原題：「Bitcoin Layer 2: Rebuilding Ethereum on Bitcoin」 出典：Xiaozhu Web3

レイヤー2とは

Layer2 というと、Arbitrum、Optimism、zkSync、StarkWare などのイーサリアムの Layer2 ロールアップを思い浮かべるのが一般的です。実際、Layer2 拡張計画は 2015 年のビットコインのライトニング ネットワークのホワイト ペーパーに端を発しています。

ビットコイン、イーサリアム、ソラナなどのパブリック チェーンは総称してレイヤー 1 と呼ばれます。レイヤー 1 の主な機能は、セキュリティ、分散化、最終的な状態の決定を確保し、国家の合意を達成し、スマート コントラクトのルールを通じて「暗号裁判所」として機能することです。仲裁は、経済的インセンティブの形で信頼をレイヤー 2 に移転します。

レイヤー2は究極のパフォーマンスを追求し、イーサリアムトランザクションをメインチェーンから分離するなど、レイヤー1のコンピューティング作業のほとんどを引き受けることができ、第1層ネットワークの負荷を軽減し、業務処理効率を向上させて容量拡張を実現します。 Layer2 は部分的な合意しか達成できませんが、さまざまなシナリオのニーズを満たすことができます。

ビットコイン層2

一般に、レイヤー 2 はレイヤー 1 上に構築された独立したブロックチェーン ネットワークであり、レイヤー 1 のほとんどのトランザクションをレイヤー 2 にパッケージ化して圧力を軽減し、容量を拡張することを目的としています。

現在、ビットコイン ネットワークは 1 秒あたり平均 7 件のトランザクションを処理できます。これに対し、Web2 の世界の Alipay は 1 秒あたり 100,000 件のトランザクションを処理できます。 Ordinals プロトコルに代表される碑文デザインにより、ビットコインはチェーン上の分散ストレージ機能を提供し、BRC-20 に代表される新しい標準は ERC-721 や ERC-20 と同様のビットコインエコロジートークンを実現し、ビットコインエコシステムにおけるこれらの爆発すでに非効率なビットコインネットワークはさらに「混雑」しており、イーサリアムレイヤー2（ロールアップを含む）の台頭により、ビットコイン開発者はこれらの成熟した経験をビットコインのエコロジカルな希望に移植する機会を得ることができました。ビットコインレイヤー2は、間違いなく、2024 年に最大の物語となる春風の 1 つとなるでしょう。

ビットコイン レイヤ 2 ネットワークは、ビットコイン エコシステム内でのトランザクションの高速化と効率化に対する需要の高まりに応えるように設計されています。特定のトランザクション処理タスクをメインネットからオフロードすることで、ビットコインメインネット上の混雑の問題を軽減し、トランザクション確認に必要な時間を大幅に短縮することを目的としています。

ビットコイン Layer2 の開発と分類

各ビットコイン ブロックは 1MB で、平均トランザクション サイズ 250 バイトに基づくと、1024*1024 / 250=4194 トランザクションのみを記録できます。ブロックの生成には平均 10 分かかるため、1 秒あたりのトランザクション数は 4194/10/60 = 6.99 になります。これは通常、ビットコインの 1 秒あたり 7 トランザクションと呼ばれます。

ここでの変数は、ブロック容量、トランザクション サイズ、ブロック時間の 3 つですが、このうち、ブロック容量を 1M から 32M に増やして、トランザクションあたりの速度を向上させる方法のみが可能です。秒 速度が 7 ペンから 224 ペンに増加します。容量を拡張したくないがトランザクション速度を上げたい場合は、サイドチェーンを介して行うしかありません。

2010 年 12 月 12 日にサトシ・ナカモトが公の場から姿を消したとき、彼はビットコインの開発権をギャビン・アンドレセンに譲渡し、その後、ギャビンは後にブロックストリーム社の CTO となるグレゴリー・マクスウェルを含む 4 人の開発者にコード管理権を与えました。

Blockstream 社はサイドチェーン技術とライトニングネットワークに重点を置いている、と Gregory Maxwell 氏は述べています。Blockstream はビットコイン開発のために設立されました。

2015 年 2 月に Lightning Network ホワイト ペーパーがリリースされ、2015 年 12 月に Segregated Witness (Segwit) ソリューションが提案されました。それ以来、Gregory Maxwell はライトニング ネットワークをビットコインのロードマップに書き込み、「分離された監視 + ライトニング ネットワーク」という技術的なルートを形成しました。この拡張ルートは実際にはブロックサイズを変更しませんが、賢明な設計とオフチェーン処理を通じてビットコインの確認を高速化します。

分離された監視とは、トランザクションの監視情報がブロックに書き込まれないことを意味します。そのため、ブロック サイズは変更されませんが、単一トランザクションの情報量を減らすことで、より多くのトランザクションに対応できます。

ライトニングネットワークは、頻繁に取引を行う取引相手間で証拠金の形で前払いプールを構築し、この金額を超えない限り、すべての取引はメインチェーンブロックに記録されず、決済時にのみ取引が発生します。メインネットワーク上の小規模トランザクションのプレッシャー。

Segregated Witness のアップグレード後、ビットコインのブロック サイズ制限はトランザクション データ ブロック制限 1M、監視データ ブロック制限 3M に変更されましたが、合計サイズは 4M です。しかし、この上限は今のところ変わっていない。ビットコインの影響力が高まるにつれ、拡大の問題が顕在化している。拡大は依然としてビットコインエコシステムが直面する中心的な問題の1つであり、さまざまな技術的ルートが積極的に解決策を模索しています。ビットコインの現在の主な拡大方向は次のとおりです。

ステータスチャンネル

ステータス チャネルは、異なるユーザー間の双方向通信とステータス サービスを実装するためにブロックチェーン上に確立された仮想チャネルです。これにより、ユーザーは毎回トランザクションをブロックチェーンに記録することなく、チャネル内で複数のトランザクションを実行できるため、トランザクションの効率と速度が大幅に向上します。これらのチャネルは 2 人以上のユーザーが共同で作成でき、必要な場合にのみブロックチェーン上のスマート コントラクトで決済されるため、ブロックチェーン ネットワーク上の負荷と取引手数料が削減されます。

ステート チャネルの最も有名な例は、前述のライトニング ネットワークです。これは、基本的にトランザクションの両当事者が共有する台帳であり、トランザクションを保存するために使用されます。記録。トランザクションの両当事者はチャネル内の一定量の資金をロックし、秘密キーを介してトランザクションに署名します。

2 つの当事者間の資金移動はチェーン上で実行されず、一方または両方の当事者がチャネルが不要になったと判断した場合に、決済された残高がメイン ネットワーク上でブロードキャストされるだけです。

しかし、ライトニング ネットワークは、両者を直接接続するだけではなく、多数の単一チャネルを直列に接続して、相互接続された広大な決済ネットワークを形成することができます。つまり、CとAにはチャネルがあり、CとBにはチャネルがないが、AとBにはチャネルがあると仮定すると、CはAを介してBと間接的に取引でき、Aは仲介者としてルーティング手数料を請求できます。ライトニングネットワークでは、ネットワークはトランザクションを完了するためにノードが最も少なく、トランザクション手数料が最も少ないパスを見つけます。

側鎖

サイドチェーンは最も一般的なソリューションであり、古くて最も人気のあるサイドチェーン テクノロジには、スタック、リキッド、ルートストックなどがあります。

Stacks は、ビットコインのブロックチェーンを基盤とする一方で、独立したプロトコルとしてイーサリアムと同様のスマート コントラクト機能を導入し、トランザクションを BTC ブロックチェーン上で永続的に決済します。ビットコイン L2 としてのビットコインは、DeFi や NFT などのアプリケーションに新たな可能性をもたらします。

システム全体を見ると、スタックには実際に独自のチェーン、コンパイラー、プログラミング言語があり、ビットコインと同期して実行され、トランザクションと整合性が保証されます。ただし、スタック ネットワーク上で sBTC を発行することで BTC クロスチェーンを実現するために「フック」方式を使用しているため、本質的には集中型マッピング方式であり、集中型の単一ポイントである一定のリスクがあります。同時に、そのネットワークGasはBTCの代わりにメインネットワークトークンSTXを使用し、スタックスのネットワークマイニングに参加するマイナーは、そのネットワークトークンをマイニングするために誓約されたBTCを消費し、このシステムを通じてSTXコインと取引手数料を獲得します。 ）、STXステーカーはビットコインを獲得しますが、これはマイナーが選択に参加することを躊躇させる原因にもなります。

BEVM などの新興サイドチェーン テクノロジーは、完全に分散化されたビットコイン レイヤ 2 ソリューションを使用します。

BEVM は、BTC をガスとして使用し、EVM と互換性のある BTC レイヤー 2 です。主な目標は、ビットコインのスマート コントラクト シナリオを拡張し、BTC が非チューリング ブロックチェーンでありスマート コントラクトをサポートしていないという制約を突破できるようにすることです。 BTC を BEVM で使用できるようにするため、BTC をネイティブ ガスとして使用する分散型アプリケーションは、このレイヤー 2 上に構築されます。

ユーザーがビットコインメインネットワークからBEVMにBTCを送金すると、ユーザーのBTCは1,000ノードがホストする契約アドレスに入力され、同時にBTCレイヤー2ネットワークであるBEVMに新しいBTCが次の割合で生成されます。 1:1。

ユーザーが BTC を BEVM からメイン ネットワークに転送する命令を発行すると、BEVM ネットワーク ノードがマスト コントラクトをトリガーし、1,000 の資産管理ノードが確立されたルールに従って自動的に署名し、BTC をユーザーのアドレスに返します。プロセス全体は完全に分散化され、トラストレスになります。

クライアントの検証

現在、ほとんどのパブリック チェーンはグローバル コンセンサス モデル (グローバル コンセンサス) を使用しており、すべてのノードがすべてのトランザクションを検証し、ノード間ですべてのトランザクション情報を送信し、ネットワーク全体が統一されたグローバル状態を共有します。

グローバルコンセンサスモデルによって引き起こされる問題:

1. スケーラビリティの制限により、すべての契約のやり取りを検証するのにコストがかかります。

2. コストが高いため、より多くのユーザーがノードの実行に参加できなくなり、ノードが集中化されます。

3. プライバシーの欠如と取引情報の開示。

クライアント側検証 (CSV) では、コンセンサス層が台帳イベントへの暗号化されたコミットメントを維持し、実際のイベント情報 (台帳) をブロックチェーンの外部に保存する必要があるだけです。

3. プライバシーの欠如と取引情報の開示。

クライアント側検証 (CSV) では、コンセンサス層が台帳イベントへの暗号化されたコミットメントを維持し、実際のイベント情報 (台帳) をブロックチェーンの外部に保存する必要があるだけです。

CSV 表現プロジェクトは RGB ですが、RGB には、ビットコイン UTXO セットと同等のものを作成するためにすべてのトランザクションをブロードキャストするグローバル ネットワークはありません。これは、アセット転送を受信するときに、RGB クライアントが最新の状態遷移が有効であることを検証するだけでなく、発行コントラクトの生成状態に遡るすべての以前の状態遷移に対しても同じ検証を実行する必要があることを意味します。したがって、RGB は二重支払い攻撃を防ぐためにトランザクション履歴をボトムアップで段階的に検証する必要があります。

RGB は、関連するトランザクションのみを検証することでスケーラビリティを向上させますが、支払い検証を最適化するためにデータ共有が必要になる、データの可用性などの問題が発生する可能性があります。

RGB のクライアントは、トランザクションの検証に使用されるオフチェーン データが失われると、より多くのデータを保存する必要があり、ユーザーは使用できなくなり、キー以上のものを保存する必要があります。

巻き上げる

ZK Rollup と Optimistic Rollup は基本的にビットコインと同様にコンセンサス層、データ層、決済層として機能しますが、特に ZK-Rollup をサポートするには大幅なアップグレードが必要です。これはコミュニティのコンセンサスを達成するのが難しく、ビットコインネットワークの通貨と価値の保存の物語を弱めることになります。

ZK Rollupの代表的なプロジェクトはAlpen、Optimistic Rollupの代表的なプロジェクトはBitVMです。どちらも比較的理想的で理論段階にあります。

ソブリン ロールアップは、もう 1 つの「不完全な」ロールアップ ソリューションです。ビットコインにはコンセンサス層とデータ可用性層のみがあり、独自のステータスと資産データはビットコイン ネットワークに保存されず、層 2 ノードを通じて検証されます。決済は技術的に実装が容易なレイヤー 2 で行われるため、ビットコイン コミュニティでの議論は比較的活発です。

Celestia が開発したオープン ソース テクノロジー フレームワーク Rollkit を使用すると、開発者はデータ可用性レイヤーと実行レイヤーをカスタマイズでき、ビットコイン ネットワーク上でのロールアップ データの直接ストレージをサポートし、開発者によるソブリン ロールアップの展開をサポートできます。したがって、開発者は Rollkit を使用してビットコイン ネットワークにロールアップ プロトコルを展開し、スケーラビリティを向上させ、ネットワーク運用コストを最小限に抑えることができます。

チェーン全体

オムニチェーンは、スマート コントラクト テクノロジに関係なく、ベース レイヤー (レイヤー 0) を構築することですべてのブロックチェーンを接続し、他のすべてのネットワークと DApps はこれに基づくことができます。

フルチェーンはあらゆるものと互換性のある超マルチチェーンエコシステムであるため、ビットコインと互換性がある限り、プロジェクトMAPプロトコルを代表するビットコインのレイヤー2とみなすこともできます。

MAP プロトコルは、ポイントツーポイントのクロスチェーン相互運用性を実現するビットコイン レイヤ 2 ネットワークであり、ビットコインのセキュリティ メカニズムを利用して、他のパブリック チェーンの資産およびユーザーがビットコイン ネットワークとシームレスに対話できるようにし、それによってネットワークと Realized のセキュリティを強化します。 BRC-20 クロスチェーン機能。

要約する

ビットコイン自体は非常に制限があり、プログラムするのが難しいため、ビットコイン レイヤ 2 はまだ初期段階にあります。さらに、オンチェーンの拡張はビットコインコミュニティにとって長年の問題であり、コミュニティの背後にあるサポートはさまざまな開発背景を持つチームや機関から来ており、調整が不足しており、コラボレーションが困難になっています。ビットコイン原理主義と新興のビットコインエコシステムとの間の議論は依然として存在します。

長期的には、ロールアップとスマート コントラクトを導入する機能は、ビットコイン エコシステムの発展にとって極めて重要であり、Inscription Defi などの製品を生み出し、ビットコイン エコシステムにおけるイノベーションと多様化の主要な推進力となる可能性があります。

しかし、ますますイーサリアムに似てきているビットコインは、私たちが元々知っていたビットコインのままでしょうか?