はじめに

ビットコインの革命的な可能性はスケーラビリティの課題によって制限されており、それによりグローバルな支払いシステムとしての役割を果たすことが難しくなっています。OrdinalsやBRC-20トークンなどのイノベーションによってビットコインの採用が増加していますが、同時にその限界も露呈され、ブロックチェーンに大きな圧力をかけています。ビットコインを利用するユーザーが増えるにつれて、ネットワークは時々過負荷となり、手数料が高くなり、取引時間が遅くなることがあります。なぜならビットコインの元々の設計では、秒間7取引しかサポートしていないからです。

レイヤー2（L2）のソリューションは、これらの問題に対処するために開発されました。基本レイヤーが最終決済を処理する一方で、取引をオフチェーンで処理するため、ビットコインネットワークのセキュリティを損なうことなく取引速度を向上させ、コストを削減します。さらに、ライトニングネットワーク、BEVM、Stacks、BOB、Merlin Chainなどのレイヤー2のソリューションは、スマートコントラクトの有効化やビットコインの効率化、汎用性の向上、需要の増加に対応するためのスケーラビリティの向上など、新しい機能を解放します。

ビットコインのレイヤー2ネットワークとは何ですか？

出典:オーディナルNFT X アカウント

ビットコインレイヤー2（L2）ネットワークは、主なビットコインブロックチェーンの上で動作するように設計されたプロトコルです。彼らの主な目標は、スケーラビリティの課題を解決し、取引速度を改善し、ビットコイン手数料を下げることです。これらの利点に加えて、一部のL2ソリューションはスマートコントラクト機能を導入して、ビットコインの潜在的な応用範囲を広げることさえあります。

さらに、Bitcoinのレイヤー2ソリューションの必要性は、その基本レイヤーの固有の制限から生じました。秒間取引数が非常に低いため、Bitcoinはスケーラビリティに苦しんでおり、ネットワークの混雑や高騰する手数料に直面しています。ピーク時には120ドルを超えることもあります。これにより、小額の取引が高額かつ非実用的になります。

ビットコインのベースレイヤーには、分散型アプリやDeFiプラットフォーム用のスマートコントラクト機能がありません。レイヤー2ソリューションは、ガス料金を削減し、より高速なトランザクションを可能にし、新しい機能を追加することでこれらの制限に対処し、それによってビットコインチェーン内の広大な未開発の可能性を解き放ちます。

ビットコインレイヤー2ソリューションの動作原理

ソース：プライムXBT

ブロックチェーンネットワークは、実行トランザクションを処理する実行層と、それらのトランザクションを検証および承認する共識層という2つの主要な層に分かれています。ビットコインのレイヤー2ソリューションは、オフチェーンでトランザクションを処理するための別々の実行層を作成し、それを最終決済のためにビットコインの共識層に提出します。

一般的なアプローチには、ライトニングネットワークで使用されるステートチャネルがあり、オンチェーンで記録された最終状態のみで複数のオフチェーントランザクションを可能にします。Liquid Networkのようなサイドチェーンは、ビットコインにリンクされた独立したブロックチェーンとして機能し、より高速なトランザクションと追加機能を提供します。一方、Rollupsは、いくつかのオフチェーントランザクションを1つにバンドルし、ビットコインブロックチェーンでの決済の有効性の暗号証明を提供します。

ステートチャネル

ソース：Chainlink

ライトニングネットワークなどのステートチャンネルを使用すると、2つの当事者はオフチェーンでビットコインを交換し、取引を加速しコストを削減できます。マルチシグアドレスにビットコインをロックすることで、オフチェーン転送を無制限に行い、チャネルが閉じられたときに最終状態のみがビットコインのブロックチェーンに記録されます。

サイドチェーン

Liquid Networkのようなビットコインサイドチェーンは、「双方向ペグ」を介してビットコインに接続された個別のブロックチェーンとして動作します。このシステムにより、ユーザーはビットコインをメインチェーンにロックし、サイドチェーンでsBTCなどの同等のトークンを受け取ることで、より高速な取引とより多くの機能を得ることができます。バリデータのグループは、2つのチェーン間の資産移転を管理・保護し、正確性を確保し、二重支出を防止します。サイドチェーンはまた、独自のコンセンサスメカニズムで実行され、カスタムブロックパラメーターとスマートコントラクトやプライバシーなどの高度な機能を可能にし、ビットコインメインチェーンよりも柔軟性があります。

ロールアップ

ソース：Chainlink

ビットコインのレイヤー2ロールアップは、取引をメインのブロックチェーンから実行し、データを圧縮してからビットコインに暗号的な証明を提出します。これにより、ビットコインへの負荷が軽減されながらセキュリティが維持されます。ビットコインはまだこれらのロールアップをネイティブで検証できませんが、ビットコインをデータストレージとして使用する主権ロールアップや、ビットコインのスクリプトの可能なアップグレードなどの手法が模索されています。これらの革新はスケーラビリティを向上させ、より効率的な取引処理を可能にすることを目指しています。

2024年に知っておくべきトップビットコインレイヤー2プロジェクト

BitcoinのLayer-2ソリューションについて話し合う際には、ほとんどのLayer-2プロジェクトには強制終了機能がないことに注意することが良いでしょう。Bitcoinのスケーリングソリューションの文脈では、強制終了は、ネットワークが遅延したり、紛争が発生したり、応答しなくなったりした場合でも、ユーザーがサイドチェーンやステートチャネルなどのLayer-2ソリューションから資金を引き出すことができる仕組みを指します。この仕組みにより、ユーザーは常にBitcoinのメインチェーンに資産を取り戻すことができ、Layer-2システム内の障害や悪意のある行動に対するセキュリティ保証が提供されます。

ビットコインのための最も人気のあるレイヤー2ソリューションのいくつかを見てみましょう。これらは、ブロックチェーンを高速なスループット、低い取引手数料、および採用の強化を図る上で中心的な役割を果たしています。

ライトニングネットワーク

ソース: ライトニングネットワーク

ライトニングネットワーク（LN）は、主要なブロックチェーンから高速で低コストな取引を可能にすることで、ビットコインのスケーラビリティを向上させるレイヤー2のソリューションです。ユーザー間の支払いチャネルを設定することで、ビットコインのベースレイヤーでのチャネルのオープンとクローズのみを記録し、その間の取引はオフチェーンで行われ、ビットコインプロトコルの制限をバイパスします。

双方は支払いチャネルを開くために一定量のビットコインをロックアップする必要があります。これはチャネル内に保持され、転送可能な総額は両当事者が確約した金額と等しいです。簡単な例で説明します。

ジェシカ・ピアソンとマイク・ロスが支払いチャネルを開くことを考えてみてください。ジェシカ・ピアソンは10 BTCを入れ、マイク・ロスは5 BTCを追加します。合わせて15 BTCをコミットし、この初期の開設トランザクションがBitcoinブロックチェーンに追加されます。それが完了すると、約10分かそれ以上かかる場合がありますが、ジェシカ・ピアソンとマイク・ロスは、ほぼゼロコストで無制限の取引をほぼ即座に行うことができます。彼らの取引がどのように展開するかを以下に示します。

• Jessica PearsonがMike Rossに1 BTCを送信しました（Jessica：9 BTC、Mike：6 BTC）
• Jessica PearsonはMike Rossに2 BTCを送信します (Jessica: 7 BTC, Mike: 8 BTC)
• Mike RossがJessica Pearsonに3 BTCを送信しました（Jessica: 10 BTC、Mike: 5 BTC）
• マイク・ロスがジェシカ・ピアソンに1 BTCを送信しました（ジェシカ：11 BTC、マイク：4 BTC）

いずれかの当事者がチャネルを閉じることを決定すると、最終残高がブロックチェーンに送信されます。この場合、Jessica は11 BTCを手に入れ、Mike は4 BTCを手に入れます。

では、JessicaがCarolにビットコインを送りたいとしたらどうなるのでしょうか？JessicaにはCarolと直接のチャネルがありませんが、MikeがCarolとのチャネルを開いているため、JessicaはMikeを介して取引を行うことができます。Jessicaは取引をMikeを通じて送り、MikeがCarolにそれを渡す可能性があります。その際、取引の手数料を少額徴収するかもしれません。時間の経過とともに、六次の隔たり, the Lightning Network makes it possible for anyone to transact with anyone else, creating a powerful and efficient layer on top of ビットコイン.

ついに、元Twitter CEOのJack Dorseyの支援を受けて、X（以前のTwitter）などのプラットフォームに統合されることで、ライトニングネットワークは急速に主流採用の勢いを得ています。

BEVM

ソース：BEVM

BEVMはSubstrate上に構築されたBitcoinレイヤー2ネットワークであり、Ethereum Virtual Machine（EVM）と完全互換性があります。この統合により、Ethereum APIとSubstrate APIを介してBEVMとのシームレスなインタラクションが可能であり、開発者やユーザーにとって非常に多機能です。その中でも注目すべき機能の1つは、BEVMがEthereumと同じアカウントシステムを共有していることであり、既存のニーモニックフレーズやMetamaskなどのEthereumウォレットの秘密鍵を使用してBEVMと直接やり取りすることができます。

ブロック最終性が約18秒（3ブロック）で達成されることにより、BEVMはProof of Stake（PoS）ネットワークの潜在的な変動にもかかわらず、効率的かつ安全なトランザクションプラットフォームを提供します。追加のセキュリティのために、ネットワークは最終性検出のための強化された手法を提供し、トランザクションが高い信頼性と速度で確認されることを保証します。開発者にとって、BEVMのSubstrateとEthereumとの互換性は、分散型アプリケーションを構築するための多くのツールを提供します。Substrateベースの開発ツールを好むのか、Ethereumベースの開発ツールを好むのかに関係なく、BEVMのエコシステムは柔軟なオプションをサポートし、簡単に創造と革新を実現するのに役立ちます。

BOB (Build on Bitcoin)

Source: BOB

BOB（“Build on Bitcoin”）は、BitcoinとEthereumの両方の強みを活用した画期的なハイブリッドレイヤー2ソリューションです。Bitcoinの並外れたセキュリティと流動性を活用しつつ、Ethereumの革新的なエコシステムと組み合わせることで、BOBはBitcoinの大規模な採用とEthereumの繁栄する開発環境との間の隔たりを埋めます。ロールアップアーキテクチャを使用することで、BOBはBitcoinをセキュリティに利用しながら、ユーザーにEthereumの多種多様な分散型アプリケーション（dApps）、ステーブルコイン、NFT、DeFiプラットフォームなどにシームレスにアクセスすることを可能にします。

このハイブリッドアプローチの必要性は、ビットコインのユーザーベースと市場キャピタルの支配を反映しており、イーサリアムと比較してイノベーションのペースが遅いという点で異なります。BOBは、ビットコインのProof-of-Workセキュリティとイーサリアム仮想マシン（EVM）を組み合わせることで、最大のユーザーベースを備えたネットワーク上で開発者がビルドできるようにしています。一方で、BTC保有者はビットコインエコシステムを離れずにイーサリアムのイノベーションに参加できるため、ユーザーや開発者の両方にとって最高のソリューションを提供します。

Castle Island Ventures、Coinbase Ventures、およびBankless Venturesなどの主要な投資家の支援を受けて、BOBは新しいビットコインのイノベーションの波をリードする位置にあります。 BOBは、セキュリティと柔軟性を提供する分散型ロールアップエコシステムを構築することを目指しており、ユーザーはビットコインの堅牢なセキュリティとイーサリアムの先端的なツールにアンカーを置きながら、さまざまなアプリケーションとやり取りすることができます。

BABYLON

ソース：バビロン

バビロンは、ビットコインの強みを活用して分散型世界を保護するためのセキュリティプロトコルの開発をリードしています。ビットコインのPoWによるタイムスタンプと検閲耐性のあるブロックスペースを利用することで、バビロンはより安全なビットコイン中心のエコシステムを構築することを目指しています。その2つの主要プロトコル、ビットコインのタイムスタンプとビットコインのステーキングは、データの検証可能なタイムスタンプを提供し、信頼できるステーキングを通じてビットコインが分散型システムに経済的セキュリティを提供することを可能にします。

バビロンのイノベーションの中心には、共有セキュリティプロトコルがあります。このプロトコルはBitcoinを他のチェーンに統合し、潜在的なPoS攻撃からそれらを強化しますが、同時にBitcoin独自のセキュリティを維持します。バビロンチェーンの成長するパートナーシップネットワークはその多様性を示しており、Bitcoinを分散型セキュリティソリューションの重要な要素として位置づけています。

スタックス

Source: スタックス

Stacksは、かつてBlockstackとして知られていたブロックチェーンプラットフォームで、スマートコントラクト、分散型ファイナンス（DeFi）、分散型アプリケーション（dApps）を可能にすることでBitcoinの機能を強化しています。STXトークンにより、StacksはBitcoinに直接接続し、マイクロブロックやClarityプログラミング言語などの機能を導入しながらセキュリティを確保してスマートコントラクト機能を改善しています。Stacksが成長するにつれて、革新的なソリューションやアプリケーションを提供することで、Bitcoinエコシステムを拡大し、ブロックチェーンスペースで重要なプレーヤーとして位置付けています。

Merlin Chain

ソース：マーリンチェーン

Merlin Chainは、ZK-Rollup技術を使用してBitcoinのスケーラビリティを向上させるBitmap Techの革新的なBitcoin Layer-2プロジェクトであり、より速く、より安価なトランザクションを実現します。 2024年初頭にテストネットが開始され、メインネットも近い将来に予定されています。Merlin Chainには分散型オラクルネットワークとオンチェーンBTC不正防止モジュールが備わっており、セキュリティが強化されています。そのネイティブトークンMERLはガバナンストークンとして機能し、EthereumベースのdAppsとの互換性を可能にし、暗号通貨エコシステムで貴重な資産となっています。

Rootstock Infrastructure Framework (RIF)

ソース：RIF

Rootstock (RSK)は、2018年にローンチされ、Rootstock Infrastructure Framework（RIF）を特色とし、ビットコインネットワーク上で分散型アプリケーション（dApps）の開発を簡素化する一連のオープンプロトコルを提供しています。RIFはビットコインのセキュリティとEthereum Virtual Machine（EVM）の互換性を組み合わせ、支払い、ストレージ、および名前システム向けのツールを提供し、より包括的な金融エコシステムを創造するために設計されています。DeFiスタートアップを支援する250万ドルの助成金プログラムなどの取り組みにより、RIFは分散型ファイナンスの推進と開発者の支援に力を入れています。

ドビ

ソース：DOVI

2023年に発売されたDoviは、EVMの統合によりビットコインの機能を強化する、コミュニティに焦点を当てたビットコインのレイヤー2ソリューションです。高速かつ低コストなスマートコントラクト機能を提供します。改善されたセキュリティのためのシュノール署名やさまざまな資産タイプのサポートなどの機能を備えたDoviは、効率的なクロスチェーン転送やビットコインネットワークでのEthereumスタイルのdAppsの展開を可能にします。Kucoin Labsの戦略的な投資は、Doviの長期的な成長の可能性と、ビットコインエコシステムでのユーザーエクスペリエンスの最適化への取り組みを裏付けています。

CKB パブリックチェーン

ソース：Nervos Network

Nervos Networkは、Proof of WorkとUTXOモデルを組み合わせたユニークなBitcoin Layer 2プロジェクトとしてCKBを進化させており、スケーラビリティとクロスチェーン機能を向上させています。このセットアップはBitcoinのセキュリティを活用しながら、分散型アプリケーションとトークン経済を可能にします。ネイティブのユーティリティトークンであるCKBは、トランザクション手数料やリソース管理、ガバナンスを強化し、Bitcoinエコシステムにおける将来の開発に強力なポテンシャルを提供します。

Liquid Network

ソース：Liquid Network

Liquid Networkは、トランザクション速度とプライバシーを向上させるビットコインレイヤー2ソリューションです。BTCと1:1でペッグされたLiquid ビットコイン(L-BTC)を使用することで、より速く、より機密性の高い送金が可能になります。主な機能には、資産の詳細を隠す機密トランザクションと、シームレスな資産交換のためのアトミックスワップが含まれます。このネットワークは、ユーティリティトークン、ステーブルコイン、NFTの作成もサポートしており、ビットコインの機能を拡大しています。Liquid Federationによって管理されており、大規模な取引に対応しているため、金融機関や取引所に最適です。

ステートチェーン

ステートチェーンは、オフチェーンでコインの所有権を転送することで、ビットコインのスケーラビリティに独自のアプローチを提供します。まだ開発中ですが、この技術はマイクロペイメントやプライバシーの向上に潜在的な可能性を秘めています。現段階では実験的な解決策であり、実際のテストと実装が行われた時にその真の影響が見られるでしょう。

他のビットコインレイヤー2ソリューションと比較して、Statechainsはプライバシーと効率に焦点を当てていますが、ライトニングネットワークはマイクロトランザクションに最適化されており、StacksとRIFはスマートコントラクトの機能を可能にします。それぞれのL2ネットワークは、スケーラビリティ、分散化、セキュリティのバランスを取るために異なるニーズに対応しています。

ビットコインのレイヤー2ソリューションの利点

• 拡張性：ビットコインレイヤー2のソリューションは、ネットワークがより多くのトランザクションを一秒間に処理できる能力を大幅に向上させます。トランザクションをオフチェーンで処理することにより、メインブロックチェーン上の混雑を緩和し、日常の支払いや高頻度取引を効率的にサポートすることが可能になります。
• 手数料を削減: レイヤー2ソリューションにより、ビットコインのメインチェーンに記録されるトランザクションが少なくなり、データストレージの必要量が大幅に削減されます。これにより手数料が低く抑えられ、マイクロペイメントや送金などの小額取引が手頃な価格で行えるようになります。
• より迅速な確認:ビットコインのベースレイヤーでの一般的な10分間の待ち時間とは異なり、レイヤー2ソリューションはほぼ瞬時のトランザクション確認を提供します。このスピードは、小売決済やeコマースなどのリアルタイム取引に不可欠であり、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。
• プライバシーの強化: いくつかのレイヤー2の実装では、オニオンルーティングやペイメントチャネルの匿名性などの技術を利用して、ユーザーの身元と取引詳細を保護するためにトランザクションのプライバシーを向上させています。
• スマートコントラクトの機能：特定のレイヤー2ネットワークは、スマートコントラクト機能を導入し、ビットコイン上で分散型アプリケーション（dApps）や分散型ファイナンス（DeFi）プラットフォームの開発を可能にします。これにより、価値転送を超えたビットコインの利用が拡大します。
• セキュリティ：レイヤー2のソリューションは、ビットコインのプルーフ・オブ・ワーク・システムから一部のセキュリティを継承しています。ビットコインにアンカーを置くことで、安全で分散化されたコンセンサスモデルの恩恵を受けます。

ビットコインレイヤー2ソリューションの課題

• ビットコインとL2ネットワーク間の安全なブリッジング：ビットコインL2ネットワークの主要な課題の1つは、安全なブリッジングです。これらのブリッジは、ビットコインメインチェーン上の資産をロックし、L2チェーン上で同等のトークンを発行しますが、このプロセスには重要なセキュリティリスクが伴います。長い間、多くのハッキングや脆弱性がユーザーに損失をもたらし、ブリッジングは改善が必要な重要な領域となっています。
• ビットコインネットワークでの決済の速度とコスト：L2ソリューションはトランザクションをオフチェーンで処理しますが、最終的な状態はビットコインのメインチェーンで決済される必要があります。これらの決済の速度とコストは、全体的な効率に影響する重要な要因です。L2ネットワークを効果的にスケーリングするためには、ベースレイヤーでより速く安価な決済プロセスが必要です。
• 直接的なBitcoinの検証なしでセキュリティを維持する: Ethereum L2ネットワークでは、バリデータが直接L2トランザクションを検証しますが、Bitcoin L2はBitcoinのノードから直接的なセキュリティを引き継ぐことはありません。代わりに、独自の独立したセキュリティプロトコルに依存しており、Bitcoinの基本層が提供するセキュリティに匹敵することがより困難になっています。L2ネットワークは、Bitcoinのコアの強みを活かしながら、強力なセキュリティを維持する方法を見つけなければなりません。
• 中央集権化のリスクの増大：一部のL2ソリューションでは、支払いチャネル、リレーノードの設定、または独立したコンセンサスメカニズムの実行が必要です。これにより、わずか数人の手に権力が集中し、中央集権化の懸念が高まり、ビットコインの分散化した性質が脅かされる可能性があります。
• 技術的複雑さと統合の課題：L2ソリューションをビットコインのインフラと統合することは技術的な障壁があります。互換性を確保し、高いセキュリティ基準を維持し、ネットワーク内での合意形成を実現することは重大な課題となります。

これらの技術的な複雑さや課題を解決することが、より広範な採用を促進するための鍵です。

BitcoinとEthereumのLayer-2ソリューションの主な違い

暗号通貨業界の主要なプレーヤーとして、エコシステムの発展に貢献した開発の成功、革新的なアプリケーション、および最適なユースケースにおいてそれぞれが果たした独自の役割により、イーサリアムをビットコインの双子と呼ぶことがますます一般的になっています。

ただし、この視点はさらなる分析と2つのプロジェクト間の直接比較を招きます。それによって、それぞれが異なる強みを持ち、それらの特徴が注目される理由を評価することができます。ビットコインとイーサリアムはレイヤー2（L2）のソリューションを利用していますが、その違いはそれぞれのコアアーキテクチャに起因しています。以下の分析は、特に彼らの各々のレイヤー2ブロックチェーンに焦点を当てています。

上記の分析から、EthereumはBitcoinのフレームワークからの洞察を得て開発され、スマートコントラクトの互換性を備えているため、Bitcoinに比べてより多くのユニークな機能を提供していることが明らかになっています。

リスク分析

Bitcoin Layer-2プロジェクトを選択的に選択する能力は、各プラットフォームに関連する様々なリスクについて公平な知識を持ち、最良の方法を知ってナビゲートすることができることから生じます。2024年10月現在、Gate.ioには多数のLayer 2プロジェクトがあります。BTCEden以下のビットコイン L2プロジェクトについて、各プロジェクトのブリッジカストディ、強制終了ステータス、状態検証、データ可用性、検閲耐性状態、およびロールバック耐性もキャプチャして、次のリスク分析をリストしました。

結論

ビットコインエコシステムの発展には、レイヤー2のソリューションが不可欠です。これらは、ビットコインチェーン内の拡張性の課題に対処し、より速く、より安価な取引を提供し、特に分散型ファイナンスにおいて新しいユースケースを開示します。これらの進展により、ビットコインはさらなる革新と制度の採用に向けて準備が整っています。

さらに、この記事では、主要なビットコインL2ソリューション、特にライティングネットワーク、BEVM、スタックなどを見て、イーサリアムのL2ソリューションと比較し、どちらもスケーラビリティに焦点を当てていますが、コアアーキテクチャが異なることを指摘しました。ビットコインのL2はセキュリティとシンプルさを強調していますが、イーサリアムのL2はスマートコントラクトやdAppsなどのより高度な機能を提供する傾向があります。

これらのL2ソリューションの出現は、価値の保存やピアツーピア取引の交換媒体を超えて、ビットコインのより大きなユースケースにつながると考えられています。