SegWitとは？Bitcoinの高度なオンチェーンスケーリング手法の解説

Bitcoinは、仮想通貨の先駆者としてユーザー数の増加に伴いスケーラビリティの課題に直面しました。Satoshi Nakamotoは、Bitcoinに1,000,000バイトのブロックサイズ制限を設けており、取引件数は限られていました。初期は市場規模が小さく十分でしたが、人気が高まるにつれてネットワークの混雑が深刻化。Bitcoinネットワークは約10分ごとに更新され、平均で1秒あたり7件の取引が処理されます。ピーク時には数万件の取引が滞留し、手数料は高騰、承認時間も大幅に延長されます。このため、取引処理の高速化とコスト削減を実現する技術革新が求められていました。

SegWitの概要

Segregated Witness（SegWit）は、Bitcoinのスケーラビリティ問題を解決する技術です。2015年にBitcoin開発者のPieter WuilleとBitcoin Coreチームが提案し、2017年のソフトフォークによって正式実装されました。これにより、各ブロックの情報処理能力は1.7倍に拡大。Bitcoinに加え、LitecoinやBitcoin Cashなど主要仮想通貨にも採用されています。SegWit導入の主な利点は、ブロック容量の拡張、取引速度の向上、取引スケーラビリティの最適化であり、Bitcoin成長の障壁となっていた根本的な制約を解消します。SegWitは、Bitcoin史上最も画期的なプロトコルアップグレードの一つであり、ネットワーク効率の向上に寄与しています。

SegWitの技術原理

SegWitの革新性を理解するには、Bitcoin取引構造の仕組みを知ることが重要です。各Bitcoin取引は、基本取引データとウィットネスデータの2つの要素で構成されています。取引データは残高や送金額を記録し、ウィットネスデータはユーザー認証用の署名情報です。ユーザーが重視するのは残高などの資産情報であり、認証には取引記録内で大容量の保存領域は不要です。送金先は資産の有無だけ確認できれば十分です。

従来のBitcoin取引では、ウィットネスデータ—特に署名情報—が取引ブロックの記憶領域の最大65％を占有していました。この非効率性が送金処理を遅らせ、パッケージングコストを増加させていました。SegWitは、ウィットネスデータを主取引情報から分離して保存することで、ブロック領域の有効活用を実現します。これによって取引処理が高速化し、ネットワークの計算負荷も低減。ウィットネスデータの分離によって、Bitcoin取引の構造や検証の仕組みが刷新され、より効率的なブロックチェーンデータ管理が可能となりました。

SegWitの主な利点

SegWitはBitcoinの機能性と利用体験を大きく向上させるメリットがあります。第一に、SegWitは署名情報が占有していた領域を解放することでブロック容量を拡張します。統計では署名データが取引ブロックの最大65％を占有しており、SegWit導入後は解放された領域でより多くの取引が処理可能となります。

第二に、SegWitは階層型データ処理によって取引速度を向上。これはEthereumのレイヤー2ソリューションにも類似しています。Bitcoin取引システムはコア取引データ処理に計算リソースと保存容量を集中させ、ネットワーク負荷を大幅に軽減。理論上のTPS（Transactions Per Second）は向上し、SegWit採用後は平均取引コストも大きく減少しています。

第三に、SegWitはLightning Networkの導入に最適な環境を提供します。Lightning NetworkはBitcoin最大のレイヤー2拡張プロトコルであり、オフチェーンでスケーラビリティ課題を解消します。Lightning Networkは独自の決済チャネルを設置し、オフチェーンで大規模な送金を高速処理。SegWitはオンチェーンで優先データを効率的に処理し、Lightning Networkの負荷を軽減し、より高度なスケーリングを可能にします。

さらに、SegWitの技術は取引データと署名データを完全に分離します。処理システム全体で署名データが主取引記録から除外されることで、取引情報の改ざんが不可能となります。この設計は誤った情報の恒久的な記録を防ぎ、取引情報修復プログラムの拡張にも寄与します。また、SegWitはBitcoin Ordinalsの前段階となり、取引内の任意データ配置上限を拡大し、satoshi単位のインスクリプションを実現。2021年のTaprootアップグレードはこの基盤上に構築され、任意ウィットネスデータ保存・データ上限拡張を実現し、Bitcoin Ordinals NFTや新たなユースケースの登場をもたらしました。

SegWitの適用方法

一般ユーザーはSegWit技術により、従来型アドレスより高いセキュリティ、拡張ブロック容量による処理速度向上、通常アドレスより低い手数料という三つのメリットを享受できます。Segregated Witnessウォレットアドレスを利用することで、これらの効果が得られます。SegWit利用率は急伸しており、主要仮想通貨プラットフォームやウォレットがSegWit機能を幅広くサポートしています。

Bitcoinアドレス形式は主に四種類あり、それぞれ特徴が異なります。Legacy（P2PKH）形式は「1」で始まり、Bitcoinの元祖アドレスとして現在も利用されています。P2PKHはPay To Public Key Hashの略です。例：1Fh7ajXabJBpZPZw8bjD3QU4CuQ3pRty9u。

Nested（P2SH）形式は「3」で始まり、マルチシグネチャアドレスです。P2SH（Pay-to-Script-Hash）はリデンプションスクリプトとハッシュによる取引入力・出力を構成。従来形式より複雑な機能を持ち、複数署名で送金承認を行う仕組みが一般的です。例：3EktnHQD7RiAE6uzMj2ZifT9YgRrkSgzQX。

Nested SegWit（P2SH）形式も「3」で始まり、Segregated Witness対応アドレスです。P2SHパッケージ方式によりレガシーノードでも認識可能。例：3KF9nXowQ4asSGxRRzeiTpDjMuwM2nypAN。「3」で始まるマルチシグとSegregated Witness対応アドレスは区別不要で、どちらも「1」や「bc1」始まりのアドレスへの送金に対応。高い後方互換性がSegWit普及の追い風となりました。

Native SegWit（Bech32）形式は「bc1」で始まり、ネイティブSegregated Witnessアドレスを表します。2017年BIP173で定義されたBech32エンコード形式はSegWit専用。例：bc1qf3uwcxaz779nxedw0wry89v9cjh9w2xylnmqc3。特徴は大文字・小文字非区別（0-9とa-zのみ）で、可読性が高く誤認防止に有効。Base32方式で文字数を削減し、QRコードで効率的な計算とデータ保存が可能。Bech32はチェックサムのエラー検出精度が高く、無効アドレス発生率を抑制。SegWitとのネイティブ互換により追加領域不要で手数料低減と効率化が可能です。

「bc1q」始まりのバージョン0 segwitアドレスは、Pay-to-Witness-Public-Key-Hash（P2WPKH）が固定42文字、Pay-to-Witness-Script-Hash（P2WSH）は固定62文字です。P2WPKHは一般用、P2WSHはマルチシグ用です。

2019年発見の脆弱性で、Bech32アドレスが「P」で終わる場合「Q」追加でもチェックサム認証を通過できる事例が判明しましたが、SegWitのアドレス長制限（20/32バイト）により余計な文字は無効アドレスとなり、ウォレット側で拒否され回避できます。

P2TR（Bech32m）形式の「bc1p」始まりはTaprootアドレスです。例：bc1pqs7w62shf5ee3qz5jaywle85jmg8suehwhOawnqxevre9k7zvqdz2m。Bech32の脆弱性対策としてBech32m標準が追加され、チェックサム計算式に桁数を増やし余計な文字追加時は必ず無効化。Taprootと今後のアドレスにのみ適用され、SegWitは従来の長さ制限で保護。BIP0350により、バージョン0のネイティブsegwitはBech32、バージョン1以上はBech32m利用。Taproot（バージョン1）は常に「bc1p」始まりで、BTC NFTやOrdinals NFT機能もサポートします。

アドレス形式ごとの微妙な違い

アドレス形式を比較すると、SegWit導入による手数料の差が顕著です。SegWit対応アドレス（「3」始まり）は従来型（「1」始まり）より約24％手数料節約。ネイティブSegWit（「bc1」始まり）は従来型より約35％節約。SegWit（「bc1」「3」始まり）はマルチシグ（「3」始まり）より最大70％節約。Taprootは「3」始まりと同等の手数料で、BTC NFTとOrdinals NFT機能も利用可能。コスト効率の高さからSegWitアドレスは一般ユーザーや企業にとって取引コスト最適化の有力な選択肢です。

まとめ

Segregated WitnessはBitcoinの進化をけん引する重要技術であり、各ブロックで処理できる取引数を増やし、スケーラビリティの根本課題を解決しました。容量拡大に加え、稀な取引マリアビリティ問題も解消し、Bitcoinのプログラマビリティを向上。Lightning Networkなどのスケーリングの基盤となりました。階層型データ処理とウィットネスデータ分離により、効率性・セキュリティ・コストパフォーマンスが向上。現在、主要プラットフォームはLegacy、Nested SegWit、Native SegWit、Taprootなど多様なアドレス形式にSegWitを導入し、用途に応じたメリットを提供。SegWitの普及拡大はBitcoinのスケーラビリティ課題への有効性を示しています。今後もSegWitの技術革新はBitcoinの機能拡張の基盤となり、プロトコル改善による性能向上とセキュリティ・分散化の両立を実現します。SegWitの理解は、Bitcoinの技術構造と今後の発展を把握する上で不可欠です。

FAQ

BitcoinのSegWitとは？

SegWitは、取引データからウィットネスデータを分離することで容量とスケーラビリティを向上するBitcoinのアップグレードです。取引サイズを縮小し、1ブロックあたりの取引数が増加します。

SegWitアドレスへのBTC送金は可能ですか？

はい、SegWitアドレスへのBTC送金は可能です。完全互換で、取引は通常通り処理されます。

BTCとSegWitの違いは？

BTC SegWitは標準BTCより取引手数料が低くなります。手数料削減にはSegWitアドレスが必要ですが、全ての取引所が対応しているわけではありません。