Segregated Witness (SegWit) 解説：ビットコインを大衆採用に再定義したアップグレード

SegWit（Segregated Witness、分離署名）は、ビットコインのアップグレードの一つで、署名データと取引データを分離することでブロック容量を増やし、手数料を下げ、取引速度を向上させるものです。これは、ビットコイン（$BTC）エコシステムにおいて最も重要なアップグレードの一つと考えられています。スケーラビリティの向上、重要な技術的問題の修正、送金手数料の最小化を目的として開発され、主にブロックチェーン上の送金データの保存方法を変革しました。2017年に導入されましたが、多くの初心者はその意義や役割を理解しきれていません。このガイドでは、SegWitをわかりやすく解説し、ビットコインエコシステムをより効率的で安価、かつ高速なブロックチェーンネットワークへと変える仕組みを説明します。

SegWitの概要

SegWitは、2015年にビットコインネットワークの開発者ピーテル・ウイレと他の貢献者たちによって提案されたプロトコルのアップグレードです。ブロック内の送金データの保存方法を再編し、デジタル署名（「ウィットネスデータ」）と主要な送金データを分離します。この分離により、ブロックの公式容量制限を拡大せずに、1つのブロックに含められる送金の数を増やすことが可能となります。

ビットコインエコシステムでは、新しいブロックの追加には最大10分かかります。各ブロックには容量制限があり、これによりビットコインは1秒あたり約7回の送金に制限されていました。従来の決済システムと比較すると、何千もの送金を毎秒実行できるのに対し、混雑や高額な手数料、確認遅延が生じていました。そこでSegWitは、ブロック空間の効率的な利用によってこのボトルネックを解消します。署名をメインの送金構造から分離し、別の領域に移すことで、より多くの送金を1つのブロックに収められるようにしたのです。

SegWitの必要性

SegWit導入前のビットコインネットワークは、容量の制限、送金の改ざん可能性、手数料の高さといった課題に直面していました。需要が高まると、ブロックはすぐに満杯になり、送金手数料も高騰しました。特に、ブロックの処理速度が追いつかない場合、手数料は30ドルを超えることもあり、日常的な支払いには不便でした。また、署名の改ざん可能性は、最先端のスケーリングソリューションの開発を妨げる技術的な問題でした。

署名は送金データの約65％を占めることもあり、貴重なブロック空間を消費していました。そのため、ネットワークの利用が増えると、手数料は高騰し、実用性が低下しました。こうした問題を解決するために、SegWitはデータ保存の構造を見直し、改ざん防止のバグも修正しました。

SegWitがブロック容量を拡大する仕組み

SegWitはブロックサイズの上限を1MBのまま維持しますが、「ブロックウェイト」という新しい概念を導入し、ウィットネス（署名）データと送金データを異なる尺度で測定します。具体的には、送金データは従来通り1MBの制限内に収めつつ、署名データには約3MBの余裕を持たせます。これにより、実質的なブロック容量は約4MBに拡大され、ハードフォークなしでより多くの取引を1つのブロックに収めることが可能となります。結果として、処理能力が向上し、ネットワークの混雑も緩和されます。

手数料の低減と取引速度の向上

SegWitにより、1つのブロックにより多くの取引を含められるため、ビットコインネットワークはより効率的に支払いを処理できるようになりました。ブロックの生成時間は変わらず10分ですが、処理できる取引数が増えることで、全体の秒あたり取引数（TPS）が向上します。この改善により、繁忙期でも確認時間が短縮され、取引の確定が早くなります。また、空間の競争が緩和されるため、平均的な取引手数料も大幅に低下しました。SegWitの普及に伴い、従来の混雑期と比べて$BTCの平均手数料は劇的に下落しています。

送金改ざん問題の解決

SegWitの最も重要な技術的成果の一つは、送金の改ざん防止（マルエラビリティ）の解決です。従来の仕組みでは、署名を変更せずに内容を改ざんし、トランザクションIDを変えることが可能でした。これにより、資金は盗まれなくても、信頼性のある送金IDの追跡が困難になっていました。SegWitは署名を送金データから分離し、IDを不変・安定にすることで、この問題を解消しました。この修正により、信頼できる送金参照に依存した第2層技術の開発が可能となっています。

SegWitとライトニングネットワークの登場

SegWitは、ビットコインの第2層スケーリングソリューションであるライトニングネットワークの基盤を築きました。ライトニングネットワークは、ユーザーが低手数料で高速な支払いを行い、オフチェーンでの送金を可能にします。これらのオフチェーン取引は後にバッチ処理され、ビットコインのメインネットに記録されるため、メインネットの負荷を軽減します。SegWitの改ざん防止修正がなければ、ライトニングネットワークの安全な運用は非常に困難だったため、SegWitはビットコインの長期的なスケーラビリティにとって重要な役割を果たしています。

ネイティブSegWit（Bech32）とネスト型SegWit

SegWitには、目的に応じていくつかのタイプがあります。代表的なものは、ネイティブSegWit（Bech32）とネスト型SegWitです。ネイティブSegWit（Bech32）は「bc1」で始まり、より効率的で低コストです。また、誤り検出能力も向上しており、読みやすさのために小文字のみを使用します。一方、ネスト型SegWitは古いウォレットとの互換性があり、「3」で始まります。これにより、従来のシステムからの移行が容易になります。総じて、ネイティブSegWitが最も効果的なフォーマットとされています。

SegWitの実世界への影響

SegWitの導入以降、多くの実質的なメリットがもたらされています。これには、ブロック容量の効率化、ネットワークの柔軟性と安全性の向上、レイヤー2スケーリングソリューションの基盤、平均取引手数料の低下、繁忙期における確認時間の短縮などがあります。しかしながら、これらの恩恵にもかかわらず、完全な普及には至っていません。多くのウォレットや取引所、ユーザーは従来のアドレスを使い続けており、その潜在能力を十分に引き出せていません。

結論

SegWitは単なる技術的アップデートにとどまらず、ビットコインの長期的なスケーラビリティを支える重要な仕組みです。ブロックスペースの最適化と第2層技術の導入により、ビットコインは分散性を犠牲にすることなく拡大を続けられます。ライトニングネットワークやネイティブSegWitの普及により、より安価で高速な送金が可能となり、世界的な利用拡大にも対応できるようになっています。暗号資産の世界に関わるすべての人にとって、SegWitの理解は不可欠であり、現代の$BTCの送金方式において重要な役割を果たしています。