ビットコインの15年の進化：オリジナルホワイトペーパーを超えた展望

「15年のビットコイン：オリジナルホワイトペーパーを超える進化の道」

今日はビットコインのホワイトペーパーの公開から15年目です。この15年間でたくさんのことが起こりました。ビットコインはブロックサイズ戦争を経験しました。ある国家がビットコインを採用しました。ビットコインETFの承認が目前に迫っているかもしれません。ビットコインはオリジナルのホワイトペーパーで説明されていたものとは全く異なるものになっています。

ネットワークは成長し、変化し、進化してきました。社会的レベル、経済レベル、技術レベルで、あの数年前のビットコインとはまったく違うものです。毎年この日、人々は2008年当時のビットコインに焦点を当てる傾向があります。マイニングプールやASIC、第二層プロトコルについて一切触れず、基本設計についてノスタルジックになります。今年は、プライバシーに関するセクション10や、プルーフオブワークに関するセクション4について詩情を語るのではなく、違うアプローチで取り組みたいと思いました。

この15年間でビットコインには一人の人間が簡単に追いつけるよりも多くの開発が行われました。オリジナルのビットコインのホワイトペーパー自体以降、多数のホワイトペーパーが発表されています。では、なぜ私たちは毎年この日になるとたった一つのオリジナルのホワイトペーパーだけに焦点を当て続けるのでしょうか？過去の15年間だけでも、ビットコインとの相互作用方法を完全に変える可能性のある5つの主要なホワイトペーパーが発表されました。

現在のビットコイン自体が存在し続けることは、非常に大きな変革をもたらすものですが、それだけでは私たちが望む世界を創造するのには十分ではありません。ビットコインは現在使用している人々に役立てるスケールと機能性にはまだ到達していません。解決しなければならない問題が多く、書くべきホワイトペーパーもあります。では、ビットコインの未解決の問題のいくつかを解決しようとする、ちょうど過去1年間に書かれた主要な論文を見てみましょう。

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• 「スタークネットが早期貢献者向けに5000万STRK報酬プログラムを開始」
• 「テザーの証明書によると、現金および現金同等物は85.7％に増加しました」

BitVM

2023年10月9日に公開されたBitVMは、ビットコインがどれほどのことが可能かまたは不可能かという概念を完全に粉砕しました。ZerosyncのRobin Linusが、Bitcoinのプロトコル自体を変更することなく、任意の計算を使用してビットコインの条件付き転送を保護するオフチェーンスキームを説明する論文を公開しました。

このアイデアが実現可能になったのには、2つの新しい洞察が寄与しています。まず、既存のBitcoinスクリプトを使用してNANDロジックゲートを作成し、スタック上でNAND演算が正しく行われたことを検証する方法があるということです。例えば、ユーザーがスクリプトに0と1を入力し、提供する出力が1以外の場合、NAND演算が無効であるため、スクリプトの実行に失敗します。

2つ目の洞察は、ハッシュロックを使用して、ユーザーが計算に提供したい入力ビットを不可逆的にコミットできるということです。ユーザーは1または0に対応する1つまたは2つのプレイイメージを明らかにすることで、入力ビットにコミットします。その後、ユーザーはコミットした入力を変更することができなくなります。なぜならば、任意の論理キーへの両方のプレイイメージを明らかにすると、他のユーザーがペナルティトランザクションを提出してすべての資金を請求できるからです。

ここからは単純にオフチェーンで計算を実行し、一方のパーティが嘘をついたり結果を隠したりすると、他のパーティが単純にオンチェーンで挑戦するだけです。挑戦する側はタイムロックの後にお金を請求するか、他のユーザーが両方のプレイイメージを明らかにしてチートしようとするのを見逃し、タイムロックの後で請求をさせるかのどちらかになります。

BitVMは、ビットコインがプログラム可能になる度合いを完全に変えましたが、Bitcoinプロトコル自体を変更する必要はありません。

タイムアウトツリー

2023年9月8日、John Lawは “Simple Covenantsによるライトニングネットワークのスケーリング“という論文をLightning-devメーリングリストに投稿しました。この論文では、Timeout Treeという概念を紹介し、ライトニングユーザーのチャネル作成とクロージャのスケーリングの解決策として提案しました。ライトニングネットワークの最もよく知られたスケーリングの制約の一つは、任意のブロック内でオープンまたはクローズできるユーザーの数です。これは長期的にはネットワークへのユーザーの参加を困難にする大きな課題です。ライトニングチャネルを持っている人々は、オフチェーンで自由に使用できますが、新しいユーザーがチャネルをオープンするために利用できるブロックスペースは10分ごとに限られています。

オリジナルのLightningホワイトペーパーでも、地球上の70億人が1年に2つのチャネルしか開かないと計算した場合、Bitcoinは133 MBのブロックを必要として、ライトニングに全世界をオンボードする必要があります。これは未知の、または最近発見された制約ではなく、常に知られていました。 タイムアウトツリーは、ブロックサイズの増加に代わる解決策を提供します。

基本的なコンセプトは、LSPがCHECKTEMPLATEVERIFY(CTV)を利用して、1つのUTXOで非常に大きなユーザーグループに対してチャネルを一括開設できるというものですが、ただし注意が必要です。すべてのチャネルが期限切れになり、期限切れまでに一方的にクローズされなかった場合（またはCTVによって確定せずにチェーンに残されたままの場合）、LSPはチャネルグループのすべての資金を回収できます。これにより、非常に効率的なチャネル開設の足跡を実現することができ、1つのUTXOで数千のチャネルを開設する可能性があります。協同的なケースでは、期限切れるタイムアウトツリーから新しいオフチェーンのツリーにライトニングネットワークを経由して資金をルーティングし、期限切れ後に旧ツリーを回収することで、非常に効率的なクローズの足跡が得られます。

タイムアウトツリーは、ライトニングの最大の既知の制約の克服に非常に柔軟性のある考え方を提供します。

Ark

Arkは、2023年5月22日にBurak Keceliによってリリースされた別の第2層提案です。 Arkは、ライトニングネットワークの制約をいくつか克服するために全く新しい第2層の設計提案を提供します。概念的にはチャネルファクトリーと非常に似ていますが、使用方法において鍵となる違いがあります。チャネルファクトリーは繰り返し使用できる通常のライトニングチャネルをホストしますが、アークファクトリーはユーザーがオフチェーンのUTXOを制御して一度だけ送信できるようにします（現金のノートのようなものです）。ユーザーは、古いアークから新しいアークへコインをローテーションスキームで移すために、オフチェーンのUTXOを新しいアークとの関連付けを使用して消費します。

これはATLCと呼ばれるものを使用して達成されます。移行スキームでは、アークサービスプロバイダ（ASP、LSPに相当）は転送を容易にするために流動性を先行して提供します。既存のアークオフチェーンUTXOが使われる場合、受信者に対する流動性を先行して提供する代わりにASPへ送られるトランザクションは、受信者が資金の制御を取得する新しいアークの入力を使用して署名されます。これにより、受信者がお金を手に入れる新しいアークが確認されない場合、ASPは送信者のお金を請求することはできません。

アークはキャッシュのようなシステムであり、特定のユーザーが事前に受信容量を持っている必要はなく、お金を使うためにはより高い流動性コストがかかりますが、これにより、よりキャッシュのようなユーザーエクスペリエンスを提供する代わりに、サービスプロバイダのオーバーヘッドが高くなる価値があるかもしれません。

ZeroSync

2023年5月12日、Robin LinusがBitcoin-devメーリングリストにZerosync提案を公開しました。この提案は、Bitcoinノードをブートストラップするための完全なアプリケーションサイドのゼロ知識証明システムです。Zerosyncは、3つの別々の証明から構成されており、実際のヒストリカルブロックチェーンをダウンロードして処理する必要なく、新しいBitcoinノードを信頼性のあるブートストラップすることができます。

3つの証明のうち、最初のものはブロックヘッダーの正当性をカバーし、各ブロックヘッダーの難易度要件が成功裏に満たされたことを数キロバイト程度の簡潔な証明で提供します。2番目の証明では、UTXOセットを使用して各ブロック高さでUTXOセットの正当性を検証するために、従来のUTXOセット全体を持たないノードの許可を与えるためのUtreexoを使用します。最後に、最終的な証明は、ブロックチェーン内のすべてのヒストリカルシグネチャと他のウィットネスデータが有効であることを保証します。

これらの3つの証明により、ノードは現在のUTXOセットをダウンロードし、数キロバイト程度の小さな証明を追加するだけで、完全に信頼性を持ち、検証可能なノードをすぐに実行することができます。これにより、Bitcoinとのやり取りでシステムを完全に検証するためのコストが完全に変わります。

Civ Kit

2023年5月1日、アントワン・リアールは、ニコラス・グレゴリーとレイ・ユースフと共同で書かれたCiv.Kit: ピアツーピアの電子市場システムホワイトペーパーをBitcoin-devメーリングリストに投稿しました。Civ Kitは、Nostrプロトコルの上に構築された、ビットコインから法定通貨、商品、サービスまであらゆるものを取引するための分散型マーケットプレイスを提案しました。Nostrへの依存度とそのプロトコルの動作方法から、Civ.Kitのすべてのユーザーは、デフォルトで身元証明キーを持ち、マーケットプレイスに投稿するメッセージを承認することができます。また、reputational systemの一部となることもできます。ブロックチェーン上のロックされた資金と併せて保証金を構成することにより、マーケットボードオペレーターは、ユーザーが注文を出すための要件ポリシーを確立することができます。

評判システム、強固な放送および通信メカニズム、およびビットコイン自体を取引のエスクロー契約の基礎として使用することで、Civ.Kitは、ビットコインを利用したピアツーピアの経済活動を促進するためのパワフルなプロトコルになり得ます。ビットコインの成功のためには、循環経済における交換手段としての利用が重要な要素です。ピアツーピアのモニタイゼーションがなければ、規制の専門化に陥るリスクがあります。Civ.Kitは、それを防ぐためのフレームワークと基盤になり得ます。

次の15年へ

これに加えて、今年リリースされた提案のすべてを網羅しているわけではありません。中には正式なホワイトペーパーでないものも流れています。しかし、これはちょっとした例に過ぎませんが、過去1年間でビットコインエコシステムで行われた大きな進展の一部をご紹介しました。その前の年の進展や、さらに14年前までさかのぼるものはまだあります。

人々はビットコインが進歩しないし、興味深いことも何もしていないと話すのが好きです。また、技術的な開発も行われず、停滞していて消えゆくコインだと考えられています。しかし、過去1年間の大きな提案の一部を見てみると、ビットコインは停滞しているプロジェクトに見えますか？ただ投げやりになってあきらめて、すべてをやめて帰るべきでしょうか？15年の時間と多くの人々の努力、さらなる改善と拡張を続けるための数多くの可能性を考慮すると、このプロジェクトは死んでいるように感じますか？

私にとっては、そうは感じません。