフラは日々改善されており、ますます多くのプロジェクトと投資家の注目を集めています。 Lightning Network に基づく OmniBOLT や RGB プロトコルなどのプロジェクトは、より強力な開発機能を獲得できるようになり、一部の Ethereum 互換の Bitcoin Layer2 プロジェクトもエコシステムの恩恵を受けることになります。将来的には、ビットコインエコシステムは決済、DeFi、NFTなどの分野での開発を加速し、より多くのトラックとユーザーをカバーするでしょう。