タップルートとは何か、ビットコインにどのような恩恵をもたらすか
Taprootはビットコインネットワークのアップグレードであり、2021年11月14日に実装された。Schnorr署名と並んで、TaprootはSegWitの導入以来、ビットコインに最も期待されている技術的アップグレードの1つです。Taprootの目標は、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ために、ビットコインのスクリプトの動作方法を変更することです。TaprootとSchnorr署名と呼ばれる関連アップグレードを組み合わせることで、これ以上のことが可能になる。
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関心事であることを知っている。ビットコインは世界で最も人気のある暗号通貨だが、これらの問題にはまだ対処する必要がある。Taprootはまさにそれを目指している。
はじめに
Bitcoinには浮き沈みがあったが、暗号の世界をしっかりと支えているアンカーであることは証明されている。Mt.Goxのハッキングや悪名高いBitcoinのハードフォークなど、長年に渡って噴出した問題にかかわらず、暗号コミュニティはBitcoinを支持してきた。
しかし、見過ごすことのできない問題もある。最大の問題のひとつは、プライバシーの問題だ。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、誰でもネットワーク上で発生するトランザクションを監視することができる。それが大きな懸念となる人もいる。
コインミキシングやCoinJoinsなどの技術によって匿名性を高めることは可能だ。しかし残念ながら、いずれもビットコインを私的通貨にするものではない。それはTaprootにも言えることではないが、ネットワーク上の匿名性を高めるのに役立つかもしれない。
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る。2021年11月14日、世界中のマイナーの承認を経て、Taprootはビットコインネットワーク上でアクティベートされた。しかし、Taprootとは何であり、ビットコインにどのような利益をもたらすのだろうか？潜入してみよう。
ビットコインネットワークの限界
ビットコインのネットワークは、最初に作られ、最も人気のある暗号通貨であるにもかかわらず、取引スピードの遅さなど、特定の分野で欠点がある。Bitcoinは当初、毎秒7件の取引を処理するために作られましたが、ネットワークの人気とユーザーが増加するにつれて、取引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取引手数料は、コインの高騰を受けて2021年に約60ドルと史上最高を記録した。手数料の高さと取引速度の遅さがビットコインネットワークの発展の足を引っ張っていると言われている。取引容量を強化するため、開発者は2017年にSegregated Witness（SegWit）アップグレードを実装し、1ブロックにより多くの取引を収めるようにした。しかし、手数料の高さは依然として続いているようだ。
もうひとつの限界はプライバシーだ。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に概説されているが、ビットコインネットワーク上の取引の詳細はすべて可視化されている。つまり、ビットコインアドレスを調べれば、その人の購入履歴をすべて知ることができる可能性があるということだ。
この制限に対処するため、ビットコインはネットワークのアップグレードを随時実施してきた。しかし、ビットコインのネットワークを修正することは、その非中央集権的な性質のために困難である。どのような変更を実施すべきか、または実施すべきでないかを決定するのは一人の人間ではなく、コンセンサスを得ることによってコミュニティが決定するのだ。
ビットコインのTaprootアップグレードとは？
Taprootは、プライバシー、効率性、スマートコントラクトを処理するネットワークの能力を向上させるために、ビットコインのスクリプトを改善す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のアップグレードと考えられている。
Taprootのアップグレードは、Taproot、Tapscript、そしてそのコアである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 Improvement Proposals（BIP）で構成されています。Taprootは、トランザクションプライバシーの強化やトランザクション手数料の低減など、ビットコインユーザーにいくつかの利点をもたらすことを目指している。また、ビットコインが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での分散型金融（Decentralized Finance：DeFi）や非代替トークン（Non-fungible token：NFT）のサポートなど、イーサリアムと競合するユースケースを広げる可能性がある。
Taprootの提案は、2018年1月にビットコイン・コアの開発者であるグレッグ・マクスウェルによって初めて発表された。2020年10月、Pieter Wuille氏によって作成されたプルリクエストの後、TaprootはBitcoin Coreライブラリにマージされた。アップグレードが完全に展開されるためには、ノードオペレータはTaprootの新しいコンセンサスルールを採用する必要があった。最終的に90％のマイナーから支持を受け、2021年11月14日にブロック709,632で正式にアクティブ化されました。
タップルートの仕組み
Taprootのアップグレードを達成するために連携する3つのBIPがあります。それぞれのBIPは、異なる方法で他のBIPに影響を与え、補完します。
シュナー署名（BIP340）
シュナー署名は、ビットコイン ネットワーク上のトランザクションを検証する、より高速で安全な方法を促進します。これは、ドイツの数学者であり暗号学者であるClaus Schnorr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。Schnorr氏は彼のアルゴリズムを長年特許で保護していたが、2008年に特許が正式に失効した。数ある利点の中でも、シュナー署名は主にその単純さと短い署名を生成する効率の良さで知られている。
ビットコインの生みの親であるサトシ・ナカモト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）である。Schnorr署名アルゴリズムではなくECDSAを選択したのは、ECDSAがすでに広く使用され、よく理解され、安全でコンパクトであり、オープンソースであったためである。
しかし、シュナー電子署名方式（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になるかもしれない。
シュナー署名の主な利点の1つは、複雑なビットコイン取引内の複数の鍵を取り出して、単一のユニークな署名を生成できることだ。つまり、取引に関与する複数の当事者の署名を単一のシュナー署名に「集約」することができる。これは署名集約として知られている。
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まったく隠すことが可能になる。例えば、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取引、ピアツーピア取引、または高度なスマートコントラクトを区別できなくすることができる。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は、ピアツーピアのトランザクションしか見ないだろう。しかし、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は変わらないことは注目に値する。
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。これは2017年のSegWitアップグレードをベースにしたもので、ビットコインブロックチェーン上の取引データ量を拡張するためにMerkelized Alternative Script Tree（MAST）を使用しています。
ビットコインネットワーク上の取引は、公開鍵と秘密鍵によって保護されている。ウォレットでデジタル資産を使うには、コインを移動する前に、使い手が本当の所有者であることを証明する署名を提供する必要がある。シングル署名の取引とは別に、支出者はタイムロックの解除、マルチ署名（マルチシグ）の要件など、ビットコイン取引をより複雑にする様々な機能を使用することもできる。
しかし、このような複雑なマルチシグネチャ取引では、検証のために複数の入力と署名が必要となり、ブロックチェーンに大量のデータが追加され、取引速度の足を引っ張ることになる。同時に、取引情報は自動的にブロックチェーン上に公開されるため、アドレス所有者に関する機密データが流出する可能性がある。
MASTを統合した後は、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る。そのため、複雑なビットコイン取引がMASTに送信された場合、取引の処理にMerkleツリーは不要となる。完全な詳細の代わりに、MASTはトランザクションの実行条件のみをブロックチェーンにコミットさせる。これにより、ネットワークに保存するデータ量を大幅に削減できる。ビットコインのブロックチェーンにより大きなスケーラビリティと高い効率を提供するだけでなく、ビットコインユーザーにより大きなプライバシーを提供する。
タップスクリプト（BIP342）
Tapscriptは、他の2つのBIPへの道を作るために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。ブロック内の利用可能なスペースが増えることで、新機能の柔軟性が増し、将来的にビットコインネットワークがスマートコントラクトをサポートし、作成するのに役立つ可能性があると期待されている。
Taprootはビットコインにどのような利益をもたらすのか？
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、そのユースケースを強化した。その他の潜在的な利点は以下の通り：
1. ブロックチェーンに転送・保存するデータ量を減らすことで、ネットワークのスケーラビリティを向上させる；
2. ブロックあたりのトランザクションの増加（TPSレートの向上）；
3. 取引手数料の低減。
Taprootのもう1つの利点は、ビットコインネットワークにおける既知のセキュリティリスクである署名の可鍛性がなくなることである。簡単に言えば、署名の可鍛性とは、トランザクションが確認される前にその署名を変更することが技術的に可能であることを意味する。こうすることで、攻撃はあたかも取引が起こらなかったかのように見せることができる。これにより、ビットコインは悪名高い二重支出問題にさらされることになり、分散型台帳の完全性が損なわれる可能性がある。
なぜTaprootのアップグレードが重要なのか？
Taprootの活性化は、ビットコインネットワークの機能を高め、高速で信頼性の高いトランザクションを促進すると期待されている。Taprootの前に、ビットコインのプロトコルはまだレイヤー1の開発にとどまっており、イーサリアムのような他のプロトコルはすでにレイヤー2とDAppsで先行していた。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、将来的にトレンドのNFTや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る。
ビットコインのネットワークがより効率的になり、手数料が下がることで、より多くの取引と幅広い採用が促進される可能性がある。さらに、ユーザーは取引においてプライバシーを保持できるため、BTCは市場における他のプライバシーコインとの競争力が高まる。
最後に
Taprootはビットコインにとって非常に期待され、広く支持されているアップグレードである。シュナー署名とともに実装されることで、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きな改善が見られる。これらのアップグレードはまた、ライトニングネットワークへの関心を高め、マルチシグがより業界標準になるよう促すことができる。
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という追加的な利点は、ビットコインの使用経験に影響を与える可能性が高い。
