ギャラクシー：ビットコインL1はデータ・アベイラビリティ・レイヤーか？

著者: Gabe Parker, Galaxy; コンパイラー: Five Baht, Golden Finance

Preface

Bitcoin のブロックスペースは非常に乏しく、各ブロックのサイズは4MBが上限です。この乏しさは、データ利用可能レイヤーとしてBitcoinを活用しようとするRollupsに大きな課題をもたらします。新興のビットコインベースのRollupsランドスケープは、主にZKに基づいており、ZKの証明出力と状態差を6-8ブロックごとに投稿することを目指している。しかし、このアプローチは重要な障害に直面しています。各データポストは最大400KB（0.4MB）のブロックスペースを消費し、事実上ブロック全体の10％を占めます。

ビットコインが2023年1月からフル稼働していることを考えると、複数のロールアップ間のブロックインクルージョン競争が激化し、ビットコインの取引手数料市場が持続不可能なレベルまで緊張する可能性があります。ビットコインのベースレイヤーの現在の限界は、開発中のロールアップの急増と相まって、L2がデータ配信を行う余裕がない環境を生み出す可能性がある。ビットコイン上のRollupsが存続し続けるためには、有用なアプリケーションを通じて取引手数料から大きな収益を得る必要がある。本レポートでは、イーサZK-Rollupsのデータを調査し、Rollupsにビットコインを使用するコスト（データの可用性を達成するため）を予測することで、ビットコイン上のRollupsの経済的実行可能性を分析します。分析では、これらのプロジェクトがメインネットで開始された後、ビットコインブロックの構成に与える潜在的な影響を調査し、ビットコインにデータを投稿するコストが高すぎる場合、ロールアップが採用する可能性のある代替戦略について議論します。

ビットコインL1はデータアベイラビリティレイヤーか？

ベースレイヤーにデータを公開するビットコインロールアップは、データの公開コストという大きな問題に直面します。ビットコインのブロックスペースは、どのチェーンよりも1バイトあたり最も高価です。さらに、ビットコインのブロックサイズは厳密に4MBに制限されており、手数料はトランザクションのデータ量に連動するため、データ量の多いトランザクションは実行コストが高くなる。序数（個々のサトシに付けられる記名）の出現は、ブロックサイズの大部分を占める取引が追加手数料の対象となり、取引コストを押し上げるという事実を浮き彫りにしている。例えば、Taproot Wizardsチームによって刻まれた最初の4MBのビットコイン取引（ブロック774,628）には147,000ドルかかりました。

ビットコイン上でZK-Rollupsを構築している複数のチームとの会話によると、RollupsはZK-Proofの出力と状態の違いを、トランザクションから分離された証人セクションに保存された任意のデータであるインスクリプションの形で、6～8ブロック（1時間～1.2時間）ごとにビットコインL1に投稿することを期待している。このデータにより、ビットコインノードを実行している参加者は誰でもRollupの最新の状態を再構築することができる。テストネットと開発者との会話に基づくと、ビットコインのレイヤー1ブロックチェーンへの証明出力と状態の違いの投稿ごとに最大400KB（0.4MB）かかると推定されます。

ビットコインと、イーサやセレスティアが1秒間に処理するメガバイト数を比較すると、ビットコインがDAレイヤーとして設計されていなかったことは明らかです。

証明の検証コスト - Ether ZK-Rollups

Etherのロールアップエコシステムからヒントを得ると、ZK-Rollupsは有効性の証明を使用するため、資本集約的なオペレーションです。このアプローチでは、L2ステータスの変更ごとに、ZK-Proofとトランザクションデータまたはステータスの差分を公開する必要がある。ZKロールアップは、不正論争が発生した場合（めったに発生しない）にのみ認証コストを支払うOptimistic Rollupエクステンション・ソリューションとは異なり、Proof of Validityを掲載することで認証コストを前払いする。ZKロールアップの前払いコストが高いため、（Optimistic Rollupの約7日間のチャレンジ・ウィンドウと比較して）即時終了が可能である。下のチャートは、イーサ上のZKロールアップの週間データリリースコストを示しています。

ZK-Rollups on Etherの週間データ公開コストです。

ZK-RollupsはL2の取引手数料収入を通じてデータ配信の費用を支払っています。発売以来、ZK-Sync EraはL2トランザクション手数料から6,690万ドルの総収入を得て、このモデルの実行可能性を証明してきました。ZK-Syncは、540万人のユーザーに対して4億1,760万件以上のトランザクションを平均0.16ドル/トランザクションで処理した。この効率的な運用により、1,570万ドルの利益がもたらされました。

ビットコインにデータを公開するコストの見積もり

データが6ブロックごとに1回、400KBのコストで10sat/vByteという低さで公開されるビットコインL1では、ビットコイン上のロールアップは公開ブロックごとに2,640ドルを支払うことになります。データが6ブロックごとに公開される場合、Rollups on Bitcoinは730ブロックまで公開するために毎月最大190万ドル（年間2300万ドル）を支払うことになる。50 sat/vByteレベルを使用すると、毎月のデータ公開コストは約960万ドル（年間1億1500万ドル）に増加する。ビットコインのレート環境は現在、オーディナル、BRC-20、ルーンの出現によってますます不安定になっているため、将来のsat/vByteレベルを推定することは非常に難しいことに注意することが重要です。

1投稿あたり400KBの世界でデータを公開する高いコストを相殺するために、ビットコインを使用してデータを提供するZK-Rollupsは、L2取引手数料から毎月約190万ドルから963万ドルを生み出す必要があります。以下の感度表は、ビットコイン・ロールアップがデータ配信コストを差し引いた後に収支を均衡させるために必要な取引アクティビティとレートのレベルを推定している。我々のモデルは、2024年7月23日の時点で、6ブロックあたり400KBのデータをBitcoin L1に公開するためのRollupの週間コストは、10、20、50 sats/vByteになると予測している。Bitcoin Rollupが月間2,000万トランザクション（過去1年間のZK-Syncの週間トランザクション量に匹敵）を処理する場合、0.096ドルを請求する必要がある。Bitcoin Rollupが月間2,000万トランザクション（過去1年間のZK-Syncの週間トランザクション量に匹敵）を処理した場合、10、20、50 sat/vByteで収支を均衡させるためには、トランザクション手数料として$0.096、$0.193、$0.482を請求する必要がある。テスト・ネットワークで利用可能なデータが不足しているため、この感度表では400KBのデータ・リリース・サイズが月当たり1～8,000万トランザクションの間で固定されていると仮定していることに留意されたい。私たちは、ステータス差に含まれるトランザクション数によって、データ リリース サイズが400KBより大きくなったり小さくなったりする可能性があることを理解しています。

データリリースのコストをカバーするのに十分な取引手数料を提供できないロールアップは、L1取引手数料を支払うために保管庫を利用する必要があり、最終的にはDAレイヤーとしてのビットコインの使用から離れることを余儀なくされるかもしれません。他の選択肢としては、Celestia、Near、Syscoinなど、よりコスト効率の高いDAレイヤーでZKプルーフや状態差を公開することが挙げられる。しかし、ビットコイン以外のものをDAレイヤーとして使用すると、そのレイヤーが "Bitcoin Rollup "を名乗ることができなくなります。レイヤー2のネットワークがビットコインに集約されない場合、それはまだビットコインロールアップとみなされるのでしょうか、それともDAネットワークに取って代わるValidiumチェーンに変わるのでしょうか？Rollupのもう一つの潜在的なソリューションは、レイヤー3のソリューションに再編成することである。この場合、Rollupはレイヤー2またはサイドチェーンに状態の違いを公開し、レイヤー1にはメルクルルートハッシュのみを公開することになる。このアプローチは、ビットコインネットワークへの接続性を維持しながら、データ公開コストを大幅に削減します。

ロールアップ開始時のビットコインブロックスペース

2023年初頭にOrdinalsとBRC-20が出現して以来、ビットコインの1日の平均ブロック重量は、4m重量単位の上限（4MBのデータ）をわずかに下回っています。ブロック重量はブロック「サイズ」の無次元尺度であり、SegWitのアップグレードで割引された証人データを含むように導入された。碑文関連のトランザクションの流入により、1日の平均ブロック重量は、Transaction Segregated Witnessフィールドのあらゆるデータ（テキスト、画像など）を含めて大幅に増加しています。2023年2月以降、ビットコインのブロックは平均98%満杯になっています。

各Proof OutputとState Differenceの合計が400kウェイトユニットである場合、Rollupのデータサイズが一定であれば、1つのRollupがブロックにデータをポストし、ブロックのウェイト制限の10%を占めることになります。ブロックが常にフルキャパシティであることを考慮すると、ロールアップの導入により、各データパブリッシングブロック内のトランザクションデータの構成が変化する。下図は、2024年7月18日の30ブロックのサンプルで、2つのロールアップがアクティブで、データが6ブロックごとにパブリッシュされると仮定した場合のブロック構成を示しています。

ロールアップは6～8ブロックごとにビットコインL1にデータを投稿し、ブロックスペースに対する一定の需要は、データ投稿ブロックの前またはその間にプレミアムを支払うよう、タイムセンシティブなトランザクションを強制します。下図は、ルーンチェーンやオーディナルチェーンでの活動に対する競争の激化が、時間的制約のある取引（金融取引としても知られる）に最も高いレートのプレミアムを支払わせることを強調しています。

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なぜビットコインDAが重要なのか

Rollupがビットコインに完全に準拠するためには、データの可用性のためにビットコインを活用しなければなりません。このオプションはコストがかかりますが、ビットコインの比類のないセキュリティ、不変性、分散性を活用します。ロールアップのために別のDAソリューションを選択すると、ビットコインネットワークの外部に追加の信頼前提が導入され、その完全性と「ビットコインロールアップ」の分類が損なわれる可能性がある。DAレイヤーとしてのビットコインの利点は、その強力なセキュリティだけでなく、ライトノードまたはフルノードをセットアップするための広いノード分布と低いしきい値にあります。このアクセシビリティは、フルビットコインノードを実行している誰もがロールアップの最新のL2状態を再構築できることを保証し、透明性と分散化を強化します。

高いコストと長期的な実行可能性の潜在的な課題にもかかわらず、Rollupの元のDAレイヤーとしてのビットコインの役割は、基本的なトレードオフを浮き彫りにしています：ビットコインのインフラストラクチャを活用する高いコストと、ビットコインが提供する比類のないセキュリティと分散化です。コストとセキュリティの間のこのバランスは、ビットコインネットワーク上のロールアップ実装の将来の風景を形作るかもしれません。

DAにビットコインを使用するロールアップの見通し

• ZK-Rollups がデータの可用性にビットコインを使用する場合、L2トランザクション手数料で約190万ドルから960万ドルを生成する必要があります。10-50 Sat/vByteのレート環境で運用するためには、毎月約190万ドルから960万ドルの収益を生み出す必要があります。

• 手数料見積もりエンジンは、ビットコインでのロールアップの収益性を最大化するために不可欠です。

• ビットコインのブロック空間は、6～8ブロックごとに発行される400KBのプルーフを持つ4～8つのロールアップを単純にサポートすることはできません。

• ビットコイン上でソブリンロールアップを構築するチームは、アプリケーションを使用して、ユーザーがL2で取引できるようにする上場戦略を実行する必要があります。

• 一部のビットコインL2は、トランザクションを実行するためにL3環境を探索し、データの可用性を提供するためにL2とビットコインL1の組み合わせを使用します。

• ビットコインのロールアップは、ブロックインクルージョンに対する競争を激化させ、それによってロールアップ自身を含むすべての人のL1手数料を増加させます。

• DAにBitcoin L1を使用するBitcoin L2は、レートデリバティブ市場と帯域外のマイニング取引を通じて、予期せぬボラティリティ手数料の急上昇に対してヘッジする必要があります。