セグメンテッド・ウィットネス – SegWitとは

SegWitとは？

Segregated Witness（SegWit）は、2015年に開発されたプロトコルのアップグレードです。このコンセプトは、ブロックチェーンネットワークが現在も直面しているスケーラビリティ問題の解決策として導入されました。

平均して、ビットコインネットワークは10分ごとに新しいブロックを検証し、それぞれがいくつかのトランザクションを含んでいます。そのため、ブロックサイズは各ブロックで確認できるトランザクション数に影響する。現在、ビットコインのブロックチェーンは毎秒約7件の取引を処理できる。

SegWitの主なアイデアは、署名が取引データと一緒に配置されなくなるようにブロックデータを再編成することである。言い換えれば、SegWitのアップグレードは、取引データから証人（署名）を分離することで構成されている。これにより、1つのブロックにより多くのトランザクションを格納できるようになり、ネットワークのトランザクション・スループットが向上する。

ビットコインのトランザクションは、1秒間に約7件しか処理できないため、処理に時間がかかることがあります。これは、1秒間に何千ものトランザクションを処理できる従来の決済ソリューションや金融ネットワークと比較すると、かなり遅い。

SegWitは2015年、ビットコインの開発者であるPieter Wuille氏によって、他のBitcoin Coreの貢献者とともに開発された。2017年8月、SegWitのアップグレードはビットコインネットワークのソフトフォークとして実装された。

今日、ビットコインやライトコインなど、いくつかの暗号通貨プロジェクトがSegWitを使用している。プロトコルのアップグレードは、取引速度やブロック容量の向上など、多くの利点をもたらした。また、SegWitはいわゆるトランザクションの可解性バグ（後述）を解決した。

SegWitの主な利点は？

容量の増加

SegWitの最大のメリットの1つは、ブロック容量の増加である。トランザクションの入力から署名データを取り除くことで、1つのブロックにより多くのトランザクションを格納することができる。

トランザクションは入力と出力という2つの主要コンポーネントで構成される。基本的に、入力には送信者の公開アドレスが含まれ、出力には受信者の公開アドレスが含まれる。しかし、送金者は送金される資金を持っていることを証明しなければならず、デジタル署名でそれを行う。

SegWitがなければ、署名データはブロックの最大65％を占める。SegWitでは、署名データはトランザクションの入力から離される。これにより、有効ブロックサイズは1MBから約4MBに増加する。

SegWitは実際のブロックサイズの増加ではないことに注意。その代わり、ブロックサイズの上限を増やすことなく（ハードフォークを必要とする）、有効ブロックサイズを増やすための技術的な解決策である。具体的には、実際のブロックサイズは1MBのままですが、有効ブロックサイズの上限は4MBになります。

また、SegWitはブロックの重みという概念を導入しました。ブロック・ウェイトは、ブロック・サイズに代わる概念と考えることができます。基本的にブロックウェイトとは、トランザクションデータ（1 MB）や署名データ（最大3 MB）を含むすべてのブロックデータを含む指標であり、もはや入力フィールドの一部ではない。

トランザクション速度の向上

より多くのトランザクションを格納できるブロックでは、ブロックチェーン上を移動するトランザクションの量が多くなるため、SegWitにはトランザクション速度を向上させる機能もある。ブロックの採掘にかかる時間は同じでも、その中で処理されるトランザクションが増えるため、TPSレートは高くなる。

トランザクション速度の向上は、ビットコインネットワークにおけるトランザクションコストの削減にも役立っている。SegWit以前は、1回の取引に30ドル以上かかることも珍しくなかった。しかし、SegWitによってそのコストは劇的に下がり、トランザクションあたり1ドル未満になった。

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トランザクションの可鍛性修正

ビットコインの大きな問題は、取引の署名を改ざんできる可能性があることだった。署名が改ざんされると、2者間の取引が破壊される可能性がある。ブロックチェーンに保存されるデータは事実上不変であるため、無効な取引がブロックチェーンに永久に保存される可能性があった。

SegWitにより、署名は取引データの一部ではなくなり、このデータを改ざんする可能性がなくなった。この修正により、レイヤー２プロトコルやスマートコントラクトなど、ブロックチェーンコミュニティ内でのさらなるイノベーションが可能になった。

SegWitとライトニング・ネットワーク

セカンドレイヤープロトコルの開発は、トランザクションの可鍛性バグの修正によって部分的に可能になった。簡単に言えば、セカンドレイヤープロトコルとは、ビットコインなどのブロックチェーンの上に構築される新しいプラットフォームや製品のことである。より人気のあるセカンドレイヤープロトコルの一つは、オフチェーンマイクロペイメントネットワークであるライトニングネットワークである。

ライトニングネットワークは、ビットコインネットワークの上で動作するセカンドレイヤープロトコルである。ライトニングネットワークの主な目的は、より多くのトランザクションを短時間で確認できるようにすることであり、その結果、ユーザーにとってより高速なトランザクションが実現する。取引はオフチェーンで収集され、ビットコインネットワークが最終的に処理するために効果的にバッファリングされる。

ライトニングネットワークはもともとビットコインのために開発された。しかし、他のいくつかの暗号通貨とブロックチェーンのプロジェクトは、彼らのネットワークにこの技術を実装することに取り組んでいる。これにより、トランザクションの確認時間が短縮されるだけでなく、スケーラビリティ問題に対する新たなソリューションの開発も促進される。

SegWitとSegWit2xの比較

SegWitはソフトフォークアップグレードであり、後方互換性があることを意味する。言い換えれば、SegWitを含むように更新されていないビットコインノードは、依然としてトランザクションを処理することができます。しかし、SegWit2x（S2X）と呼ばれる別のSegWit実装案があり、これはハードフォークアップグレードを必要とする。

SegWitとSegWit2xの主な違いは、後者がトランザクションのバッチ処理の変更だけでなく、ブロックサイズの増加（1MBから2MBへ）も含んでいたことである。それでも、ブロックサイズが大きくなれば、扱うべきデータが増えるため、ノードのオペレーターやマイナーの負担が増えることになる。

もう一つの注目すべき違いは、SegWit提案がビットコインコミュニティによって支持され、実施されたことである。このエピソードは、ユーザー起動型ソフトフォークを意味するUASFの概念を誕生させた。

一方、SegWit2xはビットコインを支配する基本的なルールの1つに大幅な変更を提案した。しかし、開発者がその採用と実装についてコンセンサスを得ることができなかったため、SegWit2xの動きは最終的に中断されました。

ネステッドSegWitとネイティブSegWit（bech32）の比較

要するに、Native SegWit（bech32としても知られる）はNested SegWitのアップデート版である。bech32フォーマットは、取引速度の向上、より優れたエラー検出メカニズム、さらに低い取引手数料を提供します。また、bech32アドレスは小文字であるため、読みやすくなっている。

非SegWit（Legacy）、Nested SegWit、Native SegWit（bech32）アドレス間のブロックチェーン取引は完全に互換性があることに注意してください。ただし、すべての取引所や暗号ウォレットがSegWitをサポートしているわけではないので、SegWitアドレスに直接資金を引き出すことができない場合があります。

最後に

SegWitの実装は、ビットコインの最大のプロトコルアップグレードを示し、それが分散型コミュニティによってサポートされ実装されたという事実は、それをさらに興味深いものにしています。

SegWitの導入は、ビットコインや他のブロックチェーンネットワークに関連する多くの問題、特にスケーラビリティに関する問題を解決する大きな前進でした。SegWitと第2層プロトコルの組み合わせにより、ブロックチェーン・ネットワークはより多くのトランザクションを、より効率的に、より低コストで処理できるようになった。

強力で革新的なソリューションであるにもかかわらず、SegWitはまだ完全に採用されていない。現在、SegWitを使用しているビットコインアドレスの割合は約53％である。