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タップルートコンセンサス：ビットコイン原生技術によって構築された分散化Layer2ソリューション
ビットコイン原生拡張技術の集大成者：解読タップルートコンセンサス技術
2024年5月20日、ビットコイン Layer2 開発チームが正式に技術黄皮書《タップルート コンセンサス：ある去中心化された BTC Layer2 ソリューション》を発表しました。この黄皮書では、タップルート コンセンサスの実現方法と、シュノール署名、MAST、ビットコイン SPV ノードなどのビットコインネイティブ技術を組み合わせて、完全に去中心化された BTC Layer2 ソリューションを構築する方法が詳述されています。
Taproot Consensus 方案はビットコインの原生拡張技術の集大成です。それはビットコインのコードに対して何の変更も加えず、ビットコインのいくつかの原生技術を十分に活用して革新的な組み合わせを行い、思路は簡潔で、構造は巧妙です。黄皮書を解読する前に、ビットコインの技術発展の歴史を振り返ることが必要であり、そうすることで Taproot Consensus がどのようにビットコインの発展の脈絡から生まれたのかを理解することができます。
ビットコイン技術発展のマイルストーン
2008年10月31日、中本聡はビットコインのホワイトペーパーを発表し、完全なビットコイン技術実現方案を提案しました。ホワイトペーパーではSPV（簡易支払い検証）ソリューションについて言及されており、これはフルノードを運用せずに支払いを検証できる技術です。
2009年1月3日、中本聡はビットコインの創世ブロックを採掘し、ビットコインが正式に誕生したことを示しました。最初のコードでは、中本聡は楕円曲線署名技術（ECDSA）を使用しましたが、これはビットコインにより適しているシュノール署名技術ではなく、当時シュノール署名はまだオープンソースではなかったためです。
2018年、ビットコインのコア開発者は正式にシュノール署名をビットコインネットワークに導入することを提案しました。
2021年11月14日、ビットコインはタップルートアップグレードを完了し、スノーボール署名が正式にビットコインネットワークに組み込まれ、分散型マルチシグ時代が始まりました。タップルートアップグレードはMAST（マークル抽象構文木）も導入し、ビットコインにスマートコントラクトに似た機能を与えました。
シュノール署名とMASTの組み合わせにより、ビットコインはコード命令を通じて分散型マルチシグネットワークを駆動することができ、ビットコインの第二層ネットワークの発展の基盤を築きました。
タップルートコンセンサス解決策の概要
タップルートコンセンサス技術ホワイトペーパーでは、ビットコインネットワークの非チューリング完全性のため、イーサリアムのRollupのようなLayer2拡張ソリューションを直接実現することができないと指摘されています。したがって、タップルートコンセンサスはビットコインのタップルート技術（Schnorr署名とMAST）、ビットコインSPVライトノード、およびBFT PoSコンセンサスメカニズムを統合し、分散型で高度に一貫性のあるLayer2ネットワークを構築しました。
タップルートコンセンサス構造の詳細
タップルートコンセンサスは、Schnorr+MAST、ビットコインSPV、Aura+Grandpaの3つの部分で構成されています：
Schnorr+MAST：ビットコインの分散型マルチシグ管理を実現し、二層ネットワークのコンセンサスによって駆動されます。
Bitcoin SPV：ビットコインの第一層との状態同期を実現する。
Aura+Grandpa：一般的なビザンチンフォールトトレラント PoS コンセンサスプロトコルであり、ネットワークノードの高度な一貫性を確保します。
このシステムでは、各検証者はSchnorr署名に使用するBTC秘密鍵を保持しています。Musig2マルチ署名スキームによって生成された集約公開鍵は、大規模なMASTツリーを形成します。検証者はMASTツリーによって生成された閾値署名アドレスにBTCを送金し、刻印操作を行うことで、BTCメインネットから第2層ネットワークにデータを送信する機能を実現します。同時に、各検証者はBitcoin SPVライトノードとして機能し、安全かつ許可なしにBTCネットワークの状態を同期することができます。
他のソリューションとの比較
ホワイトペーパーでは、Musig2 の実装プロセスや、他の BTC Layer2 プロジェクト（Mezo など）との違いについて詳しく説明されています。Mezo は tBTC プロトコルに基づき、ビットコインのマルチシグを利用して閾値署名ネットワークを構築しています。しかし、tBTC には依然として手動署名が必要です。
対照的に、Taproot Consensus はマルチシグネットワークと BFT PoS コンセンサスメカニズムを組み合わせて、真の分散化を実現しました。この設計は、ビットコインネットワークのスケーラビリティと可用性を向上させるだけでなく、第二層ネットワークのセキュリティと一貫性を確保します。
まとめ
Taproot Consensus 技術ホワイトペーパーは、ビットコインのネイティブ技術に完全に基づいて構築された第2層ソリューションを示しています。それはビットコインの技術的方向性を尊重し、引き継ぐだけでなく、ビットコインの歴史的なアップグレードから得た技術を組み合わせて革新を行っています。ビットコインエコシステムが絶えず発展する中で、この真の分散型第2層ソリューションは将来重要な役割を果たすでしょう。
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