Thunderboltのレンズを通してビットコインのLightningネットワーク設計を再考する

著者：Ac-Core、YBBキャピタル研究員

1.なぜビットコインでコーヒーが買えないのか？

多くの人がビットコインについて考えるとき、まず頭に浮かぶのはその「分散型」で「改ざんができない」という性質だろう。しかし、実際にそれを使ってコーヒーを買おうとすると、すぐに厄介な問題にぶつかる。取引が確認されるまでの待ち時間は、コーヒーを買う待ち時間よりもさらに長く、時には取引手数料がコーヒーそのものよりも高いこともあるのだ。ビットコイン上の資産はまだ大部分が「不動」であり、ほとんどのユーザーはそれを保持するだけで、ローンを組んだり、資産を組み合わせたり、相互運用したりすることはできない。

ビットコインのスクリプト構造は極めて保守的で、ほとんどのオフチェーン相互作用シナリオを制限しています。もともと1秒間に何万ものトランザクションを処理するようには設計されていない。たとえそれがゲームのスキンを買ったり、動画クリエイターに報酬を与えるためであっても、人々はビットコインを使えるようになりたいと思っており、そのために10分も待ちたくないのです。

2.ライトニング・ネットワーク：諸刃の剣

メインのビットコイン・ネットワークは高速道路のようなもので、ライトニング・ネットワークはそれに沿って作られた有料の高速道路です。オンチェーン取引が直面するスピードボトルネックのために、すべての取引がチェーン上に記録されることを主張する代わりに、システムはユーザーが高頻度取引のために専用の「支払いレーン」を開くことを許可し、レーンが閉じられたときにのみブロックチェーンの最終的な状態を決済します。これは、食事のたびに送金するのではなく、友人同士が交代で食事代を支払い、数回出かけた後に精算するのに似ている。ライトニング・ネットワークは基本的に、このような何千もの支払いチャンネルが織りなすネットワークである。

しかし、この一見エレガントに見えるシステムは、現実世界では多くの課題に直面している。1つ目は、チャネル設定の敷居が高いことだ。ユーザはチャネルを設定するために、あらかじめ資金をロックしておかなければならない。つまり、誰とでも取引できるようにするには、あらかじめ専用の接続を設定しておく必要がある。第二に、複雑なルーティングの問題である。ユーザーAとユーザーBの間に直接的なチャネルがない場合、A-C-Bのような間接的なルートがあったとしても、中間チャネルが資金不足であったり、ノードが利用できなかったりすると、取引は失敗する可能性がある。より深刻なのは、セキュリティリスクである。チャネルが閉じているときに期限切れのトランザクションを送信することによってカウンターパーティが不正行為を行うのを防ぐために、ユーザーはオンライン状態を維持しなければならず、これは平均的なユーザーに非現実的な運用要件を課すことになる。

ライトニング・ネットワークは何年も前からオンラインであるにもかかわらず、こうした構造的な問題により、実世界での応用が制限されています。公開データによると、ライトニング・ネットワークに閉じ込められている価値の総額はまだ約1億ドルに過ぎず、ビットコインの時価総額1兆ドルに比べれば微々たるものだ。このボトルネックを打破するために、より優れたオフチェーン決済プロトコルを構築することは可能なのだろうか？

ChainCatcherが4月15日に報じたように、HSBCは公式プレスリリースの中で、Bitcoin Thunderboltがこの10年近くで最も重要なビットコインの技術的アップグレードであることを明らかにしました。サンダーボルトは「ライトニングネットワーク2.0」と考えることができますが、単なるアップグレードではなく、ビットコインチェーン下のインタラクションパラダイムの根本的な再設計です。

3.Thunderboltプロトコルとは何ですか？

Bitcoin Thunderboltは、ビットコインのアンダーレイに直接組み込まれたソフトフォークアップグレードです。レイヤー2ネットワークやクロスチェーンブリッジの妥協とは異なり、Thunderboltは、スケーラビリティ、トランザクションパフォーマンス、プログラマビリティを根本的に強化するプロトコルレベルの変更をメインビットコインネットワークに導入します。

パフォーマンスレイヤー: NubitはUTXOバンドル技術を活用し、ビットコインの伝統的なトランザクションモデルを大幅に最適化します。ビットコインの現在の設計では、各UTXOを個別に処理するためスループットが制限されますが、UTXOバンドル技術は複数のUTXOを集約して同時に処理します。このトランザクションデータ圧縮技術は、オンチェーンセキュリティを損なうことなく、処理速度を10倍近く向上させることができる。サイドチェーン、ロールアップ、クロスチェーンブリッジに依存することなく、ビットコインのベースレイヤー上に分散型アプリケーション（dApps）を直接展開します。

資産プロトコル層：Nubitはまた、ゼロ知識証明とステートフルなコミットメントに基づくGoldinalsと呼ばれる統一トークン標準を導入しています。このフレームワークは、外部の信頼や複雑なブリッジに依存することなく、ネイティブなビットコイントークンの発行と検証をサポートします。BRC-20、Runes、Ordinalsなどの断片化されたプロトコルをオンチェーン自動マーケットメーカー（BitMM）を通じて統合し、ビットコインエコシステム内で非信頼取引と検証を完全にサポートします。

サイドチェーン、プラズマ、ロールアップ、ブリッジを介したアセットラッピングといった従来のスケーリング方法とは異なり、Nubitは「ネイティブ・メインネット・スケーリング」の道を歩んでいます。NubitはBitVisaのようなソリューションと統合し、分散型アイデンティティとクレデンシャルを提供します。トランザクションの圧縮、スマートコントラクトの有効化、またはオンチェーン取引であろうと、すべての機能はネイティブBTCを使用してビットコインのメインネット上で直接実行されます。

3.1コアメカニズムの説明

論文「A Stateless Verifiable Execution Layer for the Bitcoin Upper Meta-Protocol」（参考文献1）に基づくビットコインサンダーボルトは、ビットコインメインネットの確認時間が長いという問題を解決するために設計されているという点で、ライトニングネットワークと似ています。

• ライトニングネットワークは、決済チャネルを中心としており、ピアツーピアのトランザクションにのみ最適化されています。プログラマビリティに欠け、複雑なチャネルのセットアップとメンテナンスが必要で、スケーラビリティも限られています。

• Nubitが開発したThunderboltは、複雑なステートフル資産、流動性プロトコル、金融アプリケーションの作成をサポートするために、チューリング完全操作が可能なプログラマブルなオフチェーンプロトコルを提供します。

主な革新:

調整可能な複数当事者の署名
ビットコインの署名が2つに分割されることを想像してみてください。資金が送金されるたびに、両当事者は、新しい受信者のみが知っている「キー調整」を追加し、直接通信せずにオフラインで完全な署名を再構築できるようにします。直接通信することなく、完全な署名を行うことができる。

非同期委員会台帳：
ノードのグループ（例えば4n+1）が所有権のコンセンサスを維持します。一部のノードが故障しても、大多数のノードがオンラインである限りシステムは機能します。これらのノードは単独で資金を送金することはできず、単に共同署名して所有権を記録するだけであるため、分散化と安全性が維持される。

アトミックな交換に基づく最終化
オンチェーン償還には3つのアトミックなステップがあります。

1.アリスと委員会は、資金を委員会に移すために元のUTXOを使います。

2.委員会は、Zenniと委員会だけがアクセスできる共同金庫に同額の資金をロックします。

3、Zenniは新しい2部署名を使用して交換を完了する。
このプロセスは、どちらの当事者もプロセスをごまかしたり放棄したりできないことを保証する。

3.2 Thunderboltのプロトコル設計と技術的ハイライト

• Non-Interactive Recursive Signature Delegation:
  Thunderboltでは、調整可能なシュナー閾値署名を使用することで、複数ラウンドのメッセージングを排除しています。キー調整された署名は、送信ごとに1回だけ送信され、通信と稼働時間の要件を劇的に削減します。

• ホップごとに新しいロックが使用されます

• 送信ごとに新しいキーベースの署名が導入されます。古いキーは無効化されるため、署名の再利用が防止され、セキュリティが強化されます。

• 単一のオンチェーン追跡
  オンチェーン操作は最初のロックだけです。その後の転送はすべてオフチェーンで行われ、最終的なオンチェーンでの換金はトランザクションの終了時にのみ行われます。Thunderboltは、ライトニングネットワークの頻繁なチャネル操作と比較して、効率性だけでなくプライバシーも改善します。

• オフラインの回復力
  AliceやZenniがオフラインであっても、委員会は償還や譲渡の処理を続けることができます。

• 機械的に検証されたセキュリティによる正式な検証
  各主要プロトコルのステップは、Tamarin Proverを使用して正式に検証され、理論的な約束だけでなく、数学的に検証されたセキュリティ保証を保証します。

Thunderboltは、分散化の基本原則を維持しながら、ビットコインが高スループット、プログラマブル、信頼を最小化するオフチェーンでのやり取りをどのようにサポートできるかを根本的に考え直したものです。

4.Thunderboltは既存のライトニングネットワークソリューションとどう違うのですか？

それでは、Thunderboltがもたらす具体的な改善点を理解するために、ThunderboltをBOLTプロトコル、Breez SDK、Phoenixのような既存のソリューションと比較してみましょう。

主な相違点：

Thunderboltは、主にセキュリティと理論的な健全性の点で際立っています。

• The protocol is designed with provable security.

• 悪意のあるユーザーが一方的に優位に立ったり、価値を奪ったりすることはできません。

しかし、これには重大な欠点もあります。

• Deployment complexity（展開の複雑さ）：Thunderboltを実行するには、完全なプロトコルスタックが必要なため、平均的なウォレットユーザーが採用するのは困難です。

• メインチェーン互換性の制限：ビットコインのスクリプト言語は非常に制限されています。 Thunderboltはこの制限を突破しなければならず、実装の複雑さを増しています。

• エコシステムのサポート不足：多くのウォレットやノードにサポートされているBOLTとは異なり、Thunderboltはまだ開発の初期段階にあります。

Thunderboltの潜在的な影響：BTCFiの触媒？

それでは、ThunderboltはBTCFiにとって最適なソリューションなのでしょうか？

理論的には、ThunderboltはBTCFiにとって最良のソリューションですが、実際にはまだアルファ版です - Etherのオリジナルの2.0ホワイトペーパーのようなものです。展開。

1.ロールアップレイヤーの統合：ビットコインレイヤー2のためのDeFiエンジン

ビットコインのベースレイヤーのスケーラビリティが限られていることを考えると、Thunderboltはビットコインレイヤー2のソリューション（例えば

2.BitVM、Nomic、またはBOB）、モジュール式のオフチェーン実行レイヤーとして進化する可能性があります。Bitcoin Rollupに組み込まれたプログラム可能なコントラクトエンジンと考えてください。

例:

• BOB は、ネイティブBTC取引のためにThunderboltの支払いチャネルを統合することができます。

• RGBエコシステムはThunderboltの状態管理ロジックを採用するかもしれません。

• BitVMは、スマートコントラクト標準としてThunderboltを使用できる高度なロジックをサポートしています。

• Babylon、Bitlayer、および同様のシステムは、オフチェーンのコントラクト実行モジュールとしてThunderboltを組み込むことができます。

2.独立した並列エコシステムの構築

Thunderboltは、ライトニングネットワークの足跡をたどり、独自のインフラ（ノード、オペレーター、アグリゲーター、そしておそらくThunderbolt-LSP（流動性サービスプロバイダー））を開発するかもしれません。Nubitと初期のビットコインマイナーに支えられ、そのソフトフォークソリューションであるUTXOバンドルとOP_CATにより、Thunderboltは他のプロトコル資産の中でもBRC-20、Runes、Ordinalsをネイティブにサポートすることができる。プロトコル資産をサポートすることができます。

このシナリオでは、Thunderboltは以下の機能を備えた成熟したエコシステムに進化することができます:

• Thunderboltウォレット（Phoenixに似ている）

• 。Thunderboltノード（チャネル操作用のライトノード）

• Thunderbolt DEX（オフチェーンオーダーマッチング）

• Thunderbolt AMM（オフチェーン流動性プーリング）

Thunderboltの将来は不透明です。

• BitVM は、よりスケーラブルな契約実行モデルを提供する可能性があります。

• クロスチェーンZKテクノロジーは、完全に信頼できるBTCを他のチェーンに展開することを可能にするかもしれません。

• 新しいネイティブのビットコインプロトコルは、支払い、融資、契約を1つのシームレスなシステムに統合する可能性があります。

真のインパクト：オフチェーンでの複合可能性

Thunderboltの最大のブレークスルーは、決済だけではありません。ビットコイン資産のオフチェーンでの複合可能性の導入にあります。Etherの成功は、Solidity、Hardhat、Ethers.js、Metamaskといった統合された開発スタックによるものであり、ThunderboltはBitcoinにも同様の基盤を提供できるだろう。

その中核となる革新的技術であるOP_CATとUTXOバンドルは、特にエキサイティングです：

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• OP_CATは、ビットコインのネイティブなプログラマビリティを初めて可能にしました。

• UTXOは圧縮されたトランザクションデータをバンドルし、イーサのアグリゲーションと同様にオンチェーンのスループットを向上させます。

これらの進歩を合わせると、統一されたビットコインエコシステムプロトコルを実現し、BitMMを通じてトラストレスアセット交換を可能にするという私たちのビジョンが推進されます。それでも、Thunderboltはすぐに使える開発者スタックというよりは、「強力な数学論文」に近い。