メインチェーンとサイドチェーン間でビットコインを転送する5つの方法

サイドチェーンの概念が2014年に初めて公に議論されて以来、この概念はビットコインコミュニティから大きな注目を集めています。基本的に、サイドチェーンにより、ユーザーはビットコイン ブロックチェーンと異なる機能を持つ他のブロックチェーン間でビットコインを転送できるようになります。

現在開発中のサイドチェーンには、Ethereum に似た、より柔軟なスマート コントラクト プラットフォームである RSK (Rootstock) が含まれます。ビットコイン ブロックチェーンのプライバシーとスケーラビリティを向上させる実験的な方法である Mimblewimble。ブロックチェーンベースの予測市場プラットフォームであるBitcoin Hivemind。

メインチェーンからサイドチェーンにビットコインを転送するには、まずそのビットコインをメインチェーン上で凍結し、次にセカンダリチェーン上でアクティブ化します。これは双方向ペグです。双方向ペグメカニズムのためにビットコインのメインチェーン上で凍結された資金を誰が、または何が管理するかに応じて、現在 5 つの主要なソリューションがあります。

1. 単一の管理者

ビットコインとサイドチェーン間の双方向ペグを実装する最も簡単な方法は、メインチェーン上の単一の管理者に資金を送信し、その資金をサイドチェーンでアクティブ化することです。しかし、これには明らかな問題があります。それは、完全に集中化されたソリューションであるということです。

実際には、機関によって資金が凍結され、サイドチェーンに送金されることは、Coinbase や Xapo などのビットコイン銀行から資金を引き出すこととあまり変わりません。このように、これらのビットコイン銀行の内部台帳はビットコインのサイドチェーンと考えることができます。

中央集権的な機関がこれらの凍結された資金を完全に管理しようとする場合、新しいブロックチェーンではなく、中央集権的なサーバーを通じてこれらの資金の機能を拡張する方がよいでしょう。

2. アライアンスモデル

マルチ署名アドレス アプローチを介して単一の管理者ではなく公証人連合を使用すると、状況はさらに興味深いものになります。このモデルでは、エンティティアライアンスはサイドチェーン上の資金の流れに署名して確認する必要があるため、メインチェーン上の凍結されたビットコインを盗むには、より多くの機関を突破する必要があります。

Blockstream は最近、「Powerful Alliance」ホワイトペーパー (ホワイトペーパーのダウンロード) をリリースしました。これは本質的には連合型の双方向ペグ システムです。 Liquid は、強力なフェデレーション モデルを使用する Blockstream によって作成されたサイドチェーンです。このようなサイドチェーンは、取引所などの中央機関間で、パブリック ビットコイン ブロックチェーンよりも高速にビットコインを転送するために使用されます。

シングルカストディアンおよびフェデレーテッドサイドチェーンソリューションの主なセールスポイントの 1 つは、ビットコインプロトコルを変更する必要がないことです。

3. SPVサイドチェーン

SPV サイドチェーンは、オリジナルのサイドチェーン ホワイト ペーパーに記載された分散型双方向ペグのオリジナルのビジョンです。

SPV サイドチェーンは、SPV 証明を使用してビットコインをサイドチェーンに転送します。 SPV 証明は、特定のブロック内のトランザクションの存在に少量のデータが関連付けられていることを証明することにより、トランザクションの存在を証明する方法です。

つまり、SPV サイドチェーンは、メインチェーンとサイドチェーン間のビットコインの移動を示すブロック内のトランザクションを受信した後、メインチェーンとサイドチェーン間でビットコインを転送します。ただし、SPV サイドチェーンにはビットコインのソフトフォークが必要です。

この記事で紹介した他の双方向ペグメカニズムとは異なり、SPV サイドチェーンはメインチェーンのビットコインの管理を管理者に直接渡すことはありません。しかし、大多数のマイナーが不正な SPV 証明を生成および作成する能力により、マイナーは資金を送信する能力を含め、それらの資金を間接的に制御できるようになります。そうは言っても、この問題を軽減する方法はあります。

4. ドライブチェーン

Drivechain は、サイドチェーンのホワイト ペーパーに記載されているサイドチェーンの代替手段です。ドライブチェーンでは、マイナーがサイドチェーンの現在の状態を通知します。言い換えれば、マイナーは本質的には、ビットコインをメインチェーンに戻したいユーザーのために資金の凍結解除を支援できる資金管理者です。

Drivechain のコンセプトは、Bloq の経済学者であり Bitcoin Hivemind の創設者である Paul Sztorc によって開発されました。

Drivechain の主な原則の 1 つは、ゲーム理論の観点から見ると、マイナーが最も問題のあるサイドチェーン ファンドの管理者であるということです。シュトルク氏は、サイドチェーンは、マイナーがメインチェーン上で凍結された資金の盗難を計画するのと同じ方法で構築される可能性があると述べた。

Sztorc 氏は、このことの影響について最初の投稿で次のように説明しています。

「この大胆な盗難は、ビットコインが近い将来いかなる種類のサイドチェーンも持たないことを示しており、ビットコイン自体がマイナーの脅威にさらされる可能性がある（代替のプルーフ・オブ・ワーク・ハッシュアルゴリズムの使用を検討する必要があるかもしれない）」

SPV サイドチェーンと同様に、ドライブチェーンでもビットコインのソフトフォークが必要です。

5. ハイブリッドチェーン

上記の方法を組み合わせて双方向ペグを取得することも可能です。

たとえば、RSK Labs が検討しているコンセプトの 1 つは、ドライブチェーンとコンソーシアム モデルを組み合わせることです。言い換えれば、ビットコインのメインチェーンとサイドチェーン間のビットコインの転送には、マイナーとアライアンスメンバーの両方が署名して確認する必要があります。

前述のように、ドライブチェーンにはビットコインのソフトフォークが必要なので、RSK は現在フェデレーション モデルのみを使用しています。

フェデレーション モデルはドライブチェーン モデルと組み合わされていますが、ビットコイン マイナーの 90% がマイニングを RSK と統合することを決定した場合、フェデレーション モデルは RSK ブロックチェーンに何の影響も与えません。

ボーナス: 拡張ブロックとソフトフォークサイドチェーン

サイドチェーンのコンセプトに似た別のアイデアは、拡張ブロックです。サイドチェーンと同様に、拡張ブロックを使用すると、ユーザーはさまざまな検証ルールを持つトランザクション ブロックを選択できます。

従来のサイドチェーンと拡張ブロックの主な違いは、アップグレードされたビットコイン フルノードが拡張ブロック上のトランザクションを検証することです。これは、拡張ブロックが従来のサイドチェーンよりもメインのビットコイン ネットワークに密接に結びついていることを意味します。

拡張ブロックとビットコイン ネットワーク間の分離度はほとんど存在しないため、拡張ブロックに問題が発生すると、ビットコイン ネットワーク全体に問題が生じやすくなります。

サイドチェーンの場合、ビットコインのメインチェーンとサイドチェーンの間に分離レイヤーがあり、メインチェーンがサイドチェーンの問題の影響を受けないことも意味します。そのため、RSK などの拡張チェーンを研究している企業よりも、サイドチェーンを研究している企業の方が多いのです。

最近、Bitcoin Core の貢献者である Johnson Lau 氏は、拡張ブロックを使用して Bitcoin のブロック サイズ制限を効果的に増やすための Bitcoin Improvement Protocol (BIP) のドラフトを公開しました。

拡張ブロックはソフトフォークを介して実装できるため、拡張ブロックの特性は基本的にユーザーが選択できます。ブロック サイズの制限が大きい拡張ブロックの場合でも、ユーザーはアップグレードして、より大きなブロックを検証または伝播する必要はありません。 1MB のブロックを使用したい人は引き続き使用できますが、より大きなブロックを体験したい人は、オプトイン ベースで拡張ブロックを実装できます。

ユーザーは拡張ブロックの使用を選択できますが、マイナーはアップグレードしてメインチェーン上の有効なブロックのマイニングを継続する必要があります。

ソフトフォークする必要があるサイドチェーンは、拡張ブロックに似ています。主な違いは、ソフトフォークサイドチェーンがメインチェーンマイニングではなくハイブリッドマイニングを実行することです。

この投稿は、Rootstock Labs の主任科学者 Sergio Lerner 氏による Zeppelin の YouTube チャンネルでの最近のプレゼンテーションと、Blockstream の CEO Adam Back 氏との会話に基づいています。