デジタルゴールドの破茧の道：ビットコインエコシステムのパラダイム革命を解読する

イントロダクション

2008年の金融危機の廃墟の中で、中本聡はビットコインの創世ブロックを埋め込み、通貨哲学の再構築の幕開けを迎えました。この非中央集権的な価値保存システムは、わずか10年余りで時価総額万億ドルのデジタル文明の基石へと進化しました。しかし、ビットコインの原始的なアーキテクチャ設計は徐々にそのさらなる発展の足かせとなっています。毎秒約7件の取引処理能力と限られたスクリプト機能では、数億人のユーザーのアプリケーションニーズを満たすことはできません。

中本聡の2011年の神秘的な消失は、コミュニティが創設者に依存してプロジェクトの革新を推進するという考えを放棄させました。世界中の開発者がビットコインエコシステムに積極的に参加し、技術革新の波を引き起こしました。このビットコインの本来の欠陥から生じた技術革命は、ビットコインホワイトペーパーの構想を超えるエコシステムを形作っています。メインネットのスケーリング競争から、ライトニングネットワークのオフチェーン決済高速道路；Ordinalsプロトコルによって開創されたオンチェーンの銘文物語から、Stacks、Rootstockによって与えられたスマートコントラクトの遺伝子；クロスチェーンブリッジ技術によって実現された価値の相互通行から、BTCFiエコシステムの台頭による分散型金融革命に至るまで、ブロックチェーンエンジニアたちは驚くべき速度でビットコインに第二の生命をもたらしています。

このパラダイム革命の深さと広さは、人々のビットコインに対する認識の境界を再形成しています。Ordinalsプロトコルがすべてのサトシをデジタルメモリーを担う媒体にする時、BRC-20トークン標準がビットコインネットワーク上でDeFi Summerの熱狂を再現する時、BitVM技術がオフチェーン計算とオンチェーン検証の完璧な協調を実現する時、ビットコインはもはや単に簡単な記帳ができる「デジタルゴールド」ではなく、複雑な金融契約をサポートし、NFT文化を担い、マルチチェーン宇宙をリンクするスーパープロトコルへと進化しています。この革命の終点はまだ分かりません——ビットコインの非中央集権性と安全性を保護する前提の下、技術革新を通じてその価値がより広範な人々に恩恵をもたらすことを期待し、このガレージで生まれた暗号パンクの実験が、最終的にデジタル文明を支える基盤オペレーティングシステムとなることを期待しています。

ボディ

ビットコインエコシステムは近年急速に発展し、重要な影響力を持つ多くのレースが形成されています。2025年3月という時点に立ち、ビットコインエコシステムの主な発展は大まかに以下の3つの方向に分類できます:

• ネットワークのスケーリング
• スマートコントラクト
• クロスチェーンブリッジ

これらのビットコインエコシステムを再構築する重要な分野には、多くの著名なプロジェクトが登場しており、理論のギャップを越えて万億規模のエコシステムの基盤となる成熟したソリューションもあれば、概念実証の初期段階にあり、暗号コミュニティの激しい議論の中で合意の境界を探る実験的なプロトコルもあります。本稿では、ビットコインエコシステムの発展における3つの核心的な戦場を深く解剖し、ビットコインエコシステムの革命と革新の全景をできるだけ示します。

一、ネットワークのスケーリング

(1) 問題の原因

ビットコインは固定ブロックサイズと約10分のブロック生成時間を採用しているため、ビットコインネットワークは平均して毎秒約7件の取引しか処理できません。これは、従来の決済システム（例えばVisa、毎秒数万件）や他のパブリックチェーン（例えばSolana、毎秒数千件）の取引能力に比べても大幅に劣っています。取引のピーク時には、ビットコインネットワークは混雑しやすく、取引確認が遅れることがあります。また、メインネットが混雑している時には取引手数料も急増し、単一の取引に対して数十ドルに達することがあります。

(2) ソリューション

ビットコインネットワークの拡張は、ビットコインネットワークの安全性と非中央集権特性を犠牲にすることなく、技術手段を通じて取引処理能力を向上させ、取引手数料を低下させる解決策を指します。ネットワークの拡張の考え方は、オンチェーン拡張とオフチェーン拡張の2つのカテゴリーに分けることができます。

1. チェーン上のスケーリング

オンチェーンスケーリングは、メインチェーンプロトコルを変更し、データの保存と検証方法を最適化することを目的としており、一定程度でブロックの有効負荷と効率を向上させることができます。核心は、ブロックスペースの効率とプロトコルルールの革新にあります。主流のオンチェーンスケーリングソリューションは、技術パスに応じてさらに分割されることがあり、以下が含まれます：

(1) ブロック容量調整

ビットコインが設計された当初、中本聡は各ブロックに1MBの容量制限を追加しました。この容量制限は後にビットコインネットワークの効率を制限する重要な要因の一つとなりました。したがって、ビットコインのブロック容量を直接拡大すること（例えば1MBから2MB以上に引き上げること）が、ビットコインネットワークのスケーリングの最初の提案となりました。

2015年、ギャビン・アンドリーセンとマイク・ハーンはビットコインのXTバージョン（Bitcoin XT）を提案し、ブロックサイズを8Mに増やそうとしました。しかし、ビットコインコミュニティ（Coreチーム）は、ブロックサイズが増加すると、一般ユーザーがビットコインノードを運営するコストが高くなり、企業がデータセンターでノードをホスティングすることになり、ノードの集中化を引き起こし、中本聡の「軽ノード」設計原則に反すると考え、ビットコインブロックの「単純で粗暴な」拡張を拒否しました。

"大区块"を推進する側と"小区块"を守る側はなかなか合意に至らず、ついに2017年、ウー・ジーハンを中心とした一部のマイニング団体がビットコインネットワークの"ハードフォーク"（Hard Fork）を推進しました。彼らはブロックチェーンプロトコルを修正し、修正後のプロトコルではブロック上限が1MBから32MBに引き上げられ、単一のブロックにより多くの取引を収容できるようになり、理論TPSは大幅に100-200に向上しました。修正後のプロトコルは旧バージョンと互換性がなくなったため、元のプロトコル（すなわちビットコイン）と並行して存在する新しい通貨が誕生しました——ビットコインキャッシュ（BCH）。

BCHは誕生当初、マイナーコミュニティから熱烈に歓迎されましたが、ストレージ/帯域幅の敷居が高くなったため、フルノードの数はビットコインの約1%に過ぎず、分散化の程度が著しく低下しました。

時価総額の観点から、2018年のピーク時にBCHのBTCに対する換算比率は約0.18でしたが、現在では1BCHは約0.004BTCにしか換算できません。これからも分かるように、BCHのブロック容量調整案は徐々にビットコインコミュニティに見捨てられています。

全てのビットコインブロック容量を全面的に向上させる「過激な提案」以外にも、初期のコミュニティメンバーがブロック容量を動的に調整する妥協案を提案したことがある。核心的な考え方は、ネットワークの負荷に応じてブロックの上限を自動的に調整し、固定値の硬直化を避けることだ。しかし、この種の提案もコミュニティの意見の相違によりビットコインネットワークに採用されなかった。

(2) ブロックスペース最適化

直接ブロック容量を調整する方法の他にも、ブロックスペースを最適化してビットコインネットワークの効率を向上させる提案をする開発者もいます。現在広く採用されている方法は主に隔離証人（SegWit）とTaprootです。

SegWitは2017年に正式に実装され、取引データを再編成することによってビットコインネットワークの取引処理能力を向上させました。これは取引データから証人データを分離し、ブロックの独立した部分に保存します。これにより、単一の取引のデータ量を減少させ、ブロックサイズを増加させることなく、より多くの取引を収容できるようになり、オンチェーンスループットを約10-15 TPSに直接向上させます。SegWitはその誕生以来、ビットコインコミュニティに広く受け入れられ、大多数のウォレットと取引所がSegWitアドレスをサポートしています（旧ウォレットとの互換性のために設計されたNested SetWitアドレスは3で始まり、ネイティブ隔離証人のNative SegWitアドレスはbc1で始まります）。これにより、取引速度とスケーラビリティが効果的に向上し、取引手数料が低下しました。

Taprootは2021年に実施された重要なアップグレードで、アップグレードの内容は実際にはBIP340、BIP341、BIP342の3つの提案を含んでいます。Schnorr署名やマーケル化抽象構文木（MAST）などの技術を組み合わせ、取引のプライバシー、効率、スケーラビリティを向上させることを目的としています。Taprootは複数の署名を1つの署名に統合することを可能にし、取引の検証プロセスを簡素化するとともに、複雑な取引の詳細、例えばマルチシグやタイムロックなどの条件を隠すことができます。Taprootはビットコインの取引のプライバシーと柔軟性を向上させ、特にマルチシグ取引や軽量スマートコントラクトのシナリオで際立った性能を発揮します。しかし、そのスループットの向上効果は限られており、主に機能拡張に集中しているため、容量の突破には寄与していません。

2. オフチェーンスケーリング

オフチェーンスケーリングは、チェーン外で取引を処理し、メインチェーンで最終決済を行うアーキテクチャを通じて、メインチェーンプロトコルを変更することなくスループットを向上させるものであり、主に「分散型セキュリティ」と「パフォーマンス拡張」のバランスを解決します。主流のオフチェーンスケーリングソリューションは、技術的な経路によってさらに分割されることができます。

(1) 状態チャネル

ステートチャンネル（State Channels）は本質的にLayer 2ソリューションの一種であり、その原理はオフチェーンで複数の信頼できるチャンネルを構築し、チャンネルの開閉時のみメインチェーンと相互作用することです。取引の当事者はチャンネル内で高頻度かつ低コストの取引を行い、チャンネルが閉じられる時または一方がチャンネルから資金を引き出したい時にのみ、最終状態をメインチェーンに提出して決済します。

現在最も有名なステートチャネルの実践はライトニングネットワーク（Lightning Network）で、導入以来広く注目されており、応用されています。現在、多くのビットコインウォレットや決済プラットフォームがライトニングネットワークをサポートしており、取引速度の向上と取引コストの削減において優れた成果を示しています。特にマイクロペイメントシーンに適しています。その利点はメインネットの安全性を継承し、オフチェーン取引手数料が非常に低いことです。一方、欠点は簡単な支払いしかサポートしておらず、より複雑なアプリケーションニーズを満たすのが難しいことです。また、ライトニングネットワークにおける資金は事前にロックされる必要があり、チャネル参加者間の取引にのみ制限されています。

現在、ライトニングネットワークのアクティブノード数は1万を超え、チャネルは4万を超え、ライトニングネットワーク内の資金は数千枚のBTCに達しています。

(2) サイドチェーン

サイドチェーン（Sidechains）は、ビットコインのメインチェーンとは独立したブロックチェーンであり、双方向アンカー機構を通じてビットコインのメインチェーンと接続されています。ユーザーは、メインチェーンからビットコインをサイドチェーンに移動させて取引を行い、その後取引結果をメインチェーンに戻すことができます。サイドチェーンは、異なるコンセンサスメカニズムと取引ルールを持つことができ、より高速な取引とより豊富な機能を実現します。サイドチェーンの開発を早くから探求したプロジェクトの一つはRootstockです。

Rootstock（RSK）は2018年1月に導入され、ビットコインネットワーク上で初めてEVMに対応したサイドチェーンです。Rootstockのネイティブトークンはビットコインにペッグされた通貨Smart BTC（RBTC）であり、取引手数料の支払いにも使用されます。Rootstockの主な革新には、合併マイニングと双方向ブリッジメカニズムが含まれます。合併マイニングとは、Rootstockブロックチェーンがビットコインと同じPoWコンセンサスアルゴリズムを使用していることを指し、ビットコインマイナーはビットコインとRootstockブロックの両方を同時にマイニングでき、追加のリソースを必要とせずにマイナーの収益性を向上させます。双方向ブリッジ（Powpeg）は、ビットコインとRBTCの間のシームレスな変換をサポートし、ビットコインが両者の間で自由に移動できるようにし、取引コストを削減します。

Rootstockの発展を制約するボトルネックは主に二つあります。一つはサイドチェーンの安全性が自身のコンセンサスに依存し、ユーザーがその安全性を信頼する必要があることです。もう一つはエコシステムが十分に成熟しておらず、十分な開発者、パートナー、ユーザーの参加が欠けていることです。そのため、数年の発展の後、RootstockのTVLのピークも約2億ドルに過ぎません。

(3) ロールアップ

Rollup技術は、オンチェーンのトランザクション処理を向上させるために、オフチェーンでトランザクションを処理し、圧縮されたトランザクションデータをビットコインメインチェーンに提出します。異なる検証方法に基づいて、Rollupの主な2つのタイプはOptimistic RollupsとZK Rollupsです。Optimistic Rollupsはトランザクションが有効であると仮定し、争いが発生した場合にのみ検証を行います。一方、ZK Rollupsはゼロ知識証明技術を使用して各トランザクションを検証します。

Rollup技術はEthereumなどのブロックチェーンで広く利用されており、多くのプロジェクトがビットコインのオフチェーンスケーリングにおけるその応用を探求しています。2023年12月、Robin Linusは「BitVM：Compute Anything On Bitcoin」というタイトルのホワイトペーパーを発表し、BitVMの概念を初めて提案しました。BitVMの設計思想はOptimistic Rollupに似ており、詐欺証明とチャレンジ-レスポンスプロトコルに基づいていますが、ビットコインのコンセンサスルールを変更する必要はありません。BitVMの基礎的な原理はシンプルで、主にハッシュロック、タイムロック、大規模なTaprootツリーに基づいています。BitVM