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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370億米ドルと60倍に増加しました。ブロック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、なぜビットコインとイーサリアムの両方が、トランザクション容量を増やす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撤退し、徐々に集中化に向かう​​ためです。したがって、開発者は、効率を向上させ、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削減するために、既存のブロックチェーンネットワークの上に構築されるレイヤー2の開発に注目しています。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、ビットコインは毎秒平均 7 トランザクションを処理しますが、イーサリアム ネットワークは毎秒約 30 トランザクションが可能ですが、Visa の平均は毎秒約 1,700 トランザクションです。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どちらも容量制限に近づき、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送信しますが、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量です。

イーサリアムは、ネイティブ暗号通貨イーサを利用した分散型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。ビットコインは通貨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。ブロックチェーン技術と組み合わせたプログラミング言語 Solidity に依存して、イーサリアムはスマート 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制限を突破できるようにしました。

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、ビットコインはストアバリューに相当するデジタルゴールドとして使用され、これは本質的に通貨取引であり、ビットコインネットワークトランザクション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 ネットワークとそのアプリケーションに電力を供給するためにイーサリアムが使用されますが、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新しいトークンを発行するためにオムニレイヤーを使用しており、オムニレイヤーの採用はステーブルコインを中心に展開されています。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。

現在のビットコイン 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) は、伝播ネットワークの各ブロックの利用可能なスペースから一部のデータを「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を強化するアップグレードです。がブロックから削除されると、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が解放され、SegWit のアップグレードによりブロック サイズが 4MB に増加しました。 2021 Taproot アップグレードではトランザクション処理が簡素化され、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あり、手数料が非常に低くなります。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トランザクションであるため、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、ビットコインのブロック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のブロックチェーン上に確立するものであり、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では、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スキームもオンチェーン拡張とオフチェーン拡張に分けられます。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、イーサリアム自体のスケーラビリティを向上させるもので、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せずに初段メインネットワークから切り離し、より高いスケーラビリティを実現します。

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第1層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に関わるため、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共同で決定します。現在、オンチェーンの拡張は主にシャーディングを採用しています (これは、今年後半のカンクンのアップグレード後に徐々に実現される予定です)。シャーディング チェーンは、イーサリアムの実行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。各ネットワーク上でイーサリアムを実行するコストを削減する ブロックチェーンのデバイスのランダム アクセス メモリ要件。

イーサリアムチェーン上の拡張と比較して、イーサリアムオフチェーンの拡張エコロジーはより豊かです。オフチェーン拡張とはトランザクションや処理プロセスをオフチェーンで実行することであり、メインネットワークのパブリックチェーンプロトコルの既存層を変更することなく拡張する必要があるが、オフチェーン拡張において最も重要な課題はトランザクションデータの処理であり、トランザクション データの処理が Layer1 メイン ネットワークに配置されるかどうかは、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ソリューションの違いです。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採用しており、これ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別個のネットワークであり、ユーザーがある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、イーサリアム上に構築されたアプリケーションを効果的に使用できるようになります。支払いが少なくなります。

ビットコインのブロックサイズについては激しく議論されています。実際、ビットコインの誕生当初はブロック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に達することがありました。当時、パッケージ化されたブロックの平均サイズは 1 ～ 2KB 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 リソースの浪費や DDOS 攻撃につながりやすい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、10 分ごとに平均 1 ブロックが生成されるという事実に基づくと、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利用者数が少なく、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混雑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が増加し、ビットコインのネットワーク混雑や取引コストの上昇といった問題が徐々に表面化してきました。

2023 年の初めに、Ordinals プロトコルがビットコインの新しい開発方向を導入し、BRC-20 トークン プロトコルが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、運営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の高まりを示しています。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のトランザクションデータは最大50万4182件に達しており、毎秒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に応えられない。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、Gas手数料は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、高額な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、現在のビットコインの開発にはサポートとしてレイヤー 2 が必要です。

2010 年にブロック拡張計画を検討し始めたとき、当時の容量は 1M に設定されていましたが、サトシ・ナカモトは、拡張の必要がある場合はコードでブロックの高さを直接設定すれば十分であると考えていました。ブロック容量を自動的にアップグレードします。サトシ・ナカモトの引退後、ビットコインの開発とメンテナンスのタスクはサトシ・ナカモトによってギャビンに引き継がれ、徐々に他の開発者が加わり、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 1M 制限を取り除くためにハードフォークを実装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、この制限は削除されるべきではないと考えていますが、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、ノード実行のしきい値が増加し、システムの分散化の度合いに影響を与えると考えています。システムリスクが増大します。

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「Segregated Witness + 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、部分的な拡張を実現するために、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、ギャビン氏が提唱するブロック拡張計画と、ビットコイン開発の主導権を握るブロックストリームのコア開発者らとの間に意見の相違が正式に形成された。しかし、この技術アップグレードを拒否する人もおり、2017年8月にはBTCのハードフォークによりBCHが派生しました。 BCH のハードフォーク後、ブロック制限は 8 M に増加し、その後 32 M に増加し、平均 TPS は約 120 になりました。さらに2018年には技術アップグレードルートの違いからBCHコミュニティが再び分裂し、BSV（ビットコインサトシビジョン）からハードフォークしました。

実際、ビットコインのブロック拡張スキームの複雑さは高く、コミュニティによってより受け入れられているスキームは、互換性があり、ビットコイン システムに影響を与えず、同時にビットコイン レイヤ 1 に基づいて新しいレイヤを構築することです。チェーンの混雑の問題を解決します。拡張紛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終了し、Segregated Witnessの完了後、ビットコインは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ています。

前編で述べたように、イーサリアムはビットコインの単純な台帳の限界を打ち破り、複雑な価値の移転を実現するスマートコントラクトシステムを確立しました。したがって、イーサリアムは誕生以来、資産ERC20（トークン）、ERC721（NFT）、または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。ユーザーの多様なニーズに応え、すべて満足しています。特にイーサリアムはアセットチェーン上での決済問題を解決するチューリング完全仮想マシンEVMを備えており、EVMエコロジーサポートによりトークン/NFTのオンチェーンDEXを提供し、多くの有名なDefiアプリケーションも実現しています。 。

資産の発行と流通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。イーサリアムが登場した 2014 年の時点で、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 USDT などです。当時、世界最大の暗号化安定通貨はビットコインネットワークのUTXO OpReturn上で発行されていましたが、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。そのため、ビットコインネットワークは、先ほど述べたsegwiアップグレードやTaprootアップグレードなど、技術のアップグレードを継続的に行っており、この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の生態学的発展が可能となるのです。

ビットコインの分離された証人は 80 バイトから 4MB へのスケーリングの問題を解決しましたが、オンチェーン計算の問題は解決していません。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などのオンチェーンコンピューティング用の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の現在の資産パフォーマンスは確かに満足のいくものです。たとえば、BRC20登録の登録トランザクション数は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それに匹敵します。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のような資産の決済を独立して完了できるようにすることです。

上記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のレイヤー 2 はイーサリアムのレイヤー 1 をコピーしているだけであり、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。特にイーサリアムシャーディングの実装後、それは現在のレイヤー 2 プロトコルにとってさらなる課題に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 ソリューションはほとんどありません。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の登録のみが可能ですが、決済はできないため、ビットコインのレイヤー 1 は、問題を解決するためにチューリング完全ビット通貨レイヤー 2 を必要とする必要があります。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。

イーサリアムや他のエコシステムの隆盛に比べ、ビットコインのエコプロジェクトは少なく、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1億8千万米ドルに達しています。しかし、ビットコインの市場価値は約6,000億米ドル、イーサリアムの市場価値は約2,300億米ドルであるため、長期的に見ると、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。

2012 年に、Colored Coins (Colored Coins) は、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ており、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非金銭取引に活用することでした。カラーコインは独立して完全に進化することはありませんでしたが、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 (孤立した監視) がアップグレードおよびアクティブ化され、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、開発者はライトニングネットワーク（ライトニングネットワーク）とサイドチェーン（サイドチェーン）を徐々に立ち上げ、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、より安全で効率的でプライベートなビットコインが提供されます。今年、BRC-20 プロトコルの出現により、ビットコインの関連生態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の増加に伴い、ビットコインでより多くのトランザクションとエコロジーをどのように実行できるようにするかが現在の主な開発方向であり、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、ビットコインレイヤー2の開発も継続されています。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の両立を実現します。

現在のビットコインのエコロジー規模はイーサリアムに大きく及ばず、一つはイーサリアムに比べて有名なプロジェクトが少ないこと、もう一つはユーザー規模がイーサリアムに及ばないことですが、現状のブロックチェーンネットワークとしては、最高の市場価値、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や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、イーサリアムと互換性のある一部のビットコイン レイヤ 2 プロジェクトもエコロジーの恩恵を受けることができます。将来的には、ビットコインエコシステムは決済、DeFi、NFT、その他の分野での発展を加速し、より多くのトラックとユーザーをカバーするでしょう。