ビットコインのSegwitとは？改善点とメリットを解説

ビットコインは、2009年の誕生以来、分散型デジタル通貨の先駆けとして、金融業界に大きな変革をもたらしてきました。しかし、その成長に伴い、取引容量の限界やトランザクション手数料の高騰といった課題も浮上してきました。これらの課題を解決するために開発されたのが、Segwit（Segregated Witness）と呼ばれる技術です。本稿では、Segwitの概要、具体的な改善点、そしてそれがビットコインにもたらすメリットについて、詳細に解説します。

1. Segwitの背景と目的

ビットコインのブロックチェーンは、取引データをブロックと呼ばれる単位にまとめて記録しています。各ブロックには、トランザクションデータと、そのトランザクションの正当性を保証するための署名データが含まれています。従来のビットコインのブロック構造では、トランザクションデータと署名データが一体化しており、これがブロック容量の制限を引き起こす一因となっていました。署名データはトランザクションデータよりも可変性が高く、ブロックサイズを圧迫し、結果としてトランザクション手数料の高騰を招いていたのです。

Segwitは、この問題を解決するために、トランザクションデータの署名部分をブロックの末尾に分離する（Segregate）というアプローチを採用しました。これにより、署名データがブロックの主要なデータ構造から分離され、ブロック容量を効率的に利用できるようになります。Segwitの主な目的は、以下の通りです。

• ブロック容量の拡大: 署名データを分離することで、ブロック内に格納できるトランザクション数を増加させ、ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させます。
• トランザクション手数料の削減: ブロック容量の拡大により、トランザクションの競合が緩和され、トランザクション手数料の抑制に貢献します。
• ブロックチェーンの柔軟性の向上: Segwitは、将来的なビットコインのアップグレードを容易にするための基盤となります。

2. Segwitの技術的な詳細

Segwitは、ビットコインのコンセンサスルールを変更するソフトフォークによって実装されました。ソフトフォークとは、既存のルールを拡張し、古いバージョンとの互換性を維持するアップグレード方法です。Segwitの技術的な仕組みは、以下の通りです。

2.1 署名データの分離

従来のビットコインでは、トランザクションの署名データは、トランザクションの入力（Input）の一部としてブロック内に格納されていました。Segwitでは、この署名データを「Witness」と呼ばれる別の構造に分離し、ブロックの末尾に追加します。Witnessデータは、トランザクションの正当性を検証するためにのみ使用され、ブロックの主要なデータ構造には影響を与えません。

2.2 Discounted Size

Segwitでは、Witnessデータをブロックサイズ計算から除外する「Discounted Size」という概念を導入しています。これにより、署名データが分離されたことで、ブロックサイズの上限を超えずに、より多くのトランザクションをブロックに含めることができるようになります。具体的には、Witnessデータはブロックサイズ計算において、0.25倍の重みとして扱われます。

2.3 Pay-to-Script-Hash (P2SH) の改良

Segwitは、P2SHと呼ばれるトランザクション形式を改良し、より複雑なトランザクションを効率的に処理できるようにしました。P2SHは、複数の署名や条件を必要とするトランザクションを可能にする技術ですが、従来のP2SHでは、スクリプトのサイズがブロックサイズを圧迫する可能性がありました。Segwitでは、スクリプトをWitnessデータに移動することで、この問題を解決しています。

3. Segwitのメリット

Segwitは、ビットコインの様々な課題を解決し、多くのメリットをもたらしました。主なメリットは、以下の通りです。

3.1 スケーラビリティの向上

Segwitは、ブロック容量を実質的に拡大することで、ビットコインのスケーラビリティを向上させました。これにより、より多くのトランザクションをブロックチェーンに記録できるようになり、トランザクションの処理速度が向上しました。ただし、Segwit単体では、ビットコインのスケーラビリティ問題を完全に解決することはできません。Segwitは、他のスケーリングソリューション（例えば、ライトニングネットワーク）と組み合わせることで、より効果を発揮します。

3.2 トランザクション手数料の削減

ブロック容量の拡大は、トランザクションの競合を緩和し、トランザクション手数料の抑制に貢献します。Segwitが導入される前は、ネットワークが混雑すると、トランザクション手数料が高騰することがありました。Segwitの導入により、トランザクション手数料は、より安定した水準に維持されるようになりました。

3.3 ライトニングネットワークの実現

Segwitは、ライトニングネットワークと呼ばれるオフチェーンのスケーリングソリューションを実現するための基盤となりました。ライトニングネットワークは、ブロックチェーンの外でトランザクションを処理することで、トランザクションの処理速度を大幅に向上させ、トランザクション手数料を削減することができます。Segwitの署名データの分離は、ライトニングネットワークのトランザクションを効率的に処理するために不可欠な要素です。

3.4 スマートコントラクトの可能性

Segwitは、より複雑なスマートコントラクトをビットコイン上で実行するための可能性を広げました。Segwitの改良されたP2SHは、より柔軟なスクリプトを可能にし、スマートコントラクトの開発を促進します。ただし、ビットコインのスクリプト言語は、イーサリアムなどの他のプラットフォームと比較して、機能が限定されています。

4. Segwitの導入と現状

Segwitは、2017年8月にビットコインのネットワークでアクティベートされました。アクティベーション後、Segwitの採用率は徐々に上昇し、現在では、ビットコインのトランザクションの大部分がSegwit形式で処理されています。Segwitの導入は、ビットコインのネットワークの安定性と効率性を向上させ、長期的な成長に貢献しています。

Segwitの導入には、一部のコミュニティからの反対もありました。反対派は、Segwitがビットコインの分散性を損なう可能性があると主張しました。しかし、Segwitは、ソフトフォークによって実装されたため、ビットコインの分散性を大きく損なうことはありませんでした。

5. Segwitの今後の展望

Segwitは、ビットコインのスケーラビリティ問題を解決するための重要な一歩でしたが、まだ改善の余地があります。Segwitの今後の展望としては、以下の点が挙げられます。

• Taprootの導入: Taprootは、Segwitをさらに発展させたスケーリングソリューションであり、プライバシーの向上とスマートコントラクトの効率化を目指しています。Taprootは、2021年にビットコインのネットワークでアクティベートされました。
• ライトニングネットワークの普及: ライトニングネットワークは、Segwitのメリットを最大限に活用するための重要なソリューションであり、その普及が期待されています。
• 他のスケーリングソリューションとの連携: Segwitは、他のスケーリングソリューション（例えば、サイドチェーン）と連携することで、より効果を発揮することができます。

まとめ

Segwitは、ビットコインのブロック容量の制限やトランザクション手数料の高騰といった課題を解決するために開発された重要な技術です。署名データの分離、Discounted Size、P2SHの改良といった技術的な仕組みにより、Segwitは、ビットコインのスケーラビリティを向上させ、トランザクション手数料を削減し、ライトニングネットワークの実現を可能にしました。Segwitの導入は、ビットコインのネットワークの安定性と効率性を向上させ、長期的な成長に貢献しています。今後も、Segwitは、Taprootやライトニングネットワークなどの他のスケーリングソリューションと連携することで、ビットコインのさらなる発展を支えていくでしょう。