Taproot とは何か、そしてそれがビットコインにどのような利益をもたらすのか

TL;DR

Taproot は、2021 年 11 月 14 日に実装されたビットコイン ネットワークのアップグレードです。Taproot は、Schnorr 署名と並んで、SegWit の導入以来、ビットコインへの最も期待されている技術アップグレードの 1 つです。 Taproot の目標は、ビットコインのスクリプトの動作方法を変更してプライバシー、スケーラビリティ、セキュリティを向上させることです。 Taproot と Schnorr シグネチャと呼ばれる関連アップグレードを組み合わせることで、これやその他の機能が可能になります。

暗号通貨コミュニティに詳しい人なら誰でも、プライバシー、スケーラビリティ、セキュリティが大きな懸念事項であることを知っています。ビットコインは世界で最も人気のある暗号通貨ですが、これらの問題にはまだ対処する必要があります。 Taproot はまさにそれを目指しています。

導入

ビットコインは浮き沈みを経験してきましたが、暗号通貨界をしっかりと支えるアンカーであることが証明されています。マウントゴックスのハッキングや悪名高いビットコインのハードフォークなど、長年にわたって発生した問題にかかわらず、暗号通貨コミュニティはビットコインを支持してきました。

しかし、見過ごすことのできない問題がいくつかあります。その最大のものの 1 つはプライバシーの問題です。ビットコインはパブリック ブロックチェーンであるため、ネットワーク上で発生するトランザクションを誰でも監視できます。一部の人にとっては、これが大きな懸念事項です。

コインミキシングやCoinJoinなどの技術を通じて匿名性を高めることは可能です。しかし残念ながら、これらのいずれもビットコインをプライベート通貨にするものではありません。Taprootについてもそうとは言えませんが、ネットワーク上の匿名性を高めるのに役立つ可能性があります。

Taproot のアップグレードは、ビットコインのプライバシーの欠如やその他の関連する懸念を解決するための大きな第一歩として広く期待されていました。2021 年 11 月 14 日、世界中のマイナーの承認を得て、Taproot はビットコイン ネットワークで有効化されました。しかし、Taproot とは何であり、ビットコインにどのようなメリットをもたらすのでしょうか。詳しく見ていきましょう。

ビットコインネットワークの限界

最初に作成された最も人気のある暗号通貨であるにもかかわらず、ビットコインのネットワークには、トランザクション速度が遅いなど、特定の領域で欠点があります。ビットコインは当初、1秒あたり7件のトランザクションを処理するために作成されましたが、ネットワークの人気とユーザーが増えるにつれて、トランザクション速度と手数料も増加しました。ビットコインネットワークの平均トランザクション手数料は、コインの価格が急騰した後、2021年に過去最高の約60ドルに達しました。高い手数料と遅いトランザクション速度が、ビットコインネットワークの発展の足かせになっていると言われています。トランザクション容量を強化するために、開発者は2017年にSegregated Witness（SegWit）アップグレードを実装し、1つのブロックにさらに多くのトランザクションを収めました。しかし、高い手数料は依然として蔓延しているようです。

もう一つの制限はプライバシーです。ビットコインの取引は非公開であるとホワイトペーパーで説明されていますが、ビットコインネットワーク上のすべての取引詳細は公開されています。つまり、ビットコインアドレスを調べることで、誰かの購入履歴全体を知ることができる可能性があるのです。

制限に対処するために、ビットコインは定期的にネットワークのアップグレードを実施してきました。しかし、ビットコイン ネットワークの分散化により、ネットワークの修正は困難を極めます。どのような変更を実施すべきか、実施すべきでないかを決定するのは 1 人の人間ではなく、コミュニティの合意形成による決定です。

Bitcoin Taproot アップグレードとは何ですか?

Taproot は、ビットコインのスクリプトを改良してプライバシー、効率性、ネットワークのスマート コントラクト処理能力を向上させるソフト フォークです。2017 年の SegWit アップグレード以来、最も重要なビットコイン アップグレードと考えられています。

Taproot アップグレードは、Taproot、Tapscript、そしてその中核である Schnorr 署名と呼ばれる新しいデジタル署名スキームを含む、3 つの異なる Bitcoin 改善提案 (BIP) で構成されています。Taproot は、トランザクションのプライバシー強化やトランザクション手数料の引き下げなど、Bitcoin ユーザーにさまざまなメリットをもたらすことを目指しています。また、これにより、Bitcoin はより複雑なトランザクションを実行できるようになり、特にスマート コントラクト機能や、ネットワーク上の分散型金融 (DeFi) と非代替性トークン (NFT) のサポートにおいて、Ethereum と競合するためのユースケースが広がる可能性があります。

Taproot の提案は、2018 年 1 月に Bitcoin Core 開発者の Greg Maxwell 氏によって初めて発表されました。2020 年 10 月、Pieter Wuille 氏によるプル リクエストの後、Taproot は Bitcoin Core ライブラリに統合されました。アップグレードを完全に展開するには、ノード オペレーターが Taproot の新しいコンセンサス ルールを採用する必要がありました。最終的にマイナーの 90% から支持を得て、2021 年 11 月 14 日にブロック 709,632 で正式に有効化されました。

Taproot はどのように機能しますか?

Taproot アップグレードを実現するために連携して機能する BIP は 3 つあります。各 BIP は、さまざまな方法で他の BIP に影響を与え、補完します。

シュノア署名 (BIP340)

シュノア署名は、ビットコイン ネットワーク上のトランザクションをより高速かつ安全に検証する方法を提供します。これは、ドイツの数学者で暗号学者のクラウス・シュノアによって開発された暗号署名スキームで構成されています。シュノアのアルゴリズムは長年にわたって特許で保護されていましたが、特許は 2008 年に正式に失効しました。シュノア署名には多くの利点がありますが、主に短い署名を生成する際のシンプルさと効率性で知られています。

サトシ・ナカモト（ビットコインの考案者）が採用した署名方式は、楕円曲線デジタル署名アルゴリズム（ECDSA）でした。シュノア署名アルゴリズムではなく ECDSA が選ばれたのは、ECDSA がすでに広く使用されており、よく理解されており、安全で、コンパクトで、オープンソースであったためです。

しかし、Schnorr デジタル署名スキーム (SDSS) の開発は、ビットコインやその他のブロックチェーン ネットワーク向けの新世代の署名の出発点となる可能性があります。

Schnorr 署名の主な利点の 1 つは、複雑な Bitcoin トランザクション内で複数のキーを取得して、単一の一意の署名を生成できることです。つまり、トランザクションに関与する複数の当事者の署名を単一の Schnorr 署名に「集約」できるということです。これは署名集約として知られています。

実際、Taproot を使用すると、ビットコイン スクリプトが実行されたという事実を隠すことができます。たとえば、Taproot を使用してビットコインを使用すると、ライトニング ネットワーク チャネルでのトランザクション、ピアツーピア トランザクション、または高度なスマート コントラクトを区別できなくなります。これらのトランザクションのいずれかを監視している人には、ピアツーピア トランザクションしか見えません。ただし、これによって、最初の送信者と最終的な受信者のウォレットが公開されるという事実が変わるわけではないことに注意してください。

タップルート（BIP341）

Taproot は、Taproot アップグレードの名前の由来です。2017 年の SegWit アップグレードに基づいて構築され、Merkelized Alternative Script Tree (MAST) を使用して、ビットコイン ブロックチェーン上のトランザクション データの量を拡大します。

ビットコイン ネットワーク上のトランザクションは、公開鍵と秘密鍵によって保護されています。ウォレット内のデジタル資産を使用するには、コインを移動する前に、使用者が署名を提供して、自分が本当の所有者であることを証明する必要があります。単一署名トランザクションとは別に、使用者は、タイムロックの解除、マルチ署名 (マルチシグ) 要件など、ビットコイン トランザクションをより複雑にするさまざまな機能を使用することもできます。

しかし、これらの複雑なマルチ署名トランザクションでは、検証に複数の入力と署名が必要であり、ブロックチェーンに大量のデータが追加され、トランザクション速度が低下します。同時に、トランザクション情報はブロックチェーン上で自動的に公開されるため、アドレス所有者に関する機密データが漏洩する可能性があります。

MAST を統合すると、1 つの MAST トランザクションが複数のスクリプトを表すことができるため、必要なスクリプトと検証の量を減らすことができます。そのため、複雑なビットコイン トランザクションが MAST に送信されると、トランザクションの処理にマークル ツリーは必要ありません。MAST では、完全な詳細ではなく、トランザクションの実行条件のみがブロックチェーンにコミットされます。これにより、ネットワークに保存する必要があるデータの量が大幅に削減されます。ビットコイン ブロックチェーンのスケーラビリティと効率が向上するだけでなく、ビットコイン ユーザーのプライバシーも向上します。

タップスクリプト (BIP342)

Tapscript は、他の 2 つの BIP に道を譲るために Bitcoin Script にアップグレードされたコーディング言語です。これは、実行方法を指定するために使用されるトランザクション命令であるオペコードのコレクションです。ブロック内の使用可能なスペースが増えると、新しい機能の柔軟性が向上することが期待され、将来的には Bitcoin ネットワークがスマート コントラクトをサポートして作成するのに役立つ可能性があります。

Taproot はビットコインにどのような利益をもたらしますか?

すでに述べたように、Taproot はビットコインのプライバシーに大きな改善をもたらし、その使用例を強化しました。その他の潜在的な利点としては、次のものが挙げられます。

1. ブロックチェーンに転送および保存されるデータの量を削減することでネットワークのスケーラビリティを向上します。

2. ブロックあたりのトランザクション数の増加（TPS レートの向上）

3. 取引手数料が低い。

Taproot のもう 1 つの利点は、署名がもはや変更可能ではなくなることです。これは、ビットコイン ネットワークの既知のセキュリティ リスクです。簡単に言うと、署名の変更可能性とは、トランザクションが確認される前に署名を変更することが技術的に可能であることを意味します。これを行うと、攻撃者はトランザクションが発生しなかったかのように見せかけることができます。これにより、ビットコインは悪名高い二重支払い問題にさらされ、分散型台帳の整合性が損なわれる可能性があります。

Taproot のアップグレードが重要なのはなぜですか?

Taproot の有効化により、ビットコイン ネットワークの機能が向上し、高速で信頼性の高いトランザクションが促進されると期待されています。Taproot 以前は、ビットコイン プロトコルはまだレイヤー 1 の開発段階にあり、イーサリアムなどの他のプロトコルはすでにレイヤー 2 と DApps で先行していました。アップグレード後、ビットコインはスマート コントラクトを展開する道を開き、将来的にはトレンドの NFT および DeFi 市場をカバーするためにユース ケースを拡大する可能性があります。

ビットコインネットワークがより効率的になり、手数料が下がると、より多くの取引とより幅広い採用が促進される可能性があります。さらに、ユーザーは取引のプライバシーを保持できるため、BTC は市場の他のプライバシーコインに対してより競争力を持つようになります。

最後に

Taproot は、ビットコインのアップグレードとして期待され、広く支持されています。Schnorr 署名とともに実装されたことで、プライバシー、スケーラビリティ、セキュリティなどの面で大幅な改善が見られます。これらのアップグレードにより、ライトニング ネットワークへの関心が高まり、マルチシグが業界標準になることが促進される可能性もあります。

ビットコイン コミュニティへの関与の有無にかかわらず、プライバシー、効率性、セキュリティの向上による追加の利点は、ビットコインの使用体験に影響を与える可能性があります。