ビットコインはなぜ拡張に 2MB を選択したのでしょうか?

拡張ルート、分離された証人、2M ハードフォーク、ライトニング ネットワークに関する議論は、しばらく続いています。最近、コミュニティ内の誰かが「ターミネーター計画」を提案し、拡張問題が再び騒動を引き起こしています。ビットコインのスケーリング問題はどのようにして発生したのでしょうか?容量拡張に 2MB を選択する理由は何ですか?ハードフォークは実現可能でしょうか?この記事は書籍『ブロックチェーン：デジタル通貨から信用社会へ』（CITIC Press）からの抜粋であり、著者はBitmainのソフトウェア開発ディレクターであるPan Zhibiao氏です。

長年にわたり、ビットコインの急速な発展に伴い、ビットコインの取引数が増加し、1つのブロックの最大サイズが1MBに制限されているため、ブロック内の空き容量はますます小さくなっています。図に示すように、ブロック サイズの中央値は 2015 年に 2 倍になり、1 月の 292 KB から 12 月の 749 KB に急速に増加しました。

ビットコインのブロックサイズ（出典：blockmeta.com）

容量拡張の問題は、2015 年に十分な注目と議論を集めました。2015 年 6 月には、BIP100、BIP101、BIP102、BIP109、BIP248 などの多くの容量拡張計画が開始されました (表 X)。

さまざまな提案が出されているが、基本的には長期ルールベースと短期棚上げの2つに分けられる。長期派は理想主義的でルールを重視する傾向があり、決定が確定したらそれ以上の変更は行いません。典型的な例は BIP101/103 で、成長ルールを設定し、それを再度調整することはありません。短期派は、未来は予測不可能であり、固定されたルールは問題を解決するには単純すぎて乱暴すぎると考えています。彼らは、それを一時的に回避し、将来の解決のために取っておくために、数年にわたる短期計画を立てることを望んでいます。代表的なのはBIP100ですが、投票プロセスの複雑さから、その後BIP102/109などに簡略化され、BIP248は2020年に延期されました。近年は単純に倍増成長のアプローチを採用しています。

2015年6月以来、半年以上にわたり綿密に議論を重ねた結果、長期政権派は基本的に敗北した。 2015 年 12 月の Bitcoin Hong Kong Scaling Conference で Pieter Wuille 氏が Segregated Witness を提案して以来、スケーリングの問題は 2MB へのアップグレードだけにまで簡素化されましたが、実装のタイミングに関する議論に巻き込まれています。

容量拡張という一見単純な技術的問題のために、ビットコインコミュニティは半年以上を費やし、いくつかの世界的な技術会議を開催し、数え切れないほどの非公式の口論を繰り広げてきましたが、まだ明確な結論は出ていません。根本的な理由は、ブロック制限を増やすだけではビットコインの拡張問題を真に解決できないからです。

スケーリングの問題

一般的に、ビットコイン ネットワークの理解に基づくと、決済システムと現金システムの 2 つの部門があります。

決済システム

ビットコイン ブロックチェーンは、グローバルで分散型、容量が限られており、高価なシステムです。各取引の価値内容は異なります。ブロック容量が不十分な場合は、高額のトランザクションがブロックに含まれるようにする必要があります。高額トランザクションは、ブロックに含めるために十分な優先度を得るために、十分に高いネットワーク料金を支払う意思と能力を持っています。

ビットコインが繁栄するにつれて、取引数は増え続け、ブロック容量が限られているため、低価値の取引（1セント送金など）はブロックに含まれなくなります。これは、低価値の取引では高額のネットワーク手数料を支払うことができないためです。その後、ネットワークは決済システムへと退化し、低額の取引は排除され、これらの取引はサードパーティの会計システムに置き換えられます。

ライトニング ネットワークが登場する前は、サードパーティの会計システムは主にオフチェーン ウォレット プロバイダーでした。ユーザーはサードパーティのウォレット プラットフォームを信頼し、そこにビットコインを入金します。同じプラットフォーム上のユーザー間の送金では、アカウント残高の変更のみが発生し、ビットコイン取引は生成されません。

キャッシュシステム

現金システムとは、すべての取引がブロックに入ることを意味します。したがって、ブロック容量が不足している場合は、システムを拡張するために、ブロック サイズの制限を適宜増やす必要があります。トランザクションが短期的にブロックされる可能性がありますが、長期的にはすべてのトランザクションをブロックに含めることができるはずです。誰もがビットコイン システムがもたらす大きな利便性と利点を享受しています。

拡張サイズの選択

各トランザクションのサイズが 512 バイトで、トランザクション手数料が 0.0004/KB であると仮定して、簡単な見積もりを行います。次に、次の表があります。

2015年のVISAの記録によると、年間を通じて合計92,064百万件の支払い取引が発生し、これはビットコインのネットワークデータに相当します。

ブロック サイズの制限が 30 MB に引き上げられると、最大の問題は CPU の計算能力のボトルネックではなく、ブロックの伝播と保存になります。

30MB のブロックにより、ネットワーク全体の孤立ブロック率と空ブロック率が大幅に増加する可能性があります。 1年間に生成される1.5TBのブロックチェーンデータは、ほとんどのノードマシンのハードディスク容量を超えています。この1.5TBのデータを基に、ブロックチェーンブラウザやウォレットサービスプロバイダなどは10倍の15TBに拡張する可能性がありますが、これは現時点での一般的なマシン/データベースのディスク容量をはるかに超えています。

確かに、これらのデータは中立的なシステムにとってはそれほど難しいものではありませんが、グローバルに分散されたシステムにとっては非常に困難です。これにより、ノードの数が大幅に削減され、開発アクセスのしきい値が引き上げられ、ビットコインが集中化されます。

容量拡張に関する議論の末、人々はアップグレード プロセスをより制御しやすく、リスクが少なくなる 2MB を好む傾向があります。