# ビットコイン原生拡張技術の集大成：タップルートコンセンサス技術の深い解析2024年5月20日、ビットコインLayer2開発に特化したチームが『タップルートコンセンサス：分散型BTC Layer2ソリューション』という技術的なホワイトペーパーを発表しました。この文書では、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利用して、完全に分散されたBTC Layer2ソリューションを構築する方法が詳しく説明されています。全文を通読すると、このチームが提案したタップルートコンセンサスソリューションは、ビットコインのネイティブな拡張技術の集大成と言えるでしょう。ビットコインのコードに対して何の変更も行わず、ビットコインのいくつかのコア技術を巧みに統合し、思考が明確で、構造が精巧です。黄皮書を深く分析する前に、ビットコインの技術発展の歴史を振り返る必要があります。これは、タップルートコンセンサスがビットコインの進化の文脈からどのように生まれたのかを理解するのに役立ちます。## ビットコイン技術の進化の簡史2008年10月31日、中本聡は「ビットコイン：ある点対点の電子現金システム」というタイトルの論文を発表し、初めてビットコインの技術実現方案を完全に説明しました。論文の第八章では、SPV（Simple Payment Verification）ソリューション、すなわち簡単支払い検証について言及されています。これは、完全なノードを運用することなく、ブロックヘッダーを保存するだけで支払いを検証できる技術手段です。2009年1月3日、中本聪はフィンランドのヘルシンキにある小型サーバーで創世ブロックを採掘し、ビットコインの正式な誕生を示しました。注目すべきは、ビットコインの初期コードは楕円曲線署名技術（ECDSA）を採用していることで、ビットコインにより適したシュノア署名技術ではありませんでした。これは、当時シュノア署名がまだオープンソースではなく、特許保護期間内にあったためです。シュノア署名は、楕円曲線署名のすべての機能と安全仮定を保持しながら、楕円曲線署名フレームワーク下でビットコインが最大15重のマルチシグを実現できる制限を突破し、最終的に1000以上のアドレスがビットコインを共同管理でき、署名速度に影響を与えない。2018年、何年もの反復検証を経て、ビットコインのコア開発者は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提案を正式に行った。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、正式にシュノール署名をネットワークに取り入れ、新しい分散型マルチシグ時代を開きました。シュノール署名に加えて、タップルートアップグレードはMAST（Merkelized Abstract Syntax Trees）、すなわちマークル抽象構文木を導入しました。これは、ビットコインにスマートコントラクト機能に似た技術を可能にするものです。シュノール署名はビットコインのマルチシグアドレスを1000以上に拡張でき、MASTはビットコインプログラムを通じてシュノール署名アドレスでマルチシグを実行できます。したがって、シュノール署名+MASTの組み合わせは、人工署名に依存せず、ビットコインのコード指令によって駆動される分散型ビットコインマルチシグネットワークを実現できます。これは、ビットコインが信頼を必要とせずにレイヤーの制限を突破し、レイヤー2でより複雑で豊かなビジネスシナリオを実現できることを意味します。そして、このチームが提案したタップルートコンセンサスソリューションは、2008年から2021年までの13年間のビットコイン技術の進化の集大成です。## 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のホワイトペーパーの冒頭で指摘されているのは、ビットコインネットワークの非チューリング完全性が、イーサリアムのロールアップのようなLayer2拡張ソリューションを直接実現することを制限しているということです。ビットコインネットワークのスクリプト契約層は、単純な送金操作しか行えず、より複雑なスマートコントラクト機能をサポートすることはできません。したがって、ビットコインのスクリプトレイヤーから単純にLayer2拡張ソリューションを構築することは不可能です。この説明は、ビットコインネットワークの非チューリング完全性を高度に要約しており、ビットコインスクリプト契約がビットコインの送金操作のみを実行できるという特徴を示しています。したがって、ビットコインの拡張の正しい方向性は、第一層ネットワークでの操作を行うことではなく、ビットコインの既存の能力を利用して、完全に分散型の第二層拡張ソリューションを構築することです。Taproot Consensusは、ビットコインのTaproot技術（Schnorr署名とMAST）、ビットコインSPV軽ノード、およびBFT PoSコンセンサスメカニズムを融合させて、分散型で高度に一貫性のあるLayer2ネットワークを構築しています。## タップルートコンセンサスアーキテクチャの詳細解説このチームが提案したタップルートコンセンサスは、Schnorr+Mast、ビットコインSPV、Aura+Grandpaの三つの部分で構成されています。Schnorr+Mastは、ビットコインのタップルートアップグレードによってもたらされたこの2つのネイティブ技術を組み合わせることで、ビットコインの非中央集権的なマルチサイン管理を実現し、人が署名する必要はなく、ビットコインのコードを使用して駆動します。さて、誰がこれらのコードを駆動するのでしょうか？答えは、第二層ネットワークによるコンセンサスによって駆動されることです。二層ネットワークはどのようにコンセンサスを達成し、これらのコンセンサスがビットコインの一層とどのように状態を同期させるのか？これがBitcoin SPV+BFT POSコンセンサス（Aura+Grandpa）の役割である。ビットコイン SPVは中本聡が提唱した簡単な支払い検証方式で、フルノードを運用せずにビットコイン取引を同期し検証できます。この特性により、タップルート コンセンサスは完全に分散化された環境で、いかなる許可もなくBTCの状態を同期できます。Aura+Grandpaは、比較的一般的な実装であるビザンチンフォールトトレランスの高度なPoSコンセンサスプロトコルであり、分散型プロトコルを通じてネットワークノードの高い一貫性を確保します（Substrateフレームワークで構築されたブロックチェーンは基本的にAura+Grandpaを使用しています）。したがって、Taproot Consensusの三つの部分の動作原理をまとめると:このシステムでは、各検証者はSchnorr署名用のBTC秘密鍵を持っています。Schnorr署名の特性により、高効率な署名の集約が可能となり、システムの安全性と効率性が向上します。Musig2マルチ署名スキームによって生成された集約公開鍵Paggは、大規模なMAST（Merkle抽象構文木）を形成します。MASTツリーのルートハッシュ値が生成された後、検証者はMASTツリーが生成した閾値署名アドレスにBTCを転送し、刻印操作を行うことで、BTCメインネットからLayer2ネットワークへのデータ提出機能を実現します。同時に、各検証者はBitcoin SPV（簡易支払い検証）ライトノードとして機能し、BTCネットワークの状態を安全かつ無許可で同期できるようにします。簡単に言うと：Taproot Consensusはビットコインのレイヤー1でSchnorr+Mastを使用して分散型のBTCマルチシグ管理を構築し、レイヤー2ではBitcoin SPVノードネットワークを運営します。あるLayer2ネットワークを例にとると、そのネットワークはすべてビットコインSPVノードを運営しており、これらのノードはビットコインのレイヤー1のデータ状態を同期できるため、Layer2とビットコインのレイヤー1の情報を同期させることができます。そして、レイヤー2ネットワークの安全性と信頼性を確保するために、そのLayer2はビットコインSPVノードネットワークとAura+Grandpaを融合させており、つまりビットコインSPVノードネットワークにはBFTコンセンサスの安全レベルが備わっています。言い換えれば、Layer2ネットワークの資産を管理するのは特定のマルチシグの人々ではなく、BFTコンセンサスによって駆動されており、真の分散化を実現しています。## その他の技術的な詳細上記の技術フレームワークに加えて、Taproot Consensusホワイトペーパーは、シュノール署名、MAST、ビットコインPSVライトノード、Aura+Grandpaなどの技術の実装詳細についても詳しく説明しています。ビットコインの最新技術を学びたい人にとって、このホワイトペーパーは非常に包括的で詳細な学習資料です。さらに、イエローペーパーではMusig2の実装プロセスと、他の有名なBTC Layer2プロジェクトの技術的な違いについて詳しく説明されています。例えば、あるプロジェクトの基盤技術構造はtBTCプロトコルに基づいています。tBTCは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ました。この構造は従来の分散型ネットワークに比べて、より強い一貫性を持っています。しかし、tBTCは依然として9人の署名を必要とするマルチシグネットワークであり、本当に人に依存せず、コンセンサス駆動を実現するためには、マルチシグネットワークとBFT PoS（ビザンチンフォールトトレランス・プルーフ・オブ・ステーク）コンセンサスメカニズムを組み合わせる必要があります。（これは分散ネットワークとブロックチェーンの違いでもあり、分散ネットワークは分散を強調しますが、ビザンチンフォールトに対するコンセンサスが欠けています。一方、ブロックチェーンは分散ネットワークであるにもかかわらず、ビザンチンフォールトコンセンサスに依存して駆動されるため、真の分散型ネットワークです）タップルートコンセンサス方案は、このようなより先進的な設計を採用しています。Schnorr署名、MAST、ビットコインSPVライトノード、AuraとGrandpaビザンチンフォールトトレランスコンセンサス機構を組み合わせることにより、高度な一貫性と安全性を持つ分散型Layer2拡張方案を構築しました。この融合は、ビットコインネットワークの拡張性と可用性を向上させるだけでなく、Layer2ネットワークの安全性と一貫性を確保します。## まとめこの技術ホワイトペーパーは、タップルートコンセンサスの実装方案と技術的詳細を体系的かつ包括的に説明しており、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ビットコインのレイヤー2ソリューションを私たちに示しています。タップルートコンセンサスは、ビットコインの元々の技術方向を尊重し継承するだけでなく、ビットコインの歴史的なアップグレードによってもたらされた技術を組み合わせた革新を行っており、真にビットコインのネイティブ拡張技術の集大成である。ビットコインエコシステムの不断の発展に伴い、人々は次第に、真に分散型のビットコイン二層ソリューションこそがビットコインエコシステムの発展にとって不可欠な道であることを認識するようになるでしょう。そして、タップルートコンセンサスというこのソリューションが真に輝きを放つことになるでしょう。! [ビットコインネイティブスケーリングテクノロジーコレクション:BEVMテクノロジーイエローブックの包括的な解釈](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-5a4b0a50308b4a921ed14a44d970f756)
タップルートコンセンサス：ビットコイン原生拡張技術の集大成之作
ビットコイン原生拡張技術の集大成：タップルートコンセンサス技術の深い解析
2024年5月20日、ビットコインLayer2開発に特化したチームが『タップルートコンセンサス：分散型BTC Layer2ソリューション』という技術的なホワイトペーパーを発表しました。この文書では、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利用して、完全に分散されたBTC Layer2ソリューションを構築する方法が詳しく説明されています。
全文を通読すると、このチームが提案したタップルートコンセンサスソリューションは、ビットコインのネイティブな拡張技術の集大成と言えるでしょう。ビットコインのコードに対して何の変更も行わず、ビットコインのいくつかのコア技術を巧みに統合し、思考が明確で、構造が精巧です。
黄皮書を深く分析する前に、ビットコインの技術発展の歴史を振り返る必要があります。これは、タップルートコンセンサスがビットコインの進化の文脈からどのように生まれたのかを理解するのに役立ちます。
ビットコイン技術の進化の簡史
2008年10月31日、中本聡は「ビットコイン：ある点対点の電子現金システム」というタイトルの論文を発表し、初めてビットコインの技術実現方案を完全に説明しました。論文の第八章では、SPV（Simple Payment Verification）ソリューション、すなわち簡単支払い検証について言及されています。これは、完全なノードを運用することなく、ブロックヘッダーを保存するだけで支払いを検証できる技術手段です。
2009年1月3日、中本聪はフィンランドのヘルシンキにある小型サーバーで創世ブロックを採掘し、ビットコインの正式な誕生を示しました。注目すべきは、ビットコインの初期コードは楕円曲線署名技術（ECDSA）を採用していることで、ビットコインにより適したシュノア署名技術ではありませんでした。これは、当時シュノア署名がまだオープンソースではなく、特許保護期間内にあったためです。
シュノア署名は、楕円曲線署名のすべての機能と安全仮定を保持しながら、楕円曲線署名フレームワーク下でビットコインが最大15重のマルチシグを実現できる制限を突破し、最終的に1000以上のアドレスがビットコインを共同管理でき、署名速度に影響を与えない。
2018年、何年もの反復検証を経て、ビットコインのコア開発者は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提案を正式に行った。
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、正式にシュノール署名をネットワークに取り入れ、新しい分散型マルチシグ時代を開きました。シュノール署名に加えて、タップルートアップグレードはMAST（Merkelized Abstract Syntax Trees）、すなわちマークル抽象構文木を導入しました。これは、ビットコインにスマートコントラクト機能に似た技術を可能にするものです。
シュノール署名はビットコインのマルチシグアドレスを1000以上に拡張でき、MASTはビットコインプログラムを通じてシュノール署名アドレスでマルチシグを実行できます。したがって、シュノール署名+MASTの組み合わせは、人工署名に依存せず、ビットコインのコード指令によって駆動される分散型ビットコインマルチシグネットワークを実現できます。
これは、ビットコインが信頼を必要とせずにレイヤーの制限を突破し、レイヤー2でより複雑で豊かなビジネスシナリオを実現できることを意味します。そして、このチームが提案したタップルートコンセンサスソリューションは、2008年から2021年までの13年間のビットコイン技術の進化の集大成です。
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のホワイトペーパーの冒頭で指摘されているのは、ビットコインネットワークの非チューリング完全性が、イーサリアムのロールアップのようなLayer2拡張ソリューションを直接実現することを制限しているということです。ビットコインネットワークのスクリプト契約層は、単純な送金操作しか行えず、より複雑なスマートコントラクト機能をサポートすることはできません。したがって、ビットコインのスクリプトレイヤーから単純にLayer2拡張ソリューションを構築することは不可能です。
この説明は、ビットコインネットワークの非チューリング完全性を高度に要約しており、ビットコインスクリプト契約がビットコインの送金操作のみを実行できるという特徴を示しています。したがって、ビットコインの拡張の正しい方向性は、第一層ネットワークでの操作を行うことではなく、ビットコインの既存の能力を利用して、完全に分散型の第二層拡張ソリューションを構築することです。
Taproot Consensusは、ビットコインのTaproot技術（Schnorr署名とMAST）、ビットコインSPV軽ノード、およびBFT PoSコンセンサスメカニズムを融合させて、分散型で高度に一貫性のあるLayer2ネットワークを構築しています。
タップルートコンセンサスアーキテクチャの詳細解説
このチームが提案したタップルートコンセンサスは、Schnorr+Mast、ビットコインSPV、Aura+Grandpaの三つの部分で構成されています。
Schnorr+Mastは、ビットコインのタップルートアップグレードによってもたらされたこの2つのネイティブ技術を組み合わせることで、ビットコインの非中央集権的なマルチサイン管理を実現し、人が署名する必要はなく、ビットコインのコードを使用して駆動します。
さて、誰がこれらのコードを駆動するのでしょうか？答えは、第二層ネットワークによるコンセンサスによって駆動されることです。
二層ネットワークはどのようにコンセンサスを達成し、これらのコンセンサスがビットコインの一層とどのように状態を同期させるのか？これがBitcoin SPV+BFT POSコンセンサス（Aura+Grandpa）の役割である。
ビットコイン SPVは中本聡が提唱した簡単な支払い検証方式で、フルノードを運用せずにビットコイン取引を同期し検証できます。この特性により、タップルート コンセンサスは完全に分散化された環境で、いかなる許可もなくBTCの状態を同期できます。
Aura+Grandpaは、比較的一般的な実装であるビザンチンフォールトトレランスの高度なPoSコンセンサスプロトコルであり、分散型プロトコルを通じてネットワークノードの高い一貫性を確保します（Substrateフレームワークで構築されたブロックチェーンは基本的にAura+Grandpaを使用しています）。
したがって、Taproot Consensusの三つの部分の動作原理をまとめると:
このシステムでは、各検証者はSchnorr署名用のBTC秘密鍵を持っています。Schnorr署名の特性により、高効率な署名の集約が可能となり、システムの安全性と効率性が向上します。Musig2マルチ署名スキームによって生成された集約公開鍵Paggは、大規模なMAST（Merkle抽象構文木）を形成します。
MASTツリーのルートハッシュ値が生成された後、検証者はMASTツリーが生成した閾値署名アドレスにBTCを転送し、刻印操作を行うことで、BTCメインネットからLayer2ネットワークへのデータ提出機能を実現します。同時に、各検証者はBitcoin SPV（簡易支払い検証）ライトノードとして機能し、BTCネットワークの状態を安全かつ無許可で同期できるようにします。
簡単に言うと：
Taproot Consensusはビットコインのレイヤー1でSchnorr+Mastを使用して分散型のBTCマルチシグ管理を構築し、レイヤー2ではBitcoin SPVノードネットワークを運営します。あるLayer2ネットワークを例にとると、そのネットワークはすべてビットコインSPVノードを運営しており、これらのノードはビットコインのレイヤー1のデータ状態を同期できるため、Layer2とビットコインのレイヤー1の情報を同期させることができます。そして、レイヤー2ネットワークの安全性と信頼性を確保するために、そのLayer2はビットコインSPVノードネットワークとAura+Grandpaを融合させており、つまりビットコインSPVノードネットワークにはBFTコンセンサスの安全レベルが備わっています。言い換えれば、Layer2ネットワークの資産を管理するのは特定のマルチシグの人々ではなく、BFTコンセンサスによって駆動されており、真の分散化を実現しています。
その他の技術的な詳細
上記の技術フレームワークに加えて、Taproot Consensusホワイトペーパーは、シュノール署名、MAST、ビットコインPSVライトノード、Aura+Grandpaなどの技術の実装詳細についても詳しく説明しています。ビットコインの最新技術を学びたい人にとって、このホワイトペーパーは非常に包括的で詳細な学習資料です。
さらに、イエローペーパーではMusig2の実装プロセスと、他の有名なBTC Layer2プロジェクトの技術的な違いについて詳しく説明されています。
例えば、あるプロジェクトの基盤技術構造はtBTCプロトコルに基づいています。tBTCは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ました。この構造は従来の分散型ネットワークに比べて、より強い一貫性を持っています。
しかし、tBTCは依然として9人の署名を必要とするマルチシグネットワークであり、本当に人に依存せず、コンセンサス駆動を実現するためには、マルチシグネットワークとBFT PoS（ビザンチンフォールトトレランス・プルーフ・オブ・ステーク）コンセンサスメカニズムを組み合わせる必要があります。（これは分散ネットワークとブロックチェーンの違いでもあり、分散ネットワークは分散を強調しますが、ビザンチンフォールトに対するコンセンサスが欠けています。一方、ブロックチェーンは分散ネットワークであるにもかかわらず、ビザンチンフォールトコンセンサスに依存して駆動されるため、真の分散型ネットワークです）
タップルートコンセンサス方案は、このようなより先進的な設計を採用しています。Schnorr署名、MAST、ビットコインSPVライトノード、AuraとGrandpaビザンチンフォールトトレランスコンセンサス機構を組み合わせることにより、高度な一貫性と安全性を持つ分散型Layer2拡張方案を構築しました。この融合は、ビットコインネットワークの拡張性と可用性を向上させるだけでなく、Layer2ネットワークの安全性と一貫性を確保します。
まとめ
この技術ホワイトペーパーは、タップルートコンセンサスの実装方案と技術的詳細を体系的かつ包括的に説明しており、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ビットコインのレイヤー2ソリューションを私たちに示しています。
タップルートコンセンサスは、ビットコインの元々の技術方向を尊重し継承するだけでなく、ビットコインの歴史的なアップグレードによってもたらされた技術を組み合わせた革新を行っており、真にビットコインのネイティブ拡張技術の集大成である。
ビットコインエコシステムの不断の発展に伴い、人々は次第に、真に分散型のビットコイン二層ソリューションこそがビットコインエコシステムの発展にとって不可欠な道であることを認識するようになるでしょう。そして、タップルートコンセンサスというこのソリューションが真に輝きを放つことになるでしょう。
! ビットコインネイティブスケーリングテクノロジーコレクション:BEVMテクノロジーイエローブックの包括的な解釈