ビットコインのスケーラビリティ

ビットコインのスケーラビリティとは、ビットコインネットワークがプラットフォーム上で大量のトランザクションデータを処理する能力を指します。 ^{[ 1 ]}ビットコインブロックチェーンのレコード（ブロックと呼ばれる）は、ビットコインノードの運用コストを抑えることでセキュリティと分散化を優先するため、サイズと頻度が制限されています。^{[ 2 ] [ 3 ]}平均ブロック作成時間が10分、ブロックサイズ制限が約1メガバイトであるため、ベースレイヤーは推定で毎秒3.3～7件のトランザクションを処理します。^{[ 4 ] : ch. 2 [ 2 ]}

その結果、いくつかのレイヤー2ソリューションが実装されました。ライトニングネットワークは、ビットコインベースレイヤー上で決済される、ほぼ瞬時の低手数料の支払いを可能にします。リキッドネットワークは、ビットコインの上に構築されたサイドチェーンで、10分ごとではなく1分ごとにブロックを処理します。^{[ 5 ] [ 6 ]}

ブロックサイズの制限は、ビットコインのコンセンサスプロトコルのプルーフ・オブ・ワーク難易度調整設定と相まって、ビットコインのトランザクション処理能力のボトルネックとなっている。これにより、トランザクション手数料が増加したり、ブロックに収まらないトランザクションの処理が遅れたりする可能性がある。^{[ 7 ]}ビットコインのスケーリング方法についてはさまざまな提案がなされており、激しい議論が巻き起こっている。Business Insiderは2017年にこの議論を「ビットコインの未来をめぐるイデオロギーの戦い」と表現した。^{[ 8 ]}

技術的な最適化によって、ビットコイン取引の受信、処理、記録に必要なコンピューティングリソースの量を削減し、ビットコインネットワークに余分な負荷をかけることなくスループットを向上させることができます。これらの変更は、ネットワーク全体（フォークが必要）または個々のノードソフトウェア（Bitcoin Coreなど）に対して行うことができます。

• シュノール署名は、長年の開発者であり、Blockstreamの共同創設者でもあるピーター・ウィル氏によって、スケーリングソリューションとして提案された。
• マーケル化抽象構文木（MAST）は、ジョンソン・ラウ氏による提案であり、スマートコントラクト（複雑なスクリプト）のサイズを縮小し、プライバシーを向上させるものです。
• 2006年のMihir Bellareによる論文では、O(1)のサイズで署名集約が可能になり、複数の署名者がいても余分なスペースを必要としないことを意味します。Bellare-Nevenは、単一の鍵の場合、Schnorrに還元されます。^{[ 9 ]} Bellare-Nevenは実装されています。^{[ 10 ] [ 11 ]}

ライトニングネットワーク（LN）は、信頼不要の運用を損なうことなく、ビットコインのスケーラビリティとスピードを向上させることを目的としたプロトコルです。^{[ 12 ]}ライトニングネットワークでは、支払いチャネルを開くために、ブロックチェーン上に資金調達トランザクションを配置する必要があります。チャネルが開かれると、接続された参加者はチャネル内で迅速な支払いを行うか、中間ノードでチャネル間を「ホッピング」して、ほとんどまたは全く手数料なしで支払いをルーティングすることができます。

2018年1月、Blockstreamはウェブ小売業者向けの決済処理システム「Lightning Charge」をローンチし、Lightningは2018年1月27日時点で200ノードが稼働するメインネットで稼働しており、まだ「テスト中」とみなすべきだと述べている。Liquid NetworkはBlockstreamが開発したサイドチェーンで、Bitcoinの上に構築されている。ブロック処理は10分ごとではなく1分ごとに行われる。^{[ 13 ] [ 14 ]}

2018年3月15日、Lightning Labsはビットコインメインネット向けのlnd Lightning Network実装のベータ版をリリースし、2018年3月28日には、ACINQがeclair実装とデスクトップアプリケーションのメインネットベータ版をリリースしました。

2019年1月、オンライン小売業者のBitrefillは、同社が受け入れている他のどの暗号通貨よりも、ライトニングネットワーク経由でビットコインによる支払いを多く受け取っていると発表した。

2021年6月、エルサルバドルの立法議会は、ビットコインをエルサルバドルの法定通貨とする法案を可決した。^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}この決定は、LNベースのウォレットを使用したエル・ソンテのBitcoin Beachエコシステムの成功に基づいていた。政府はLightning Networkプロトコルを利用したウォレットを導入する一方、市民には他のBitcoin Lightningウォレットを使用する自由を与える予定である。2025年、エルサルバドルのビットコインプロジェクトは完全に中止された。^{[ 18 ]}

ビットコインのトランザクション処理能力は、以下の2つのパラメータによって制限されます。

• ブロック時間は、新しいブロックがチェーンに追加される頻度を決定します。
• ブロックサイズは、各ブロックに追加できるデータ量を決定します。

ビットコインのブロック生成時間は10分、ブロックサイズは1MBです。ビットコインの歴史の中で、この制限を延長したり、完全に撤廃したりする提案が数多くなされてきました。これらの提案を実行するには、フォーク（分岐）が必要です。

ライトコインはビットコインよりも4倍速くブロックを生成するため、スループットが4倍向上します。ドージコインはブロック生成時間が1分とさらに高速です。ビットコインキャッシュのブロックサイズは32MBで、ビットコインの32倍のスループットを実現しています。ビットコインSVはブロックサイズ制限を完全に撤廃しました。

• ソフトウェア開発
• ビットコインのフォーク一覧