ビットコインのレッドライトニング: 最も有望なスケーラビリティソリューションの仕組み

解決策が必要だった問題

ビットコインはデジタルマネーに対する私たちの考え方を革命的に変えました。しかし、弱点があります。それは速度です。ブロックは約10分ごとに生成され、それぞれは限られた数のトランザクションしか含むことができません。ネットワークが混雑すると—2017年や2021年に起こったように—手数料が急騰します。2021年4月には、ビットコインのメインチェーンでの送金にかかる平均手数料は60ドル以上でした。3ドルのコーヒーを10ドルの手数料で支払うことを想像できますか？持続可能ではありません。

レッドライトニング：オフチェーンの回答

このボトルネックを解決するために、レイヤー2のソリューションが開発されました。これらは、正確にはビットコインではなく、ビットコインの上で機能するネットワークです。最も注目すべきは、ライトニングネットワークです。

ライトニングネットワークは、ユーザーがブロック確認を待つことなく、ピアツーピアの迅速な取引を行うことを可能にします。各取引がブロックチェーンに記録される必要はありません。その代わりに、他の人と「支払いチャネル」を開設し、両者は瞬時に何千回も資金を交換できます。チャネルを閉じるときのみ、その最終的な取引がメインチェーンに公開されます。

支払いチャネルの理解

アリスとボブが一緒にたくさんの買い物をすることを想像してみてください。複数のオンチェーン取引を行う代わりに、彼らはチャネルを開くことに合意しました。両者は、それぞれ5 BTCをマルチシグアドレス(multisig)にロックします。このアドレスは、資金を消費するために両方の署名が必要な特別な種類のアドレスです。

このプライベートチャンネル内で、彼らは共有の「ミニ台帳」を作成します。アリスがボブに支払いたいとき、彼女は単に残高を更新します：彼女は1 BTCを失い、ボブは1 BTCを得ます。その後、ボブはアリスに2 BTCを返すことができます。これらの変更は瞬時に行われ、マイナーは関与しません。いつでも、彼らは最終的な状態をブロックチェーンに公開し、それぞれの残高で撤退できます。

暗号によるセキュリティ：マルチシグとHTLC

ここで明らかな疑問が生じます：アリスがもっとお金を持っていた古い状態を公開して騙そうとするのを何が妨げているのでしょうか？

システムは二つのセキュリティメカニズムを使用しています:

1. マルチシグアドレス (Multisig)

マルチシグアドレスは、資金を使うために複数の署名を必要とします。ライトニングネットワークのチャネルでは、2対2のスキームが使用されます：両方の当事者が資金を移動させるために署名する必要があります。これは、両者が協力している限り、どちらも単独で行動できないことを意味します。

2. ハッシュタイムロック契約 (HTLC)

これはLightningの真の天才です。二つの技術を組み合わせています：

• ハッシュロック: 特定の秘密を知っている者のみが資金を使うことができる暗号条件。
• タイムロック: 特定の時点より前に支出することを防ぐ時間制限。

アリスとボブがチャンネルを開くと、ハッシュ化された秘密を交換します。ボブが古い状態を公開しようとすると、彼がより多くの資金を持っている場合、アリスはすぐに彼の全残高にアクセスできるようになります。なぜなら、彼女はボブが新しい状態を作成したときに明らかにした秘密(を知っているからです。その間、ボブは自分の資金にアクセスするためにタイムアウトを待たなければなりません。これは、彼が不正を試みたために罰せられることになります。

ルーティング：チャネルを接続する

ライトニングの真の力は、チャネルが相互接続されるときに現れます。アリスがボブとチャネルを持ち、ボブがキャロルと別のチャネルを持っている場合、アリスはボブを介してキャロルにお金を送ることができます。ボブは「ルーター」として機能し、トランザクションを円滑にするために小さな手数料を請求することができます。

これは急速にスケールします。十分なチャネルがあれば、アリスは理論的に直接チャネルを持つことなく、ネットワーク上のほぼすべての人に資金を送ることができます。

実例:

• アリスとボブ: 1 BTCの容量、アリスはローカルに0.7 BTCを持っています
• ボブとキャロル: 1 BTCの容量、ボブはローカルで0.6 BTCを持っています

アリスがキャロルに0.3 BTCを送ると、その資金はボブに渡され、ボブはそれをキャロルに渡します。ボブの残高は)+アリスからの0.3、キャロルへの-0.3のままですが、彼の柔軟性は低下します。今、彼はアリスと0.6 BTCを使うことができますが、キャロルとは0.3 BTCしか使えません。このため、ルーターは手数料を請求することができ、流動性市場が生まれます。

ライトニングネットワークの明確な利点

無限のスケーラビリティ: ユーザーは、2回のオンチェーン取引(でチャネルを開閉するだけで、数百万のオフチェーン取引を実行できます)。

マイクロペイメントの可能性: ビットコインは約0.00000546 BTCの最小送金を可能にします。ライトニングはそれを0.00000001 BTC (1サトシ)に下げます。手数料は閉じたチャネルで消失し、経済的に不可能でないセント単位の支払いを可能にします。

プライバシーの向上： チャンネルはプライベートである場合があります。内部で何が起こっているかは誰も知りません。チャンネルが開かれたことは見えますが、取引の詳細は見えません。

インスタントスピード: 10分待つのを忘れてください。Lightningでは、支払いはあなたのインターネット接続の速さに応じて処理されます。

本当の課題

使いにくい: Lightningノードを設定し、チャネルを開くには特定の技術知識が必要です。初心者にとって、ローカル/リモートの流動性やチャネル管理の概念は圧倒されることがあります。

流動性の問題: チャンネルにロックされている分しか使えません。両方の側が片側の全残高を持っている場合、誰かが最初にあなたに支払わない限り、さらにお金を送ることは不可能です。これにより、流れが制限され、新しいユーザーを苛立たせる可能性があります。

中央集権のリスク: 流動性の高い仲介者(「ハブ」)は、ボトルネックになります。大規模なルーターが切断されると、ネットワークは断片化します。また、少数のプレイヤーがルートを制御する場合、検閲のリスクもあります。

今日のライトニングネットワークの状況

2024年3月、ライトニングネットワークは健康的に見えます:

• 13,000以上のアクティブノード が世界中で稼働中
• 52,000以上のチャンネル ネットワークを接続
• 約4,570 BTCの総ロック容量

複数の実装があります。Blockstreamのc-lightning、Lightning LabsのLND、ACINQのEclairが主なものです。技術的な知識が少ないユーザー向けに、企業は電源を入れるだけで動作するプラグアンドプレイのノードを提供しています。

未来: よりアクセスしやすいビットコイン

2018年のメインネットでのローンチ以来、Lightningは大きく進化しました。技術的な障壁は、継続的な開発のおかげで徐々に減少しています。実験的なソリューションとして始まったものが、低額かつ高頻度の支払いに対する実行可能な代替手段に変わりました。

ライトニングネットワークはビットコインのすべての問題への解決策ではありませんが、最も緊急の問題に対処します: ビットコインを日常的な取引に実用的にする方法です。安全性と分散化の特性を損なうことなく。より多くの開発者がこの上に構築するにつれて、ネットワークはより堅牢になり、使いやすくなり、暗号通貨エコシステムにより統合されていくでしょう。