ライトニングネットワークとは何ですか？

2016年のホワイトペーパーで提案されたライトニングネットワーク（LN）は、ビットコインの上に構築されたレイヤー2ソリューションです。

この記事では、ビットコインのライトニングネットワークの歴史と現状について掘り下げます。

Bitcoinのライトニングネットワークはなぜ作られたのか？

ライトニングネットワークは、ビットコインのスケーラビリティの問題、すなわちビットコイン取引の速度とコストに対処するために作られました。

ビットコインの現在の理論上の最大取引数（TPS）は10ですが、実際には3から7の間です。これを2020年に平均6,000 TPSを処理したとされるVISAなどの従来の支払い処理業者と比較してください（VISAの主張に基づく年間1880億件の取引）。

ビットコインの取引手数料は、ネットワークの需要に応じて大きく変動します。例えば、2021年4月20日の平均取引手数料は50ドルを超えていましたが、2021年8月9日には平均約2.50ドルでした。銀行振込や国際送金などの大規模な取引では、ビットコインの速度とコストは代替手段と比較して同等または優れています。しかし、ビットコインが日常的な支払い（いわゆるマイクロトランザクション、例えばコーヒー1杯、ガソリンなど）に使用されるには、取引速度を増加させ、取引コストを大幅に削減する必要があります。

理論上のライトニングネットワーク

LNがどのように機能し、現在のLNの課題を理解するには、ビットコインについて話す必要があります。ビットコインネットワークの制限要因は、すべての取引がチェーン上の新しいブロックに含まれなければならないことです。ブロックは約10分ごとにチェーンに追加されるため、ビットコインプロトコルを大幅に変更しない限り可能な取引数には制限があります。

さらに詳しく知る: ビットコイン取引はどのように動作するのか？

ビットコインプロトコルの大幅な再構成に関する議論は過去にも行われ、特にビットコインキャッシュの作成という「ハードフォーク」が生じました。ライトニングネットワークは、新しいブロックチェーンを作成するのではなく、レイヤー2のソリューションです。つまり、ビットコインプロトコルを比較的変更しないまま、理論的には大規模な再構成がもたらす利益を提供します。

LNは、2者間に支払いチャネルを設定することで動作し、最初と最後の取引のみがビットコインブロックチェーンに記録されます。最初と最後の間に行われる取引はオフチェーンで行われ、これらの取引はビットコインプロトコルによって制限されません。

支払いチャネルを開始するには、両者がビットコインの額をコミットする必要があります。そのビットコインは、支払いチャネルが開いている間は解放されません。このチャネルを通じて転送できるビットコインの合計額は、コミットされたビットコインの合計です。この例を見てみましょう：

アリスとボブはお互いに支払いチャネルを形成したいと考えています。アリスは10 BTCを、ボブは5 BTCを支払いチャネルにコミットします。アリスとボブの合計15 BTCを保持するオープニングトランザクションがビットコインブロックチェーンに記録されます。その取引がブロックチェーンに追加されると（10分以上かかることがあります）、アリスとボブは無制限の回数で、はるかに速い速度で、実質的にゼロコストで取引できます。以下はアリスとボブの間の取引です：

アリスがボブに1 BTCを送る
アリス: 9 BTC ボブ: 6 BTC
アリスがボブに2 BTCを送る
アリス: 7 BTC ボブ: 8 BTC
ボブがアリスに3 BTCを送る
アリス: 10 BTC ボブ: 5 BTC
ボブがアリスに1 BTCを送る
アリス: 11 BTC ボブ: 4 BTC

一方または両方がチャネルを閉じたい場合、アリスとボブの最終残高を示すクロージングトランザクションがブロックチェーンに送られます。この場合、アリスの最終残高は11 BTC、ボブの最終残高は4 BTCです。

アリスがキャロルと取引したい場合はどうでしょうか？ボブがキャロルと支払いチャネルを持っているので、アリスはボブと取引し、ボブはその取引をキャロルに渡します。このシナリオでは、ボブが取引を渡すための小さな支払いを受け取ることもあります。時間が経つにつれて、六次の隔たりの理論により、LNはアリスが他の誰とも取引できるようにします。

ライトニングネットワークのノードメッシュネットワーク Node AはノードCとBとのみ直接的な支払いチャネルを持ちながら、ノードQと取引を行う。

実際のライトニングネットワーク

LNは比較的新しいプロトコルであり、使いやすさからセキュリティに至るまで多くの課題に直面しています。

LNノードを運用するのがどれほど簡単かについて懸念があります。LNが成功するためには、LNプロトコルを実行するビットコインノードの強力なネットワークが必要です。LNノードを運用することは非常に困難であり、小規模ノードを運用するための支払いインセンティブの問題がある可能性があります。それでも、LNを運用することはフルビットコインノードを運用することと比べてそれほど難しくないと主張することができます。しかし、LNは主にマイクロトランザクションを対象としているため、日常的なLNの使用はLN対応のウォレットを通じて行われます。これらのLN対応のウォレットの新しさは、カストディアルと非カストディアルバージョン間のトレードオフを意味します。非カストディアルLNウォレットは使いにくく、より混乱し、わかりにくいです。カストディアルオプションは使いやすいですが、ビットコインを第三者に依存する必要があります。

さらに詳しく知る: カストディアルウォレットと非カストディアルウォレットの違いを理解し、それが経済的自由とどのように関連するかを理解する。

LNは競合他社とも対峙しなければなりません。2024年2月現在、LNは約5,000 BTCがロックされています。これは多く聞こえるかもしれませんが、比較として、2024年2月現在、Ethereumには15万以上のビットコインがロックされています（WBTC、ラップされたビットコイン）。Ethereumのブロック時間はビットコインの10分に対して約14秒であるため、Ethereumネットワーク上でWBTCを介してビットコインを取引することはすでにはるかに高速です。さらに、ETH 2.0やEthereum PlasmaのようなEthereumプロジェクトが取引手数料を十分に削減し、ライトニングネットワークを不要で時代遅れにする可能性があります。また、WBTCを使用することにより、LNが提供できないDeFiへのアクセスの大きな利点がもたらされることを覚えておくことも重要です。

最後に、最も心配なのは、LNがいくつかの脆弱性に直面していることです。これには次のものが含まれます：

グリーフィング攻撃: 資金は失われませんが、被害者のライトニング資金が凍結され、支払いチャネルが取引を処理できなくなります。
フラッドアンドルート: 攻撃者が多くの被害者にブロックチェーンから資金を同時に請求させ（フラッド）、攻撃者はこの混雑を利用して期限前に請求できなかった資金を盗みます（ルート）。
時間遅延攻撃: 攻撃者がブロックの配信を遅らせることで、被害者が新しいブロックに気づく時間を延ばします。
ピンニング攻撃: 攻撃者が被害者を騙してLNチャネルを不適切に閉じさせ、個別の取引を盗みます。

ビットコインライトニングネットワークに関する今後の課題

LNは脆弱性を抱えていますが、これらを利用した者はまだいません。これらの脆弱性を引き起こすために必要な専門知識が高いため、誰もそれを行っていない可能性があります。LN開発者は、これらの脆弱性を見つけることがネットワークを強化するだけであると自信を持っています - それは成長のための必要な段階です。開発者はこれまでに見つけた脆弱性に対してさまざまな修正を作成することに楽観的ですが、ピンニング攻撃や時間遅延攻撃にはLN実装とビットコインコアの両方に同時に調整が必要です。

現在のライトニングネットワークは多くの課題に直面していますが、プロトコルはまだ比較的若く、この種の問題は予想されるものです。ライトニング開発者はプロトコルを改善し続け、レイヤー2でビットコインをスケールする問題を解決することができるかもしれません。

さらに詳しく知る: ビットコインとビットコインキャッシュの違いを理解し、ビットコインキャッシュが主に異なるユースケースに役立っている理由を理解する。 [/get-started/what-is-bitcoin-cash/)

ライトニングネットワークの冷静な10,000フィートの評価を、ビットコインコアのフルタイムの貢献者によって書かれた、Antoine Riardの優れた投稿でチェックしてください。