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Progress Report: Lightning Network、Liquid Network、Stacks がスケーラビリティ課題に取り組む方法?
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暗号通貨の世界における主要な課題はスケーラビリティであり、特に取引処理速度に関係します。例えば、ブロックチェーンはしばしば低いスケーラビリティや容量に苦しんでいます。
具体的に言うと、ビットコインブロックチェーンは最大で秒間7取引（TPS）しか処理できず、Visa (V ) のように秒間24,000取引を処理できる企業の強力な処理能力とは大きく対照的です。
これは、いわゆるブロックチェーンの三難問題（トリレマ）に起因し、暗号通貨において依然として大きな課題です。つまり、ブロックチェーンは分散化、スケーラビリティ、セキュリティのうち同時に二つしか達成できません。そのため、トレードオフは避けられません！
最大の暗号通貨であるビットコインに関しては、オンチェーンで暗号資産を転送することは遅く、高コストで非効率的なプロセスになることがあります。これは、創設者であるサトシ・ナカモトがネットワークのスパム防止のためにブロックサイズを1メガバイト（MB）に制限したためであり、ビットコインのスケーラビリティも制限されました。
ビットコインブロックチェーンはプルーフ・オブ・ワーク（PoW）コンセンサス機構を使用して取引を確認します。一定数のマイナーが取引を検証した後に最終決済が行われ、ブロックが生成されます。ブロックの処理に平均10分かかるため、一度に処理できる取引はごく少数です。その上、需要の増加は手数料の上昇を招き、ビットコインの実用性を制限します。
これによりスケーリングに関する議論が巻き起こり、ビットコインコミュニティで技術革新の波が生まれました。
この問題への最も明白な解決策はブロックサイズの拡大ですが、単純ではありません。サイズを拡大するとプロトコルの分散性が弱まる可能性があり、暗号空間の主要な理念に反します。
この課題への最初期の解決策の一つは、2015年に開発者ピエーター・ウィウレが提案した Segregated Witness（SegWit）です。このプロセスは取引データの保存方法を変更し、サイズ上限を変えずにブロック容量を増やします。
SegWit は 2017年8月にビットコインブロックチェーンに導入され、分散性を損なうことなく上限を4MBに変更しました。しかし、ほとんどのビットコインブロックは依然として約1.3MBのサイズです。このハードフォークはネットワークの分裂と Bitcoin Cash（BCH）の誕生ももたらしました。
ビットコインをスケールさせる別の方法は、レイヤーと呼ばれる追加ネットワークを利用し、ブロックチェーンを直接使用せずに BTC を転送することです。これは本質的にビットコインの上に構築し、元のブロックチェーン自体を変更しないことを意味します。
レイヤー型スケーリングソリューションでは、ビットコインは取引の最終決済レイヤーとして機能し、安定性、分散性、セキュリティを確保します。一方、第二層は多数の支払いをバッチ処理します。この実現のために、レイヤーソリューションはブロックチェーンと接続しますが、すべての取引をブロックチェーンにブロードキャストせず、手数料を削減し、より迅速な決済を可能にします。
本日は、最も注目すべきビットコインのスケーリングソリューションをいくつか見ていきますので、さっそく始めましょう！
Lightning Network (LN)
最も人気のあるビットコインスケーリングソリューションの一つであるLightning Networkは、2015年にJoseph Poon と Tadge Dryja が執筆したホワイトペーパーで最初に構想されました。そのテストネットは2016年5月にリリースされ、最初の実装は2017年1月にリリースされましたが、Lightning Networkチャネル上での最初の実取引が行われたのは2017年末です。
LN は「レイヤー2」ブロックチェーンを導入することで、ビットコイン取引を可能な限り高速かつ低コストにすることを目的としています。スマートコントラクトを使用してユーザー間にオフチェーンの支払いチャネルを確立し、一度確立されると資金はほぼ瞬時に転送できます。
支払いチャネルを作成するには、支払者は一定量のBTCをネットワークにロックする必要があります。ユーザーはいつでも支払いチャネルを閉じ、最終残高をビットコインブロックチェーン上で決済できます。
L2は支払いチャネルの開設と閉鎖のみをビットコインブロックチェーンに記録するため、より高速に動作し、プライバシーも向上します。
このように、ビットコインを用いたマルチパーティ金融計算における「先進的な技術開発」は、ネイティブブロックチェーンに速度、スケーラビリティ、マイクロペイメント対応、低エネルギー要件といった利点をもたらします。しかし、LN には欠点もあり、主なものは取引時のカウンターパーティリスクと機能的スケーラビリティの欠如です。
1ML が提供するデータによると、現在 LN には 4,670 BTC 以上がロックされ、69,000 のチャネルが利用されています。
時間とともにLightning Networkの人気は高まり、ゲーム、ウォレット、決済からノード管理、インフラ、報酬に至るまで、さまざまな分野の製品、プロジェクト、ソリューションからなるエコシステムとなっています。例えば、Pool は LN の流動性ニーズを管理し、Taro は LN 上で資産をミントするのに役立ちます。
最近では、Binance がビットコインの LN への統合に成功したことを発表し、BTC の入出金に対してよりスケーラブルなソリューションを提供するとともに、すでにこのスケーリングソリューションを採用している Kraken、OKX、Bitfinex、River Financial などに加わりました。
Lightning Network に取り組む企業の一つである Lightning Labs は、2020 年に Keysend や Wumbo Channel などの複数の機能をリリースしました。後者は LN 上で実行できる取引サイズを拡大しました。
今年、人工知能（AI）が世界を席巻する中、Lightning Labs はビットコインを AI アプリケーションや ChatGPT のような大規模言語モデル（LLM）と統合できる新しい開発者ツールを発表し、オンチェーンおよび LN 上でビットコインの送受信と保管が可能になりました。
Liquid Network
2018年に Blockstream が立ち上げた Liquid Network は、ビットコインの機能性とパフォーマンスを向上させるもう一つのレイヤー2サイドチェーンです。ビットコインブロックチェーン上でステーブルコイン、証券トークン、暗号資産の迅速かつ安全、プライベートな発行、転送、交換を可能にするよう設計されています。
このレイヤー型ソリューションはビットコイン上に技術とアプリケーションを構築します。Liquid Federation という暗号ネイティブ組織のグループを通じて、最大のネットワークとは独立して動作し、新しいブロックを確認し、ネットワーク内のマルチシグウォレットに保管されたビットコイン資金を保護・管理します。Federation のメンバーはプラットフォームの運営・保守に関する意思決定を行う代表者を投票で選出します。
サイドチェーンとして、Liquid はユーザーが BTC をメインチェーンと双方向に転送できるようにします。ここでは資産はそれが表すネイティブ資産の価値と 1:1 でペッグされ、誰でも自分のトークンを別のブロックチェーンで使用できます。Liquid ネットワークは独自のネイティブ資産、BTC の「ラップ」版である Liquid Bitcoin（L-BTC）を発行します。L-BTC は常に Liquid ガバナンスによってロックされた同等量の BTC によって作成・焼却されます。
開始するには、ユーザーは「ペグイン」を開始する必要があります。このプロセスは、Liquid Federation が管理するビットコインアドレスへ BTC を送信することで完了し、代わりに Liquid エコシステムで使用できる同等量の L-BTC が送られます。L-BTC は集中型取引所（CEX）、OTC、スワッププラットフォームでも入手可能です。
次に、L-BTC をビットコインネットワーク上の BTC に戻すには、ユーザーは「ペグアウト」を開始します。これは L-BTC をバーンアドレスに送信して Liquid Network から永久に除去し、完了後に Liquid Federation が同等量の BTC をユーザーに返すプロセスです。
ブロック時間がわずか60秒で、2ブロックで確定する Liquid Network は、ビットコインに比べてはるかに高い取引スループットを提供できます。ブロック署名は取引速度を向上させるだけでなく、ユーザーは迅速に取引を処理するための追加料金も支払う必要がありません。さらに、資産の種類やトークンの量が公開台帳から隠蔽されるため、Liquid の取引はネイティブな機密性を持ちます。
Liquid Swap ツールを使用すれば、任意の 2 つの Liquid 資産（例：L-BTC と L-USDT）を取引できます。また、アトミックスワップも備えており、信頼できる仲介者に依存せずにビットコインと Liquid 間でピアツーピアの交換が可能です。
しかし、このネットワークはノンカストディアルのオーダーブックを使用した信頼不要のスワップを可能にするだけでなく、ビットコインメインチェーン層ではプログラマビリティが制限されているため実現できない証券トークンやその他のデジタル資産の発行も可能にします。これらの新しいトークンは、ステーブルコイン、ユーティリティトークン、NFT、証券など、さまざまなデジタル資産を表すことができます。
しかし、もちろん Liquid Network も懸念点がなくなるわけではありません。たとえば、15 人のファンクショナリが少数の関係者に管理されているため、単一障害点や検閲、悪意ある攻撃といった問題が生じます。
Stacks (STX)
このレイヤー2ブロックチェーンは2023年に注目を集めましたが、その基礎は2013年に Muneeb Ali と Ryan Shea によって Blockstack として始まりました。Stacks のテストネットは2018年の弱気相場までリリースされず、メインネットはその数か月後の2018年10月に稼働しました。
2020年1月にネットワークが大幅にアップデートされ、Stacks 2.0 メインネットはビットコインにネイティブに接続・アンカーし、最大のブロックチェーンネットワーク上での構築に向けた新たなイノベーションの時代をもたらしました。
同社は2017年に米証券取引委員会（SEC）認定の最初のトークンセールで2,120万ドルを調達しました。ネイティブトークンである STX は、Stacks ブロックチェーン上の取引手数料の支払いおよび Stacks のスマートコントラクトの実行に使用されます。
Stacks は Proof-of-Transfer（PoX）という新しいコンセンサス機構を使用しており、マイナーは他のネットワーク参加者に BTC を送る必要があります。その後、Stacks プロトコルはランダムに勝者のマイナーを選出し、STX と手数料で報酬を与えます。さらに、ネットワークは「スタッキング」と呼ばれる報酬システムを採用しており、ユーザーはネットワークを支援し、一定期間 STX トークンをロックすることで BTC を受け取ります。
PoX はビットコインのプルーフ・オブ・ワーク（PoW）コンセンサスと並行して動作し、ビットコインを決済レイヤーとして利用します。つまり、Stacks の取引はバンドルされ、メインネットで検証・承認されます。
ビットコインブロックチェーンのセキュリティを取引の決済に活用できるこの能力は、Stacks 上にビットコイン DeFi エコシステムを構築するのに役立ち、sBTC トークンをより安全な Web3 の基盤にすることを目指しています。
sBTC は「信頼最小化」された双方向ビットコインペグであり、ビットコイン資本の流入を Stacks のレイヤー上のコントラクトに導入し、スマートコントラクトがプログラム的にビットコイン L1 に書き戻すことも可能にします。3 月の Stacks 2.1 のアクティベーションにより、今後の Nakamoto と sBTC のリリースへの道が正式に開かれました。
スマートコントラクトに関しては、Stacks は「Clarity」という独自に設計されたコーディング言語を使用しており、予測可能性とセキュリティに最適化されています。この言語はビットコインの状態を読み取ることができ、プレビュー機能でバグを軽減し、開発者がスマートコントラクトを実行する前にコードをテストできます。2023年第2四半期には、スマートコントラクトの数が 60,000 を超えました。
Stacks コミュニティは急速に拡大しており、プラットフォーム上で多数の DeFi、NFT、DAO、ゲーム、その他の dApp が登場しています。アプリ開発において、Stacks はデータの保存・取得に Gaia を提供し、別々のアイデンティティでの登録・サインイン、ユーザーが取引に署名・表示できる機能を備えています。これらの機能により、開発者は強力で機能豊富なユーザー体験を構築できます。
全体として、ビットコインのスケーラビリティは進行中の課題であり、L2 ソリューションはまだ開発・採用の初期段階にあります。これらのソリューションが普及すれば、コアネットワークへの関心と価値が高まり、結果として L2 の利用と人気が増加し、フィードバックループが生まれます。
