ビットコインのエコシステムは、取引速度、スケーラビリティ、セキュリティ、規制上の問題など、さまざまな課題に直面しています。

初めて成功した分散型デジタル通貨として、Bitcoin は2009年の創設以来、仮想通貨の中心にあります。支払い手段としての革新的な手段および価値の保存ツールとして、Bitcoin は仮想通貨やブロックチェーン技術に広範な国際的な関心を呼び起こしました。しかし、Bitcoin 生態系が成熟し拡大するにつれて、取引速度、拡張性、セキュリティ、規制問題など、さまざまな課題に直面しています。

最近、BRC20を中心とするスクリプトエコシステムが市場で人気を博し、さまざまなスクリプトが100倍以上の成長を遂げています。Bitcoinのオンチェーン取引は深刻な混雑状態であり、平均ガスは300 sat/vBを超えています。同時に、Nostr Assetsからのエアドロップは市場の注目をさらに集め、BitVMやBitStreamなどのプロトコル設計ホワイトペーパーの提案により、Bitcoinエコシステムには活気あるポテンシャルがあることを示しています。

Aqua Labs研究チームは、技術の進歩、市場の動向、規制など、ビットコインエコシステムの現状について包括的なレビューを実施し、ビットコイン技術の深い分析と市場動向の研究を行いました。当社の目標は、ビットコインの開発の全景を提供することです。記事はまず、ビットコインの基本原則と開発史をレビューし、次に、ライトニングネットワークやセグリゲーテッドウィットネスなど、ビットコインネットワークの技術革新について掘り下げ、将来の発展トレンドを予測しています。

資産発行：カラーコインを使って開始

スクリプトエコシステムの本質は、一般の個人に低い閾値の資産発行権を提供し、簡素さ、公平さ、利便性を伴うことです。 Bitcoin上のスクリプトプロトコルの出現は2023年に遡ることができますが、2012年にはBitcoinを資産発行に利用するコンセプトが存在し、Colored Coinsとして知られていました。

カラーコイン：初期の試み

Colored Coinsは、ビットコインシステムを使用してビットコイン以外の資産の作成、所有権、および転送を記録する一連の技術を指します。この技術は、第三者が保有するデジタルおよび有形資産を追跡し、Colored Coinsを介した所有権取引を容易にするために使用することができます。“Colored”という用語は、ビットコインの未使用取引出力(UTXO)に特定の情報を追加して、他のビットコインUTXOと区別することを指し、均質なビットコインに異質性を導入します。Colored Coins技術を使用すると、発行された資産は、二重支払いの防止、プライバシー、セキュリティ、透明性、および検閲耐性を含む、ビットコインと同様の多くの特性を持ち、取引の信頼性を確保します。

Colored Coinsが定義するプロトコルは、通常のBitcoinソフトウェアによって実装されていないことに注意する価値があります。Colored Coinsに関連する取引を特定するには、特別なソフトウェアが必要です。明らかに、Colored CoinsにはColored Coinsプロトコルを認識するコミュニティでのみ価値があります。そうでない場合、異種のColored Coinsの色の特性は失われ、純粋なSatoshiに戻ります。一方、小さなコミュニティによって認識されるColored Coinsは、資産の発行と流通に関してBitcoinの多くの利点を活用することができます。一方で、Colored Coinsプロトコルを最大のコンセンサスBitcoinコアソフトウェアにソフトフォークを通じて統合することはほとんど不可能です。

オープンアセット

2013年末、Flavien Charlonは、カラードコインを実装するための方法として、Open Assets Protocolを紹介しました。資産発行者は非対称暗号化を使用して資産IDを計算し、資産IDの秘密鍵を持つユーザーだけが同じ資産を発行できるようにします。資産のメタデータについては、OP_RETURNオペコードが使用され、UTXOを汚染することなく、カラー情報を保存するスクリプトである「マーカーアウトプット」にメタデータを保存します。Bitcoinの公開鍵暗号化ツールを利用しているため、資産発行はマルチシグネチャメカニズムを介して実行できます。

EPOBC

2014年、ChromaWayはEPOBCプロトコルを発表しました。これはEnhanced, Padded, Order-Based Coloringの略です。このプロトコルには2つの操作、発行と転送が含まれています。発行操作は資産を発行するために使用され、転送操作は資産の転送を容易にします。資産タイプは明示的にエンコードまたは区別することはできず、各発行トランザクションは新しい資産を発行し、発行プロセス中にその総量を決定します。EPOBC資産は転送操作を使用して転送する必要があり、EPOBC資産が非転送操作トランザクションで入力として使用される場合、その資産は失われます。

EPOBCアセットに関するその他の情報は、ビットコイン取引のnSequenceフィールドに格納されています。 nSequenceフィールドは、32ビットで構成されるビットコイン取引の予約済みフィールドです。 最下位の6ビットは取引タイプを決定するために使用され、ビット6から12は、ビットコインプロトコルのアンチダスト攻撃要件を満たすためのパディングに使用されます。 メタデータ情報を格納するためにnSequenceフィールドを使用する利点は、追加のストレージスペースが必要ないことです。 識別用のアセットIDがないため、EPOBCアセットを関するすべての取引は、そのカテゴリと正当性を決定するために、発生取引にさかのぼる必要があります。

Mastercoin/Omni Layer

前述の合意と比較して、Mastercoinは商業実装においてより成功を収めています。2013年、Mastercoinは初のICOを実施し、5000 BTCを調達し、新時代を迎えました。有名なUSDTは最初にBitcoinブロックチェーン上で発行され、Omniレイヤーを介して導入されました。

Mastercoinはビットコインに対する依存度が低く、ほとんどの状態をオフチェーンで維持し、ブロックチェーンには最小限の情報のみを保存します。基本的に、Mastercoinはビットコインを分散型の記録システムと見なし、アセット操作の変更をブロードキャストするために任意のビットコイン取引を使用します。取引の妥当性を検証するには、常にビットコインのブロックチェーンをスキャンし、オフチェーンのアセットデータベースを維持する必要があります。このデータベースは、アドレスとアセットのマッピングを保持し、アドレスがビットコインアドレスシステムを再利用することができます。

Early Colored Coins mainly used the OP_RETURN opcode in scripts to store metadata about assets. After the SegWit and Taproot upgrades, new derivative protocols have more options.

SegWit（セグウィット）は、主に証人（トランザクション入力スクリプト）をトランザクションから分離することを指します。この分離の主な理由は、入力スクリプトを改変することによる攻撃を防ぐことです。しかしながら、それにはもうひとつの利点もあります：ブロック容量を効果的に増加させ、より多くの証人データを格納することができます。

Taprootは、Merkleツリーを使用して出力の任意のアセットにメタデータを含めることを開発者に可能にするMASTという重要な機能を導入します。これにより、Schnorr署名による交換可能性と拡張性が向上し、ライトニングネットワークを介したマルチホップトランザクションをサポートしています。

序数とBRC20、シミュレーテッドトレーディング：大規模な社会実験

一般的に、序数は4つの主要な構成要素からなります:

• satsを注文するためのBIP

• Bitcoin Coreノードを使用してすべてのサトシポジション（順位）を追跡するインデクサー

• 序数に関連する取引を処理するウォレット

• 順位に関連する取引を特定するためのブロックエクスプローラ

基本的に、コアはBIP/プロトコル自体です。序数は、並べ替えスキームを定義し（0から始まり、採掘された順に基づく）、最小のビットコイン単位であるサトシに数値を割り当てます。これにより、均質なサトシに異質性と希少性が導入されます。

彼らは明示的に序数を作成せずに、シングル署名、マルチシグ、タイムロック、そしてハイトロックなど、BTCのインフラストラクチャを再利用できます。彼らは良好な匿名性を提供し、明示的なオンチェーンの足跡を残しません。ただし、多数の小さな未使用UTXOがUTXOセットのサイズを増やす可能性があるため、欠点が明らかになります。さらに、インデックス作成は大量のスペースを消費し、特定のサトシを使うには特定の情報が必要です。

• ブロックチェーンヘッダー

• そのサトシを作成したコインベーストランザクションへのMerkleパス

• そのサトシを作成したコインベース取引

特定の出力に特定のサトシが含まれていることを証明する。

この文脈では、彫刻は任意のコンテンツをサットに刻むことを意味します。具体的な方法は、コンテンツをTaprootスクリプトパス支出スクリプトに完全にオンチェーンで配置することです。彫刻の内容は、HTTPレスポンスの形式でシリアル化され、支出スクリプト内の実行不可能なスクリプトにプッシュされ、それを“封筒”と呼びます。具体的には、彫刻には条件文の前にOP_FALSEを追加し、JSON形式で提示された実行不可能な条件文に彫刻されたコンテンツを配置することを含みます。彫刻されたコンテンツのサイズはTaprootスクリプトによって制限され、合計で520バイトを超えることはありません。

Taprootの支出スクリプトには既存のTaprootの出力を支出する必要があるため、彫刻にはコミットメントとリベレーションの2つのステップが必要です。最初のステップでは、彫刻された内容をコミットするTaprootの出力が作成されます。2番目のステップでは、前のステップからのTaprootの出力を、彫刻された内容と対応するMerkleパスを使用して支出し、チェーン上で彫刻された内容を明らかにします。

エングレービングはもともと非代替性トークン（NFT）をビットコインに導入することを意図していました。しかし、新しい開発者がBIT上でERC20をシミュレートしたBRC20を作成し、序数内で代替性資産の発行を可能にしました。BRC20にはDeploy、Mint、Transferなどの操作が含まれており、それぞれコミットメントとリベレーションのステップが必要です。トランザクションプロセスはより複雑でコストがかかります。

実データを使用した例:

選択された部分は彫刻の内容であり、逆シリアル化された結果は次のとおりです:

ARC20プロトコルの目標は、Atomicalsから発信され、各ARC20トークンユニットをサトシにバインディングして、Bitcoin取引システムを再利用することによって取引を簡素化することです。資産がコミットメントおよびリベレーションの手順を経て発行されると、ARC20トークンの転送は対応するサトシを直接転送することで行うことができます。ARC20の設計は、既存のトークンに新しいコンテンツを追加して新しいトークンを作成し、新しいトークンの価値が元の価値以下でないようにするという、文字通りの着色されたコインの定義により一致しています。これは、金や銀のジュエリーと同様に、新しいトークンの価値が元の価値以下でないことを意味します。

クライアント側の検証 (CSV) と次世代の資産プロトコル

2017年にPeter Toddによって提案されたクライアントサイドの検証は、オフチェーンデータの保存、オンチェーンコミットメント、およびクライアントサイドの検証を含んでいます。クライアントサイドの検証をサポートする現在の資産プロトコルには、RGBおよびTaproot資産（Taro）が含まれています。

RGB

クライアントサイドの検証を超えて、RGBはコミットメントメカニズムとしてPedersenハッシュを利用し、アウトプットの匿名化をサポートしています。支払いをリクエストする際、トークンを受け取るUTXOは公開される必要はありません。その代わりにハッシュ値が送信され、プライバシーと検閲への耐性が向上します。トークンを使う際、受信者はトランザクション履歴を検証するために匿名化値を公開する必要があります。

さらに、RGBはプログラム可能性を高めるためにAluVMを導入しています。クライアント側の検証中に、ユーザーは受信支払情報を確認するだけでなく、支払人から資産のジェネシス取引まで遡って完全な取引履歴を受け取ります。全取引履歴を確認することで、受け取った資産の有効性を確認します。

Taproot Assets

Lightning Labsによって開発されたTaprootアセットは、Lightning Network上で発行されたアセットの瞬時で、高頻度で、低コストの転送を可能にします。Taprootプロトコルを中心に設計されており、プライバシーとスケーラビリティを向上させています。

ウィットネスデータはオフチェーンに保存され、チェーン上で検証され、ローカルにまたは「宇宙」と呼ばれる情報リポジトリに存在します（Gitリポジトリに類似）。 ウィットネス検証には、資産発行からのすべての履歴データが必要であり、Taprootアセットゴシップレイヤーを介して伝播されます。 クライアントは、ローカルブロックチェーンコピーを使用してクロス検証できます。

Taprootアセットは、グローバルな資産の状態を格納するために疎なMerkle Sum Treeを使用し、高いストレージコストを負担しますが、効率的な検証を可能にします。挿入/除外の証明により、資産のトランザクション履歴をたどることなくトランザクションの検証が行えます。

スケーラビリティ：ビットコインの永遠の提案

最高の時価総額、セキュリティ、安定性を備えているにもかかわらず、ビットコインは「ピアツーピアの電子キャッシュシステム」としての当初のビジョンから外れています。ブロック容量が限られているため、ビットコインは大量の頻繁なトランザクションを処理できず、この問題に対処するために過去10年間にさまざまなプロトコルが登場しました。

支払いチャネルとライトニングネットワーク：ビットコインの正統な解決策

ライトニングネットワークは支払いチャネルを確立することによって運用されます。ユーザーは任意の2者間で支払いチャネルを作成し、これらのチャネルをリンクしてより広範なネットワークを形成し、直接のチャネルを介さずにユーザー間で間接的に支払いを行うことさえ可能です。たとえば、AliceとBobがビットコインブロックチェーン上でそれぞれを記録せずに複数の取引を行いたい場合、彼らはその間に支払いチャネルを開設することができます。このチャネル内で多数の取引を行うことができ、チャネルを開設するときと閉鎖するときの2つのブロックチェーン記録だけで済むため、ブロックチェーンの確認を待つ時間が大幅に短縮され、ブロックチェーンへの負担も軽減されます。

現在、Lightning Networkには14,000を超えるノード、60,000を超えるチャネル、そして合計容量が5000 BTCを超えています。

サイドチェーン:ビットコインのイーサリアム方式

スタック

Stacksは、Bitcoinのスマートコントラクトレイヤーとして位置付けられ、ネイティブトークンをGasトークンとして使用しています。Stacksはマイクロブロックメカニズムを採用し、Bitcoinと同期して進化し、ブロックが同時に確認されます。Stacksでは、これを「アンカーブロック」と呼びます。各StacksトランザクションブロックはBitcoinトランザクションに対応し、より高いトランザクションスループットを実現しています。ブロックが同時に生成されるため、BitcoinはStacksブロックを作成するためのレートリミッターとして機能し、ピアツーピアネットワーク上のDoS攻撃を防ぎます。

Stacksは、デュアルスパイラルメカニズムを使用したProof of Transfer（PoX）によって合意を達成します。マイナーはブロックを採掘する権利を競うためにBTCをSTX保有者に送信し、成功したマイナーはブロックを採掘した際にSTX報酬を受け取ります。このプロセス中、STX保有者はマイナーが送信したBTCの比例した量を受け取ります。Stacksは、ネイティブトークンを発行することでマイナーに歴史的台帳を維持するよう奨励することを目指していますが、RSKで見られるように、ネイティブトークンなしでもインセンティブを実現することができます。

Stacksブロックチェーンのトランザクションデータについて、そのハッシュ値はBitcoinのトランザクションスクリプトにOP_RETURNバイトコードを使用して格納されます。Clarityの組み込み機能により、StacksノードはBitcoinトランザクションに格納されたStacksトランザクションデータハッシュを取得できます。

Stacksは、ビットコインのほぼ第2層のチェーンと見なすことができますが、クロスボーダー資産の移動にはまだいくつかの不足点があります。中本のアップグレード後、Stacksはビットコイン取引を送信して資産の移動を完了することをサポートしていますが、取引の複雑さのため、これらの取引はビットコインチェーンで検証することはできません。資産の移動はマルチサイン委員会を通じてのみ検証できます。

RSK

RSKは、マージ採掘アルゴリズムを利用し、ビットコインマイナーがほぼゼロコストでRSKのブロック生産を支援し、追加の報酬を受け取ることができます。 RSKにはネイティブトークンがなく、BTC（RBTC）をガストークンとして使用しています。 RSKには、イーサリアム仮想マシン（EVM）と互換性のある実行エンジンがあります。

リキッド

Liquidは、制御されたノードアクセスを持つビットコインのフェデレーテッドサイドチェーンであり、ブロック生産を担当する15人のメンバーによって監督されています。資産の転送は、ロックおよび鋳造メカニズムを使用して行われ、資産はBTCを使用してLiquidのマルチサインアドレスに送信され、資産がLiquidサイドチェーンに入ることを可能にします。退出するには、L-BTCをLiquidチェーン上のマルチサインアドレスに送信します。マルチサインアドレスのセキュリティは15人中11人に設定されています。

Liquidは金融アプリケーションに焦点を当て、開発者向けの金融サービスに関連するソフトウェア開発キット（SDK）を提供しています。Liquidネットワーク上の総ロックバリュー（TVL）は現在、約3000 BTCです。

Nostr Assets: Enhanced Centralization

「ビットコイン上で任意の計算可能な関数を検証できます。」

ユーザー様、以下は、提供されたコンテンツの翻訳です。

—Robin Linus、BitVMの創設者。

• 早期：EVMは包括的な仮想マシンアーキテクチャを持っていますが、BitVMには文字列が0または1であるかを検証するための1つの機能しかありません。

BitVMを話し合った後、すべてを含むBRC20ツールソリューションに焦点を移すことができます。

2. リキッドティのロック解除：革新的な署名ソリューションがBRC資産の流動性ボトルネックを打破

BRC資産のユニークな性質により、流動性は常に業界全体の課題でした。オールインワンのBRC20ツールは、革新的な署名ソリューションを通じてBRC資産の取引を成功裏に完了し、より柔軟で効率的なソリューションをユーザーに提供し、流動性を効果的に解き放ちました。

結論

テキストの包括的なレビューによれば、ビットコインのメインネットでの処理と計算能力の制約により、ビットコインはより繁栄し多様なエコシステムを促進するために、計算をオフチェーンに移動する必要があります。現在、主な解決策は2つあります。

一方で、オフチェーンコンピューティングおよびクライアントサイド検証ソリューションでは、ビットコイン取引内の特定のフィールドを利用して重要な情報を格納し、ビットコインメインネットを分散型のログシステムとして扱い、Sovereign Rollupsと同様に主要データの可用性を確保しています。このアプローチはビットコインプロトコル層の修正を必要とせず、より実現可能性が高いですが、ビットコインのセキュリティを完全に受け継ぐことはできません。

一方、一部のチームは、既存のツールを使用してビットコイン上で任意の計算を実行し、ゼロ知識証明技術を用いて効率的なスケーラビリティを実現しようと試みているオンチェーン検証に取り組んでいます。しかし、これらの解決策はまだ初期段階にあり、高い計算コストがかかるため、短期間内に実装される可能性は低いです。

このような背景から、オールインワンのBRCツールが注目に値するソリューションとなっています。効果的な登録を迅速に取得するための低ガス方式を提供し、BRC資産の公正な立ち上げを促進し、革新的な署名スキームを通じて流動性の課題と公正な販売に対処することにより、オールインワンのBRCツールは現在のエコシステムにおけるその価値を実証しています。ビットコインエコシステムが直面している技術的な課題にもかかわらず、オールインワンのBRCツールは、より柔軟で効率的な取引体験をユーザーに提供し、ビットコインの開発のためのユニークなソリューションを提供します。

もちろん、一部の人々はなぜBitcoinのような強力な計算能力を持つEthereumなどのブロックチェーンに頼らないのか疑問に思うかもしれません。なぜBitcoin上で取引プロセスを再実装するのでしょうか？

ビットコインですから。

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