How SegWit Enhances Bitcoin’s Capacity and Fixes Transaction Malleability

Bitcoin、先駆的な暗号通貨として、スケーラビリティ、安全性、効率性の向上に継続的に進化してきました。近年最も重要なアップグレードの一つは、2017年8月に導入されたSegregated Witness（SegWit）です。このアップグレードは、取引容量の増加と取引マルエラビリティ（改ざん可能性）の低減という二つの重要な課題に対処しています。SegWitがこれらの改善をどのように実現しているかを理解することは、Bitcoinの継続的な開発とより広範なエコシステムを支える能力について貴重な洞察を提供します。

SegWitとは何であり、その導入理由は何ですか？

Segregated Witness（SegWit）は、ネットワークのスケーラビリティとセキュリティを向上させるために設計されたBitcoinプロトコルへのソフトフォークアップグレードです。もともとは2015年にBIP 141として提案され、その後2017年8月1日に有効化されました。SegWit導入の主な動機は、Bitcoin初期設計による制約—特に1MBという固定ブロックサイズ制限—を解決しつつ、取引マルエラビリティ関連の脆弱性にも対処することでした。

SegWit以前は、それぞれのブロックにはサイズ制約があったため、多くの場合で含められる取引数が限定されていました。採用が進むにつれてネットワーク混雑や手数料高騰、確認時間遅延などが生じ、それによってBitcoinの日常利用やスケーリング能力が妨げられる状況となっていました。

さらに、取引マルエラビリティ問題は、安全性への懸念材料でした。悪意ある者やユーザー自身が確認前に特定部分—例えば署名部分—を書き換えることで、有効な取引内容自体には影響しないままTXID（トランザクションID）だけを変更できてしまう問題です。これによってペイメントチャネルやスマートコントラクトなど複雑な操作への支障となるケースもありました。

SegWitはどのようにして取引容量を増加させるのでしょうか？

SegWit最大のメリットはいわゆる「ブロックサイズ」を直接変更せずとも、一つあたり詰め込める取引数を実質的に増やすことです。

署名データ（証明書）の分離

SegWit's革新的ポイントは、「証人データ」（署名情報）とその他トランザクション部分との分離です。従来では署名情報も各入力内に埋め込まれていました。一方で：

• 証人データ（署名）はメイン部分から切り離されて外部へ移動。
• 残り本体データには変化なく、その代わりこの外部証人情報への参照リンクだけが付与されます。

この仕組みにより、

• ノード側では署名検証と他データ検査が並行して行え、高効率化。
• ブロック内にはより多くの取引を格納可能になり、
• 実際にはバイト単位で見た場合、「理論上4倍程度」の処理能力向上効果があります。（ただしこれは「ブロック重量」と呼ばれる概念によります。）

ブロック重量概念

Bitcoinプロトコルでは現在、「ブロック重量」という指標で容量管理されています。この方式では、

• 非証人部分（通常データ）はフルカウント
• 証人部分（署名等）は圧縮・最適化のおかげで相対的重み付け少なくカウント

となっています。その結果、

Segwit対応済みブロックでは従来より多く収容できる容量拡大効果があります。

これは既存インフラとの互換性維持にも寄与しています。

SegWitはいかにして取引マルエラビリティ問題を解決したのでしょうか？

長い間Bitcoin開発者・ユーザー間でも深刻だった問題点、それが「マルエラビリティ」です。それは具体的には、

ある非本質的要素—例：署名スクリプト—を書き換えることで、

正常動作する有効な交易内容自体には影響せず、

TXID(トランザクションID)だけを書き換え可能になる状態

というものです。この状態だと、

• Lightning Networkなど高速決済層
• マルチシグ構成

  の信頼性・追跡精度低下につながります。

この問題点への対応策：どう修正した？

Segwitでは全て署名関連情報＝Witnessフィールドへ移行させたことで、

• コアとなる交易本体から可変要素だった署名前後コード群とは切り離し
• これらWitness内のみ書き換えてもTXID計算結果へ影響なし

となりました。その結果：

一度放送されたTXID は不変になり、大規模Layer2層でも信頼度向上につながっています。

導入効果とその広範囲メリット

2017年以降、多くのおよそ90%以上ものBitcoin送金がおおむねsegwit対応形式になっています。この普及状況から見ても技術面・産業界双方から高い評価と言えます。その恩恵として：

• 手数料低減：需要過多時でも一定水準維持／安定化
• 確認速度改善：容量拡大によるバックログ軽減
• セキュリティ強化：マルエラー低減→Lightning Network等高速オフチェーン決済支援にも寄与

実装時期および今後展望・課題点

ただし導入当初、一部採掘者側からソフトフォークによる潜在危険性について懸念も出ました。当初合意形成難航や安全面不安も指摘されたものですが、その後厳格テスト段階経由でほぼ解消されています。また未来志向として：

• Schnorrサイン方式などさらなる最適化策
• Taprootによるプライバシー強化
• より高いスケーリング性能追求 の研究継続中です。

なぜ今、「Witness分割」の理解が重要なのか？

投資家・開発者双方へ言えることですが：

• セグウィット導入によってネットワーク性能把握／ピーク時耐久力評価でき、
• マルエラー修正役割理解→Layer2ソリューション選択基準になる、
• 技術基盤理解→将来的分散型アプリ構築戦略立案 に役立ちます。

また、この革新的設計思想＝ witnesses をメイントランザクションから切り離す工夫こそ、新しい技術進歩にも柔軟対応でき続けている理由なのです。本当に迅速且つ確実なるプロトコルトレンド更新例と言えるでしょう。

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