ビットコイン SegWit とは何ですか?またその仕組みは何ですか?

ビットコインの SegWit アップグレードは物議を醸しましたが、世界で最も人気のある暗号通貨に大きな変化をもたらしました。

ビットコインのスケーラビリティは、世界で最も人気のある暗号通貨にとって継続的な問題であり、ビットコイン開発者が解決に苦労している問題です。導入されたソリューションの 1 つは、同時に処理できるビットコイントランザクションの数を変更する SegWit ソフトフォークでした。ビットコインブロックあたりのトランザクション数を増やすことは確実な勝利のように聞こえますが、SegWit にも問題がありました。

ビットコイン取引はどのように機能するのでしょうか?

ビットコイントランザクションはUTXO（未使用トランザクション出力）モデルを使用しており、各トランザクションはブロックチェーン上の前のトランザクションの出力を使用し、次のトランザクションで使用できる新しい出力を生成します。

設計上、あなたはビットコイントークンを所有していません。代わりに、設定された数の以前のトランザクションの未使用の出力を所有することになります。必要なアドレス、デジタルキー、およびデジタル署名を通じて、この出力の所有権を証明できます。

あなたが親友にビットコインを送りたいと仮定しましょう。まず秘密キーを使用して、入力、出力、金額を含むメッセージに署名します。トランザクションはビットコインネットワーク全体にブロードキャストされ、すべてのユーザーがそれを見ることができます。

ノードはトランザクションを受信すると、次のことを確認します。

あなたの秘密鍵はあなたが所有していると主張する公開鍵と一致します
入力の合計が出力の合計より大きい
出力は未使用です。

トランザクションがこれら 3 つのルールを満たす場合、トランザクションは検証されて他のノードに渡され、検証プロセスが繰り返されます。このプロセスには複雑な数学的パズルが含まれており、最高の暗号ハッシュレートを持つマイナーが最初に解く可能性が最も高くなります。

マイナーノードはパズルを解くために競い合い、成功するとブロックテンプレートをマイニングしてブロックチェーン内の不変ブロックを作成します。ブロックはネットワーク全体にブロードキャストされ、あなたの親友が新しい未使用の出力を所有していることは明らかです。

トランザクション展性欠陥とは何ですか?

ビットコインブロックチェーンを悩ませる問題はスケーラビリティと速度だけではありません。残念なことに、ブロックチェーン上で確認される前にトランザクションのデジタル署名の変更を可能にする欠陥である「トランザクション展性欠陥」もあります。

この変更は、トランザクションがその数学的論理を保持しながら、ハッシュアルゴリズムを介して実行すると異なる結果が得られるように行われます。

たとえば、親友との取引の署名値 (5) を考えてみましょう。 (5-10+10) に変更された場合、数学的値は 5 のままですが、これらの異なるバージョンをハッシュすると、異なる結果が得られます。

ハッシュはブロックチェーン内でトランザクションを識別する方法であるため、この変更によりいくつかの問題が発生します。

悪意のある者は、最初のトランザクションが確認される前に 2 番目の競合するトランザクションを作成し、ネットワークに混乱、遅延、輻輳を引き起こす可能性があります。
このため、ブロックチェーン開発者にとって、メインネットの速度とスケーラビリティを向上させることを目的とした第 2 層ソリューションを構築することが困難になります。

したがって、これはブロックチェーンの簿記を悪夢にする可能性のある欠陥であり、これを解決するためにいくつかのソリューションが実装されています。そこでビットコイン SegWit が登場します。

ビットコイン SegWit とは何ですか?

Segregated Witness (SegWit) は、主にトランザクションの展性から保護するために開発されたビットコインブロックチェーンプロトコルのアップグレードです。

SegWit は、スケーラビリティを向上させるためのブロックチェーンフォークとして 2015 年に初めて提案されました。 SegWit は、デジタル署名をトランザクションデータから分離することでこれを実現し、より多くのトランザクションを 1 つのブロックに保存できるようにし、1 つのブロックの処理に必要な時間を短縮します。

SegWit ソフトフォークは 2017 年に最終的に実装され、展性の欠陥を解決してトランザクション効率を向上させるだけでなく、ビットコインブロックチェーンに多くの改善が導入されました。

SegWit2x とは何ですか?

SegWit が実装される前は、トランザクション処理速度を向上させるためにブロックサイズ制限を 1MB から 2MB に増やすことを目的としたハードフォークアップグレードの提案により、ビットコインコミュニティで多少の争いがありました。そのため、「SegWit2x」という用語が生まれました。

多くの関係者がこのアイデアを支持しましたが、コミュニティ内で意見の相違が生じ、コンセンサスの欠如により分裂が生じました。離脱派はビットコインキャッシュ (BCH) を形成し、親グループは SegWit の実装を続けました。

ビットコイン SegWit はどのように機能しますか?

SegWit は、ブロックから一部のデータを分離し、変更できないようにすることで機能します。この分離により 2 つのセクションが作成されます。ブロックの最初のセクションには送信者と受信者のウォレットアドレスが含まれ、2 番目のセクションには「証人データ」とも呼ばれるデジタル署名が含まれます。

監視データはメインブロックから分離されているため、より多くのトランザクションデータを記録するためにブロック内のより多くのスペースが解放されます。これにより、ブロックの容量が増加し、ビットコインネットワークのパフォーマンスに直接影響を与え、スケーラビリティが大幅に向上します。

一方、分離されたデータ、つまりデジタル署名は暗号化され、サイドチェーンに保存されます。メインネットからの分離に加えて追加されたセキュリティ層により、トランザクションのデジタル署名を変更することが不可能になり、展性の欠陥が解決されます。

ビットコイン SegWit の利点

SegWit は、ビットコインネットワークにいくつかの利点をもたらします。

トランザクションの順応性を解決: 前述したように、SegWit は、ビットコインブロックチェーンで多くの混乱と輻輳を引き起こしたトランザクションの順応性の欠陥を修正します。これにより、より信頼性が高く安全なトランザクションが可能になりました。
セキュリティの向上: SegWit はトランザクションの展性を解決することで、ビットコインネットワークの安全性を高め、攻撃に対する脆弱性を軽減しました。また、将来の新しいセキュリティ機能の実装も容易になりました。
スケーラビリティの向上: スケーラビリティとは、システムのパフォーマンスの向上です。それが、SegWit のソフトフォーク後にビットコインに起こったことです。スペースが解放されることで、より多くのトランザクションをブロックに含めることができ、トランザクション手数料が削減され、トランザクション確認時間が短縮されます。
取引手数料の削減: 1 つのビットコインブロックにより多くの取引を収めることができるため、ブロックスペースをめぐる競争が減少し、取引手数料が削減されました。これは、小規模なトランザクションに特に有益でした。
互換性の向上: SegWit はソフトフォークであるため、ブロックチェーンの拡張性を可能にすると同時に、ビットコインネットワークへの将来のアップグレード (Taproot アップグレードなど) への扉も開きました。この柔軟性により、ブロックチェーンに新しい機能や改善を実装する機能が提供されます。
ライトニングネットワーク (LN) の作成にインスピレーションを得た: SegWit によってスケーラビリティが向上したとき、そのコードはレイヤ 2 ソリューションであるライトニングネットワークの開発にインスピレーションを与えました。 LN のコードにより、2 つの取引当事者間のオフチェーン支払いチャネルの作成が可能になり、メインネットの速度が向上し、取引コストが削減されます。

SegWit は、パフォーマンスを向上させ、ビットコインユーザーのエクスペリエンスを向上させるソリューションを提供したため、ビットコインネットワークへの重要なアップグレードでした。しかし、それには相応の新たな課題が伴いました。

SegWitの欠点

SegWit のソフトフォークには、潜在的な欠点がいくつかありました。

たとえば、多くの取引所やウォレットが SegWit を採用していますが、すべてのノードが新しいプロトコルをサポートしているわけではありません。さらに、SegWit は取引手数料を削減する一方で、証人データサイドチェーンのサポートを必要とするため、利益を重視するマイナーはそれを嫌っており、適用に消極的になる可能性があります。

さらに、ビットコインネットワークの規模が非常に大きいため、SegWit だけではそのスケーラビリティの問題に対処するのに十分ではありません。ブロックチェーンのサイズを縮小し、代替ブロックチェーンと同様のレベルまでスケーラビリティを高めるには、ブロックチェーンを大幅に調整する必要があります。

SegWit にはこれらの欠点がありますが、セキュリティとスケーラビリティの利点が問題をはるかに上回ることは明らかです。

ビットコイン SegWit は良いアイデアでしたか?

SegWit は、ビットコインブロックチェーンの導入が勢いを増しているときに、欠陥によってビットコインブロックチェーンに大きな遅れが生じるのを防ぎました。実際、開発が実装されるまでには長い時間がかかりました。一部のマイナーはウォレットに悪影響を及ぼしましたが、ソフトフォークによりブロックチェーンのセキュリティと信頼性が向上し、ビットコインネットワークにプラスの影響を与えました。