見逃せないリスク：BTC レイヤー2テクノロジーの安全な挑戦と脅威

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ID: チェーンソースセキュリティナレッジ No.018

BTC（Bitcoin），略称BTC，はブロックチェーンの分散型コンセンサスに基づき、ピアツーピアのネットワーク通信によって運営されるオープンソースの暗号資産システムです。世界中のコンピューターネットワークとノードによって共同で維持されています。しかし、暗号資産コミュニティとエコシステムの急速な成長に伴い、初期のBTC技術はユーザーの拡張性ニーズを満たすことができなくなりました。BTCの基盤プロトコルを直接変更することは複雑であり、巨大なコミュニティの抵抗に直面し、システムリスクを増大させ、ハードフォークやコミュニティの分裂を引き起こす可能性があります。そのため、BTCのレイヤー2ソリューションがより適切な選択肢となりました。つまり、BTCの基盤を変更することなく、新しい階層を構築し、BTCと互換性を持たせ、ユーザーの拡張性ニーズを満たすことができます。ChainSafeチームはL2ソリューション、セキュリティ対策、将来の展望など、BTCのレイヤー2のセキュリティについて包括的に分析し、有益なリファレンスを提供できることを願っています。

BTC レイヤー2 の解決策と潜在的なセキュリティ問題

BTC レイヤー2 は、BTC（BTC）の第二層拡張技術を指し、この種の技術はBTCの取引速度を向上させ、ドロップ手数料を削減し、拡張性を向上させ、BTCが直面する一連の問題を解決することを目指しています。現在、BTC レイヤー2 ソリューションには、Lightning Network、Rootstock、Stacksなどがあります。また、Liquid、Rollkit、RGBなどのプロジェクトやプロトコルも一定の利用シーンがあります。

1.ライトニングネットワーク（Lightning Network）

ライトニングネットワークは、おそらく最も有名なBTCのレイヤー2の解決策です。オフチェーンネットワークとして動作し、参加者がBTCブロックチェーン上に各取引を記録する必要がなく、高速かつ低コストの取引が可能になります。支払いチャネルネットワークを作成することで、ライトニングネットワークはマイクロトランザクションをサポートし、メインチェーンの混雑を著しく減らします。

使用シーン：

コンテンツクリエーターのマイクロペイメント/ピアツーピアペイメント/電子商取引および小売取引。

キーポイント：

• 即時支払い： 取引は即座に決済されます。
• 低費用： 費用が非常に少なく、マイクロ取引に適しています。 *スケーラビリティ:毎秒数百万のトランザクションを処理する機能。

セキュリティの問題:

• チャネル攻撃（Channel Attacks）：ライトニングネットワークは支払いチャネルに依存しており、これらのチャネルは無効なトランザクション（stale transactions）や詐欺的なチャネルクロージャー（fraudulent channel closure）の攻撃を受ける可能性があります。
• 流動性問題：もし資金が少数のノードに集中すると、これらのノードは攻撃の対象となり、ネットワークの分散化程度がドロップする可能性があります。
• ネットワーク分裂攻撃（Network Splitting Attacks）攻撃者は、ネットワークを分割し、異なる部分のネットワークが帳簿を同期させないようにする可能性があります。

2. 台木(RSK)

Rootstock、略称RSK、はBTC上に構築されたスマートコントラクトプラットフォームです。BTCのセキュリティを利用しつつ、ETHと互換性のあるスマートコントラクトをサポートしています。RSKはBTCのサイドチェーンとして動作し、双方向アンカリングメカニズムを使用して、BTCがBTCネットワークとRSKブロックチェーンの間を移動できるようにしています。

使用シーン：

分散化金融（DeFi）应用/在BTC网络上発行トークン/クロスチェーンインタラクション应用。

キーポイント：

• スマートコントラクト： イーサリアム互換性あり、分散型金融アプリケーションに対応。
• マージマイニング：BTCマイナーは同時にRSKをマイニングすることができ、ネットワークのセキュリティを強化します。
• 互操作性：BTCとETHのような機能をブリッジします。

セキュリティの問題:

• ダブルスペンディング攻撃（Double-Spending）：サイドチェーンであるRSKは、BTCとRSKの間でBTCを転送する場合、特にダブルスペンディング攻撃にさらされる可能性があります。
• スマートコントラクトのバグ： RSKはスマートコントラクトのデプロイを許可しており、これによりETHのようなスマートコントラクトのバグリスクにも直面する可能性があります。再入攻撃、整数オーバーフローなどが含まれます。

3. スタック

Stacks は、BTCにスマートコントラクトや分散アプリ（dApps）を導入する独自のレイヤー2ソリューションであり、他のレイヤー2とは異なり、新しいコンセンサスメカニズムである転送証明（Proof of Transfer, PoX）を導入しています。これにより、Stacks取引をBTCブロックチェーンにアンカリングしています。

使用シーン：

非代替性トークン 平台/分散化金融（分散型金融）サービス/ガバナンスおよび身元解決策。

キーポイント：

• スマートコントラクト： Clarity、予測可能なスマートコントラクトのための安全な言語の設計に使用されるものです。
• BTCアンカー：取引はBTCによって安全に保護されています。
• 分散化アプリケーション（dApps）： 開発者がBTC上に分散化アプリケーションを構築することを可能にします。

セキュリティの問題:

• コンセンサス攻撃（Consensus Attacks）：StacksのコンセンサスメカニズムPoXはBTCネットワークに依存しているため、攻撃者はStacksのコンセンサスに影響を与えるためにBTCネットワークを操作しようとする可能性があります。
• スマートコントラクトのバグ：Stacksは他のスマートコントラクトプラットフォームと同様に、スマートコントラクトコードに潜在的なバグが存在します。

4. リキッド

Liquidは、サイドチェーンに基づくレイヤー2のソリューションであり、BTCの取引速度とプライバシーを向上させることを目的としています。Blockstreamによって開発されたLiquidは、トレーダーや取引所に特に適しており、より速い決済と機密取引をサポートしています。

使用シーン：

高頻取引/クロスボーダーペイメント/トークン化資産発行。

主な機能:

• 機密取引：取引金額が非表示になり、プライバシーが強化されます。
• 迅速な決済：取引は約2分以内に決済されます。 *資産発行:ビットコインネットワーク上でデジタル資産を作成できます。

セキュリティの問題:

*メインチェーンの依存関係のリスク:サイドチェーンとしてのLiquidは、ビットコインメインネットのセキュリティに依存しており、メインネットの攻撃や脆弱性はLiquidに影響を与える可能性があります。

• プライバシーリスク： Liquidは機密取引をサポートしていますが、秘密鍵の管理が適切でない場合、プライバシーが漏洩する可能性があります。

5. ロールキット

Rollkitは新興プロジェクトで、Ethereumエコシステムで人気のあるスケーリングソリューションであるRollupsをBTCに導入することを目的としています。Rollupsは複数のトランザクションをバッチにまとめ、BTCブロックチェーンに送信することで、ネットワーク負荷を軽減し、コストを削減します。

使用シーン：

拡張可能なDeFiアプリ/マイクロペイメントの集約/高スループットの分散型アプリ。

キーポイント：

• スケーラビリティ：トランザクションのスループットを大幅に増加させます。
• コスト効率： バッチ処理による取引ドロップ料金。
• 安全性： BTCのセキュリティモデルを継承しています。

セキュリティの問題:

• データ可用性攻撃（Data Availability Attacks）： ロールアップス方案では、データが利用できないと、バリデータがトランザクションの有効性を検証できなくなる可能性があります。
• 経済的なインセンティブの問題：ロールアップは、参加者が利益を不正手段で得ようとすることを防ぐために、強力な経済的なインセンティブメカニズムを設計する必要があります。

6. RGBの

RGBは、BTCのUTXOモデルを利用したスマートコントラクトシステムです。RGBは、BTCのプライバシーとスケーラビリティを保持しながら、複雑なスマートコントラクトをサポートすることを目指しています。RGBはオフチェーン環境の構築に重点を置き、スマートコントラクトを実行し、メインチェーンへの影響を最小限に抑えることができます。

使用シーン：

資産トークン化/隠私アプリ/柔軟なスマートコントラクト開発。

キーポイント：

• UTXOに基づく：BTCのセキュリティとプライバシーの特性を維持します。 *オフチェーン実行:オンチェーンの使用を最小限に抑えます。
• 定制化：支持广泛なスマートコントラクトのアプリケーションシナリオ。

セキュリティの問題:

• スマートコントラクトの複雑なリスク：RGBシステムのスマートコントラクトは非常に複雑になる可能性があり、潜在的なセキュリティ上の脆弱性が増加する可能性があります。
• オフチェーンで実行される信頼性の問題： RGB はスマートコントラクトの実行にオフチェーン環境に依存しており、実行環境が攻撃や操作の影響を受ける可能性があります。これは契約の安全性に影響を与えるかもしれません。

現在のセキュリティ対策

BTC レイヤー2 解决方案は、BTCネットワークの拡張性と機能性を向上させる点で大きな潜在能力を示していますが、一連の新しいセキュリティチャレンジも導入されており、セキュリティはその成功と広範な適用のための重要な要素の一つとなります。潜在的なセキュリティリスクに対処するために、BTC レイヤー2 は以下の主要なセキュリティ対策を取ることができます：

• チャネルの安全と資金の保護

マルチ署名と時間ロック（Multisig＆Timelocks）：ライトニングネットワークでは、資金は通常、マルチ署名アドレスに保管され、関係者全員がコンセンサスに達した後にのみ資金の移動が可能です。時間ロックメカニズムは、紛争が発生した場合に資金が永久にロックされないようにし、最終的に所有者に返還されることを保証します。

オフチェーン取引の信頼性：オフチェーン取引を使用することで、ユーザーは迅速に取引を行うことができますが、これらの取引は定期的にメインチェーンと同期する必要があります。これにより、ダブルスペンディングや資金の損失を防ぐことができます。

• 詐欺証明とチャレンジメカニズム

詐欺証明（Fraud Proofs）：一部分のレイヤー2ソリューション（例：Rollup）では、詐欺証明を使用して不正な操作を検出および対処します。たとえば、ある参加者が無効なステータス更新を提出しようとした場合、他の参加者は詐欺証明によってチャレンジし、無効なトランザクションがチェーンに上がるのを防ぐことができます。

挑战期（Challenge Period）：ユーザーが疑わしい取引を審査し、挑战し、ネットワークのセキュリティを向上させるための時間を与える。

• 网络和プロトコル的健壮性

プロトコルのアップグレードと監査：既知の脆弱性を修正し、セキュリティを強化するため、定期的なプロトコルの監査とアップグレードを行います。たとえば、RootstockやStacksでは、スマートコントラクトの安全性を確保するために、コードの監査とコミュニティのレビューが重要です。

分散化の運用ノード：ノードの分散度を高めることで、ネットワークの単一障害を減らし、攻撃に対するネットワークの耐性を向上させます。

• プライバシーとデータ保護

暗号化通信：すべての参加者間の通信が暗号化され、仲介者攻撃やデータ漏洩を防止します。

ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proofs）：一部のLayer 2ソリューションでは、ゼロ知識証明を導入して、取引の当事者の機密情報が漏洩するのを防ぎ、プライバシーとセキュリティを強化しています。

• ユーザーエデュケーションとリスクの警告

ユーザーのセキュリティ意識の向上：ユーザーに二層ネットワークのリスクを理解させ、信頼性のあるウォレットと安全な操作方法を使用するよう促す。

リスク警告:レイヤー2ソリューションを使用する場合は、オフチェーントランザクションの複雑さやチャネルが閉鎖されたときの紛争など、起こりうるリスクをユーザーに警告します。

• オフチェーン交易的安全性

ステートチャネルセキュリティ（State Channel Security）：オフチェーン状態の完全性を確保し、定期的に状態の更新をメインチェーンに送信して、資金の盗難や詐欺のリスクを低減します。

これらの措置は共同して作用し、BTCの第2層ネットワークの安全性を確保し、ユーザーに信頼性の高い拡張性のある取引環境を提供します。

未来の安全な発展のトレンド

業界は瞬く間に変化しており、新しいBTC L2が毎秒誕生していますが、BTCエコシステムがL2に向かって発展するという必然的な傾向は変わりません。BTCは、誰もが乗りたがる列車です。課題に直面していますが、BTCエコシステムの未来は無限の可能性に満ちています。公平な分散コンセンサスからインスクリプションに基づくスケーリングソリューション、そしてBTCと共有する高いセキュリティを追求する完全に成熟した拡張ソリューションに至るまで、BTCエコシステムは歴史的な変革を経験しています。01928374656574839201

• 分散型金融市場を解除：EVM互換レイヤー2ソリューションなどの機能を有効にすることで、BTCは数十億ドル規模の分散型金融市場に参入できるようになります。これによりBTCの実用性が拡大するだけでなく、これまでイーサリアムやプログラマブルブロックチェーンなどを介してのみアクセスできた新しい金融市場が解除されます。 *拡張されたユースケース:これらのレイヤー2プラットフォームは、金融取引だけでなく、金融、ゲーム、NFT、IDシステムなどの分野での幅広いアプリケーションもサポートし、単純な通貨としてのビットコインの元の範囲を大幅に拡大します

第2層ネットワークは、ゼロ知識証明を使用してセキュリティを強化し、ロールアップ技術を使用してスケーラビリティを向上させ、詐欺証明を使用してトランザクションのセキュリティを確保します。これらの技術は、BTCネットワークのスケーラビリティと効率を大幅に向上させるだけでなく、新しい資産タイプと取引方法を導入し、ユーザーと開発者に新たな機会を提供することが期待されています。しかし、これらの目標を達成するためには、共同の努力と技術の成熟と実証が必要です。最も効果的なL2ソリューションを探求する過程で、セキュリティ、分散化、およびユーザーエクスペリエンスの最適化は依然として最重要事項です。将来を展望すると、技術の進歩とコミュニティの協力により、BTC L2テクノロジーはBTCエコシステムの新たな潜在能力を引き出し、暗号資産の世界にさらなるイノベーションと価値をもたらすことが期待されます。

まとめ

市場の巨大な需要に伴い、市場の自由競争によって技術革新が生まれることは必然であり、L2ソリューションの将来はブロックチェーン技術全体の発展と密接に関連しています。BTCのレイヤー2ソリューションと潜在的なセキュリティの課題を深く分析することで、スマートコントラクト、ID認証、データ保護などの面でのリスクが明らかになりました。現在は様々な保護策が存在していますが、技術の発展に伴い、BTCのレイヤー2はZK技術、クロスチェーンインタラクションの安全性、さらには量子暗号化などの分野で常に革新を求められることになり、将来のセキュリティの課題に対処する必要があります。ブロックチェーン技術のさらなる成熟に伴い、さらなる革新と変革が予想されます。まず、技術の成熟と標準化が進むことで、L2ソリューションはより安定し信頼性が高まるでしょう。そして、エコシステムが拡大するにつれて、BTCはさらに多くのシーンや産業での利用が進み、暗号資産全体の発展をさらに推進することになるでしょう。総合すると、BTCのレイヤー2プロジェクトのメインネットの密集した立ち上げはBTCネットワークが新たなマイルストーンに向かうことを示しています。

链源科技は、ブロックチェーンセキュリティに特化した企業です。当社の主な業務には、ブロックチェーンセキュリティの研究、オンチェーンデータ分析、資産および契約の脆弱性救援が含まれており、これまでに個人や機関の盗まれたデジタル資産を多数回収してきました。また、業界団体向けにプロジェクトのセキュリティ分析レポート、オンチェーンのトレーサビリティ、技術コンサルティング/サポートサービスを提供することに取り組んでいます。

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