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レイヤー2ソリューションでビットコインを強化する

レイヤーツーソリューションがビットコインの取引速度と効率をどう改善するかを見てみよう。

Minfeng Qi, Qin Wang, Zhipeng Wang, Manvir Schneider, Tianqing Zhu, Shiping Chen, William Knottenbelt, Thomas Hardjono

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目次

ビットコインは誕生以来大きな進展を遂げ、暗号通貨の世界の重要な基盤となったよね。もっと多くの人がビットコインを使うにつれて、スピードや効率に関する課題が出てきた。ここで登場するのがビットコインのレイヤー2(L2)ソリューションで、トランザクションの速度を向上させ、コストを削減するために設計されてるんだ。

レイヤー2ソリューションとは?

レイヤー2ソリューションは、ビットコインのメインブロックチェーン(レイヤー1)の上に構築された二次的なフレームワークだよ。これにより、メインネットワークへの負担を減らしながら、トランザクションを迅速に処理できるようになる。メインチェーンの外でトランザクションを管理することで、手数料を下げ、スループットを増やして、ビットコインを日常的に使いやすくするんだ。

レイヤー2ソリューションの種類

いろんなタイプのL2ソリューションがあって、ビットコインのスケーラビリティ問題の異なる側面を解決してる。以下で、最も重要なものを見ていこう。

ステートチャンネル

ステートチャンネルは、ユーザーがオフチェーンでトランザクションを行うためのプライベートチャンネルだよ。同じ当事者の間で複数のトランザクションが発生する場合に最適なんだ。この方法では、メインブロックチェーンが毎回のトランザクションで埋まらず、チャンネルが閉じるときに最終的な状態だけを記録する。

例えば、アリスとボブが頻繁に取引をするなら、ステートチャンネルを開くことができる。彼らは全てのトランザクションにプライベートにサインして、最終結果だけをビットコインネットワークに提出する。このことで混雑を減らし、トランザクションをより速く安くできるんだ。

例:ライトニングネットワーク

ステートチャンネルの最も人気のある実装の一つがライトニングネットワークだよ。これにより、ユーザー間で迅速で低コストのトランザクションが可能になる。

サイドチェーン

サイドチェーンは、ビットコインにリンクされた別のブロックチェーンだ。ビットコインがネイティブでサポートしていない異なるパラメータや機能を持つことができる。資産は、2ウェイペグというプロセスを通じてメインチェーンとサイドチェーン間で転送される。

このメカニズムにより、ユーザーはビットコインをサイドチェーンに移動させ、そのユニークな機能を利用し、必要なときにメインチェーンに戻せるんだ。

例:リキッドネットワーク

リキッドネットワークは、ビットコインの迅速な転送や取引を可能にする著名な連合型サイドチェーンの一例だ。信頼できる複数のエンティティがトランザクションを検証し、プライバシーとスピードを向上させてるよ。

ロールアップ

ロールアップは、複数のトランザクションを一つにまとめて、メインブロックチェーンに投稿する技術だ。この手法は、オンチェーンで処理するデータ量を大幅に削減し、効率を改善する。

ロールアップには二種類あって:

  1. オプティミスティックロールアップ:これらは、トランザクションがデフォルトで有効と見なされるけど、詐欺を疑うユーザーは異議を唱えられる。
  2. ゼロ知識ロールアップ(ZKロールアップ):これは、オフチェーンのトランザクションバッチがメインチェーンに投稿される前に有効であることを保証するために暗号的証明を使い、正確性を強化する。

例:B²ネットワーク

B²ネットワークは、トランザクションをバッチ処理して効率を向上させるZKロールアップの一例で、ZKとオプティミスティック機能を組み合わせた高度なフレームワークを提供しているよ。

レイヤー2ソリューションの重要性

レイヤー2ソリューションが必要なのは、ビットコインのトランザクション速度と容量の制限から来ている。ビットコインの人気が高まるにつれて、ネットワークは増大するトランザクション量を管理するのが厳しくなってきた。

L2ソリューションはビットコインの可能性を広げ、マイクロトランザクションなど、ストリーミングやアプリ内購入に欠かせないさまざまなアプリケーションにとって使いやすくするんだ。

レイヤー2ソリューションの主な利点

  1. スピード向上:メインブロックチェーンの外でトランザクションを管理することで、トランザクション時間を大幅に短縮できる。
  2. 手数料削減:メインチェーンで処理されるトランザクションが減るので、ユーザーは手数料が低くなる。
  3. スケーラビリティ:L2ソリューションは、ビットコインがより多くのユーザーやトランザクションを処理できるようにし、需要が増えても性能を維持する。
  4. 機能の拡張:一部のL2ソリューションは、ビットコインのメインチェーンでは不可能な新機能、例えば複雑なスマートコントラクトを導入する。

セキュリティの考慮事項

L2ソリューションは多くの利点を提供する一方で、新しいセキュリティ上の考慮事項も生じる。資金の安全性は、使用されるプロトコルや技術に依存する。ユーザーはリスクを理解する必要がある、特に引き出しメカニズム、状態検証、システム内の潜在的な脆弱性に関してね。

引き出しメカニズム

セキュリティの重要な側面は、ユーザーが資産をビットコインのメインチェーンに引き出す方法だ。安全でない引き出しプロセスは、ユーザーを盗難や資金の損失にさらす可能性がある。

状態検証

トランザクションが正しく検証され、反映されることを確保するのは重要だ。状態検証が不十分だと、間違った残高や不正なトランザクションにつながることがある。

データの可用性

トランザクションを検証するために必要なデータが常に入手可能であることが重要。データが失われたりアクセスできなくなると、システム全体の整合性が損なわれる可能性がある。

レイヤー2ソリューションの未来

ビットコインが成長を続ける中で、レイヤー2ソリューションの開発も進化していく可能性が高い。暗号通貨分野でのイノベーションは継続していて、新しい技術や手法が常に探求され、ビットコインの能力を向上させることを目指している。

結論

レイヤー2ソリューションは、ビットコインの未来にとって重要で、スケーラビリティや機能性のニーズに応えている。より速く、より手頃なトランザクションを可能にすることで、これらのソリューションはビットコインの全体的な使いやすさを向上させ、その潜在的な用途を広げるんだ。

エコシステムが成熟するにつれて、これらの技術がどのようにさらに発展し、暗号通貨の世界にもたらす新しい可能性がどんなものになるのか見ていくのが楽しみだね。

オリジナルソース

タイトル: SoK: Bitcoin Layer Two (L2)

概要: We present the first Systematization of Knowledge (SoK) on constructing Layer Two (L2) solutions for Bitcoin. We carefully examine a representative subset of ongoing Bitcoin L2 solutions (40 out of 335 extensively investigated cases) and provide a concise yet impactful identification of six classic design patterns through two approaches (i.e., modifying transactions \& creating proofs). Notably, we are the first to incorporate the inscription technology (emerged in mid-2023), along with a series of related innovations. We further establish a reference framework that serves as a baseline criterion ideally suited for evaluating the security aspects of Bitcoin L2 solutions, and which can also be extended to broader L2 applications. We apply this framework to evaluate each of the projects we investigated. We find that the inscription-based approaches introduce new functionality (i.e., programability) to Bitcoin systems, whereas existing proof-based solutions primarily address scalability challenges. Our security analysis reveals new attack vectors targeting data/state (availability, verification), assets (withdrawal, recovery), and users (disputes, censorship).

著者: Minfeng Qi, Qin Wang, Zhipeng Wang, Manvir Schneider, Tianqing Zhu, Shiping Chen, William Knottenbelt, Thomas Hardjono

最終更新: 2024-09-04 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://arxiv.org/abs/2409.02650

ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2409.02650

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた arxiv に感謝します。

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