Galaxy：データ可用性レイヤーとしてのビットコインL1の経済的実現可能性

著者：Gabe Parker、Galaxy Research：Wuzhu、Bitchain Vision

序文

ビットコインのブロックスペースは非常に少なく、各ブロックの上限は4 MBです。この不足は、データの可用性の層としてビットコインを活用しようとするロールアップに大きな課題を提示します。ビットコインに基づく新しいロールアップのランドスケープは、主にZKに基づいており、6〜8ブロックごとにZKプルーフ出力と状態の違いを公開することを目指しています。ただし、このアプローチは重要な障害に直面しています。

2023年1月以来、ビットコインがフル能力を発揮していることを考えると、複数のロールアップ間でのブロック包含の競争が激化し、ビットコイン取引料金市場を持続不可能なレベルに引き締める可能性があります。開発中のロールアップの急増と相まって、ビットコインベースレイヤーの現在の制限は、L2をデータリリースを提供するのが難しい環境を作成する可能性があります。実行可能なままでいるために、ビットコインのロールアップは、有用なアプリケーションを通じて取引手数料からかなりの収入を得る必要があります。このレポートは、イーサリアムZKロールアップのデータを研究し、ロールアップにビットコインを使用するコストを予測することにより、ビットコインのロールアップの経済的実現可能性を分析します（データの可用性を実現するため）。この分析では、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に対するこれらのプロジェクトの潜在的な影響を調査し、ビットコインへのデータを公開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説明します。

ビットコインL1はデータ可用性レイヤーですか？

基礎となる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、データを公開するコストという大きな問題に直面します。ビットコインブロックスペースは、すべてのチェーンで最も高価なバイトあたりです。さらに、ビットコインのブロックサイズは4 MBに厳密に制限されており、料金はトランザクションのデータ重みに固定されているため、データ集約型のトランザクションの実行コストが非常に高くなります。順序数（単一のatshiに添付された碑文）の出現は、ブロックサイズの大部分を占める取引に追加料金と取引料金を押し上げる必要があることを強調しています。たとえば、Taproot Wizardsチーム（ブロック774,628）によってエッチングされた最初の4MBビットコイントランザクションは147,000ドルです。

ビットコインでZK-Rollupsを構築したいくつかのチームとの会話によると、ロールアップは、6〜8ブロック（1時間-1.2時間）ごとにビットコインL1に碑文のZKプルーフ出力とステータスの違いを公開する予定です、碑文は、トランザクション分離証人セクションに保存されているデータです。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がすべてのロールアップ状態を再構築できるようになります。開発者とのテストネットと会話に基づいて、ビットコインのレイヤー1ブロックチェーンにプルーフ出力と状態の違いが公開されるたびに、最大400kb（0.4MB）が必要であると推定します。

ビットコインをイーサリアムとセレスティアによって1秒あたり処理されたメガバイトの数を比較する場合、ビットコインがDA層として設計されたことがないことは明らかです。

検証証明のコスト – Ethereum ZK-Rollups

Ethereumのロールアップエコシステムから、ZK-Rollupsは、有効性の証明の使用により、資本集約的な運用となっています。このアプローチでは、ProverがL2状態の変更ごとにZKプルーフおよびトランザクションデータまたはステータスの違いを公開する必要があります。詐欺紛争（まれな発生）の場合にのみ検証コストに支払う楽観的なロールアップ拡張ソリューションとは異なり、ZK-Rolupsは有効性の証明を公開することにより、事前に検証費用を支払います。ZKロールアップには、前払いコストが高く、即時終了を達成できます（楽観的なロールアップのチャレンジウィンドウは約7日間です）。以下のチャートは、イーサリアムでのZKロールアップの毎週のデータリリースコストを示しています。

ZK-Rollupsは、L2取引手数料の収益を通じてデータリリース料金を支払います。ZK-Sync Eraは、その発売以来、モデルの実現可能性を証明しており、L2取引手数料から総収益が6,690万ドルを稼いでいます。このうち、5120万ドルがZK検証とL1コールデータコストに費やされています。ZK-Syncは、540万人のユーザーの4億1760万を超える取引を成功裏に処理し、取引あたり平均費用は0.16ドルです。この効率的な運用により、総利益は1570万ドルでした。

データをビットコインに公開するコストを見積もっています

Bitcoin L1では、6ブロックごとにデータが公開され、料金は400kbで、10個のsat/vbyteの低さで、ビットコインのロールアップは、公開されているブロックごとに2,640ドルを支払います。6ブロックごとに公開されたデータにより、ビットコインのロールアップは月額最大190万ドルを支払い、730ブロック（年間2,300万ドル）に公開します。50 SAT/VBYTEレベルを使用すると、毎月のデータリリースコストが約960万ドル（年間1億1500万ドル）に増加します。序数、BRC-20S、およびルーンの出現により、ビットコインのレート環境がますます不安定になっているため、将来のSAT/VBYTEレベルの推定は非常に困難になっていることに注意する必要があります。

Bitcoinを使用してデータを提供するZK-Rollupsは、ポストあたり400kbの世界でデータを投稿するコストを相殺するために、L2取引手数料から1か月あたり約190万ドルから963万ドルの収益を生み出します。以下の感度表は、データリリースのコストを差し引いた後でも、ビットコインロールアップが壊すために必要なトランザクションアクティビティとレートレベルを推定しています。私たちのモデルは、2024年7月23日現在、Rollupの毎週のコストが6ブロックごとに400kbのデータをビットコインL1にリリースするコストが10、20、および50 SAT/VBYTEであると予測しています。ビットコインロールアップが1か月あたり2,000万回の取引を処理する場合（過去1年間のZK-Syncの毎週の取引量と比較）、10、20、50 SATS/レベルの取引料金を請求するために、0.096ドル、0.193ドル、および0.482ドルの取引料金が必要な場合vbyteは損益分岐点を達成します。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、この感度表は、400kbのデータリリースサイズが1か月あたり100万から8000万のトランザクションが固定されていることを前提としていることに注意してください。データの公開サイズは、ステータスの差に含まれるトランザクションの数に応じて、400kb未満であ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、その金庫を使用してL1取引手数料を支払う必要があり、最終的にはDAレイヤーとしてビットコインの使用を停止することを余儀なくされる可能性があります。その他のオプションには、ZKプルーフの公開と、Celestia、Near、Syscoinなどのより費用対効果の高いDAレイヤーのステータスの違いが含まれます。ただし、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、レイヤーの「ビットコインロールアップ」と呼ばれる機能が低下します。レイヤー2ネットワークがビットコインに集約されていない場合でも、ビットコインロールアップと見なされますか、それともDAネットワークを置き換えるバリウムチェーンに変換されますか？ロールアップのもう1つの潜在的なソリューションは、コストの支払いが困難ですが、Tier 3ソリューションに再編成することです。この場合、Rollupは状態差をレイヤー2またはサイドチェーンに公開しますが、マークルルートハッシュのみがレイヤー1に公開します。このアプローチは、ビットコインネットワークへの接続を維持しながら、データリリースコストを大幅に削減できます。

ロールアップが開始されたときにビットコインブロックスペース

2023年初頭に序数とBRC-20の出現以来、ビットコインの1日の平均ブロック重量は、4m単位の重量制限（4MB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」の無次元測定であり、SEGWITのアップグレードで導入され、割引証人データが含まれています。多数の碑文関連のトランザクションが流入しているため、トランザクション分離証人フィールドにおける任意のデータ（テキスト、画像など）を含む、平均1日のブロック重量が大幅に増加しています。2023年2月以来、ビットコインブロックの平均充填率は98％でした。

各プルーフ出力と状態差の合計が400K重量ユニットの場合、ロールアップのデータサイズが一貫している場合、単一のロールアップがブロックにデータを公開し、ブロック重量制限の10％を占めます。ブロックが常に全負荷になっていることを考えると、ロールアップを導入すると、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更されます。次の図は、2024年7月18日の30ブロックサンプルのブロック構成を示しています。これは、2つのロールアップがアクティブで、6ブロックごとにデータが公開されていると仮定しています。

Rollupsは、6〜8ブロックごとにビットコインL1に関するデータを公開し、ブロックスペースに対する継続的な需要により、データリリースブロックの前またはその間に時間依存トランザクションがプレミアムを支払うようになります。次の図は、ルーンと順序での競争の強化された競争により、金融取引としても知られる時間に敏感なトランザクションが、最高料金のプレミアムを支払うことを強調しています。

ビットコインDAが重要な理由

ロールアップがビットコインと正確に一致するためには、データの可用性を有効にするためにビットコインを活用する必要があります。高価ですが、この選択はビットコインの比類のないセキュリティ、不変性、分散化を利用しています。代替DAソリューションを選択するRollupは、ビットコインネットワークの外側に追加の信頼の仮定を導入します。これは、その完全性と「ビットコインロールアップ」の分類を損なう可能性があります。DA層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、その広範なノード分布とライトまたは完全なノードを設定するための低いしきい値でもあります。このアクセシビリティにより、フルビットコインノードを実行している人なら誰でもロールアップの最新のL2状態を再構築できるため、透明性と分散化が向上します。

高い費用と潜在的な長期的な実現可能性の課題にもかかわらず、ロールアップの元の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強調しています。コストとセキュリティのこのバランスは、ビットコインネットワーク上の将来のロールアップ実装の状況を形作る可能性があります。

ロールアップビットコインを使用したDAの見通し

• ビットコインを使用したデータの可用性のためのZK-Rollupsは、10-50のSAT/VBYTEレート環境で運営するために、L2取引手数料から毎月の収益で約190万ドルから960万ドルを生み出す必要があります。

• 料金の見積もりエンジンは、利益を最大化するためにビットコインのロールアップにとって重要です。

• ビットコインブロックスペースは、6〜8ブロックごとに発行された4〜8のロールアップをサポートできません。

• ビットコインでソブリンロールアップを構築するチームは、アプリを使用して、ユーザーがL2で取引できるリスティング戦略を実行する必要があります。

• 一部のビットコインL2では、L3環境を調査してトランザクションを実行し、L2とビットコインL1の組み合わせを使用してデータの可用性を提供します。

• ビットコインのロールアップは、ブロック包含のための競争を増加させ、それにより、ロールアップ自体を含むすべての人のL1料金を増加させます。

• DAにビットコインL1を使用するビットコインL2には、レートデリバティブ市場とバンド外のマイニングトランザクションを通じて急上昇する予期しないボラティリティ費用をヘッジする必要があります。