ビットコインのSegWitとは？特徴を解説

ビットコインは、その分散型で改ざん耐性の高い特性から、世界中で注目を集めている暗号資産です。しかし、ビットコインの普及を阻む要因の一つとして、トランザクションの処理能力の限界がありました。この問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、特徴、導入の背景、そしてその影響について詳細に解説します。

1. SegWitの概要

SegWitは、2017年にビットコインのプロトコルに導入されたアップグレードです。その主な目的は、ブロックサイズを実質的に拡大し、トランザクションの処理能力を向上させることでした。従来のビットコインのトランザクション構造では、署名データがブロックサイズを圧迫しており、トランザクションの処理速度を低下させる要因となっていました。SegWitは、この署名データをブロックの外部に分離（Segregate）することで、ブロックサイズを効率的に利用し、より多くのトランザクションを処理できるようにしました。

2. SegWit導入の背景

ビットコインのトランザクションは、ブロックと呼ばれるデータ構造に記録されます。ブロックサイズには上限があり、この上限を超えるトランザクションは次のブロックまで待つ必要があります。トランザクションの需要が増加すると、ブロックサイズが逼迫し、トランザクションの処理遅延や手数料の高騰が発生します。この問題を解決するために、ブロックサイズの拡大が議論されましたが、ブロックサイズの拡大は、ネットワークの集中化を招く可能性があり、合意形成が困難でした。SegWitは、ブロックサイズの拡大を伴わずに、トランザクションの処理能力を向上させるという点で、より穏健な解決策として提案されました。

3. SegWitの技術的な特徴

3.1. 署名データの分離

SegWitの最も重要な特徴は、トランザクションの署名データをブロックの外部に分離することです。従来のビットコインのトランザクション構造では、トランザクションの入力（Input）と出力（Output）に署名データが含まれていました。SegWitでは、署名データを「Witness」と呼ばれる別のデータ構造に分離し、ブロックの最後に付加します。これにより、ブロックの主要な部分であるトランザクションの入力と出力のデータサイズが削減され、ブロックサイズをより効率的に利用できるようになります。

3.2. ブロックサイズの有効容量の拡大

署名データを分離することで、ブロックの主要な部分のデータサイズが削減され、ブロックサイズを実質的に拡大することができます。SegWitの導入により、ブロックサイズの上限は1MBのままですが、ブロックに含めることができるトランザクションの数が増加します。これは、ブロックの有効容量が拡大されたことを意味します。具体的には、SegWitの導入により、ブロックの有効容量は約4MBに拡大すると言われています。

3.3. トランザクションの可塑性（Transaction Malleability）の解消

トランザクションの可塑性とは、トランザクションの署名データを変更することで、トランザクションID（TXID）を変更できるという問題です。トランザクションの可塑性は、オフチェーン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）の構築を困難にする要因となっていました。SegWitは、署名データを分離することで、トランザクションの可塑性を解消し、オフチェーンのスケーリングソリューションの構築を容易にしました。

3.4. スクリプトの改良

SegWitは、トランザクションのスクリプト（トランザクションの条件を記述するコード）の改良も行いました。従来のビットコインのスクリプトは、複雑で非効率なものが多く、トランザクションの処理速度を低下させる要因となっていました。SegWitは、スクリプトの機能を拡張し、より効率的なスクリプトを作成できるようにしました。これにより、スマートコントラクトなどの高度なアプリケーションの開発が容易になりました。

4. SegWitの導入プロセス

SegWitの導入は、ビットコインのプロトコルを変更する必要があるため、慎重に進められました。SegWitの導入プロセスは、主に以下の段階に分けられます。

4.1. BIP9の提案と議論

SegWitの導入は、BIP9（Bitcoin Improvement Proposal 9）と呼ばれる提案書に基づいて行われました。BIP9は、SegWitの技術的な詳細や導入プロセスについて記述したものです。BIP9は、ビットコインの開発者コミュニティによって議論され、改良が重ねられました。

4.2. ソフトフォークによる導入

SegWitは、ソフトフォークと呼ばれる方法で導入されました。ソフトフォークとは、プロトコルのルールを変更するものの、古いバージョンのノードでも新しいバージョンのノードと互換性を維持できるような変更方法です。SegWitの導入は、ビットコインのノードソフトウェアをアップグレードすることで実現されました。ノードソフトウェアをアップグレードしたノードは、SegWitに対応したトランザクションを処理できるようになります。古いバージョンのノードは、SegWitに対応したトランザクションを無効なトランザクションとして認識しますが、ネットワーク全体としては機能し続けることができます。

4.3. 導入後の状況

SegWitは、2017年8月に正式に導入されました。導入後、SegWitの利用率は徐々に上昇し、現在では多くのトランザクションがSegWitに対応したトランザクションとして処理されています。SegWitの導入により、トランザクションの処理能力が向上し、手数料が低下するなど、ビットコインのネットワークの効率性が改善されました。

5. SegWitのメリットとデメリット

5.1. メリット

• トランザクションの処理能力の向上
• トランザクション手数料の低下
• トランザクションの可塑性の解消
• オフチェーンのスケーリングソリューションの構築の容易化
• スマートコントラクトなどの高度なアプリケーションの開発の容易化

5.2. デメリット

• 導入にはノードソフトウェアのアップグレードが必要
• SegWitに対応していないウォレットやサービスとの互換性の問題
• 複雑な技術であり、理解が難しい

6. SegWitとライトニングネットワーク

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の構築を可能にしました。ライトニングネットワークは、ビットコインのブロックチェーン上ではなく、参加者間で直接トランザクションを行うことで、高速かつ低コストなトランザクションを実現する技術です。SegWitによってトランザクションの可塑性が解消されたことで、ライトニングネットワークの構築が可能になりました。ライトニングネットワークは、ビットコインの普及を促進する上で重要な役割を果たすと期待されています。

7. まとめ

SegWitは、ビットコインのトランザクションの処理能力を向上させ、ネットワークの効率性を改善するための重要なアップグレードです。署名データの分離、ブロックサイズの有効容量の拡大、トランザクションの可塑性の解消、スクリプトの改良など、様々な技術的な特徴を備えています。SegWitの導入により、ビットコインはよりスケーラブルで使いやすい暗号資産へと進化しました。SegWitは、ライトニングネットワークなどのオフチェーンのスケーリングソリューションの構築を可能にし、ビットコインの普及を促進する上で重要な役割を果たすと期待されています。今後も、SegWitを基盤とした様々な技術革新が期待されます。