稲妻ネットワークはどのように機能しますか（2）？

出典：Byte Yuan CKB

前の記事で稲妻ネットワークのしくみ（1）》では、Lightning Networkの運用原則と、双方向の支払いチャネルのセキュリティ保証技術について説明します。今日のこの記事では、Lightning Networkを引き続き導入し、双方向の支払いチャネルをLightningネットワークに拡大するための関連する原則と技術を説明します。

双方向の支払いチャネルを稲妻ネットワークに拡張する：マルチホップルーティングテクノロジー

また、アリスとボブを使用してチャンネルを基本的な背景として確立しますが、この世界では、アリスとボブを除いて、他の人がライトニングネットワークにアクセスしたい場合はどうすればよいですか？すべての人をネットワークに接続し、ネットワーク上のどの人にも支払いを開始できるようにする方法はありますか？

この問題を解決するには、必要です双方向の支払いチャネルをLightningネットワークに拡張します。マルチホップルーティングテクノロジーを使用します。「ルーティング」は文字通り「パスを見つける」ことを意味し、Lightningネットワークでは、チャネルの前面と背面で接続されている特定のオブジェクトの支払いパスを見つける必要があります。

アリスは、2000年にデイビッドに支払いをしますが、それらの間に支払いチャネルがないと仮定して、アリスとボブの間、ボブとキャロルの間、キャロルとデビッドの間に支払いチャネルが確立されています。この場合、アリスは最初にボブに、次にボブからキャロルに、そして最後にキャロルに送金することができます。これは、アリスからデビッドへの支払いチャネルを実現しているようです。ボブとキャロルはネットワークルーティングノードとして行動します。アリスとエヴァの間、およびエヴァとデビッドの間にも支払いチャネルが確立されている場合、アリスは最初にお金をEVAに転送し、次にEVAからDavidに転送することもできます。

道から、アリスがエヴァを通してデイビッドにお金を送り込むことが最短の選択であることは明らかです。ただし、実際の操作では、チャネルの容量、ルーティングノードの充電基準、ルーティングノードがオンラインであるかどうかなど、他の要因を考慮する必要があるため、常に最短のパスが常に最良の選択ではありません。、など

現在、Lightning Labsによって開発されたLNDやBlockStreamによって開発されたCLNによって開発されたBlockStreamによって開発されたLNDなど、主流のビットコインライトニングネットワークの実装（クライアント）は、ルーティングアルゴリズムのDijkstraアルゴリズムのバリアントと、発売されたLightningネットワークを使用しています。 Nervos CKBファイバーネットワークは、Dijkstraアルゴリズムを使用して最適なルーティングパスを見つけます。

ルーティングセキュリティを確保する：HTLCからPTLCまで

アリスがデイビッドに支払いたい上記の例では、中間ルーティングノードが不正行為をせず、悪意を持って資金を差し控えないようにするにはどうすればよいですか？従来の金融システムは通常、大規模な有名な金融仲介業者からの信用保証に依存していますが、Lightning NetworkはP2Pネットワークであり、クレジット保証を提供するためにトレーダーとは独立していません。これはですHTLC（ハッシュタイムロック契約）関数がどこにあるか。

HTLCは、ハッシュ検証と有効期限の検証の2つの部分で構成されています。アリスをデビッド2000に支払い、HTLCの仕組みを理解するための例として、ネットワーク内のルーティングノードとしてボブとキャロルを選択しましょう。

まず、デビッドはそれを生成したいと考えています秘密の値r、任意の単語または番号はこの秘密の値として機能し、それを計算できますハッシュ値hアリスに送ってください。このハッシュ値hは、トランザクション出力のロックスクリプトに配置され、hに対応する秘密の値rを知っている人のみがこの出力を使用できます。Rは、ライトニングネットワークで「プリイメージ」と呼ばれます。秘密の値rがタイムリーに開示されていない場合、支払いは使用されず、送信者はすべての資金を回収します。
次に、アリスは受信したハッシュ値hを使用してHTLCを作成し、タイムロックは次の5ブロックに設定され、出力量は2020 CONGです。それを明白な言葉で言うために、アリスは5ブロックで秘密の価値Rを提供できる限り、ボブ2020を支払います。そうしないと、お金はアリスに返還されます。
ボブは、アリスが提供するのと同じハッシュ値hを使用して、独自のキャロルチャンネルでHTLCを作成し、出力量は2010年のサトシです。処理料。それを明白な言葉で言えば、ボブは4ブロックで秘密の価値rを提供できる限り、キャロル2010に支払います。そうしないと、お金はボブに返還されます。
キャロルは同じハッシュ値hを使用して彼自身とデビッドのチャンネルにHTLCを作成し、タイムロックは次の3ブロックに設定され、出力量は2000 SATOです。それを明白な言葉で言うために、キャロルは3ブロックで秘密の価値Rを提供できる限り、David 2,000を支払います。そうしないと、お金はキャロルに返還されます。
デイビッドは秘密の価値rを使用して、キャロルによるHTLCセットのロックを解除し、2000年のサトシを奪いました。
デビッドが資金を奪った後、キャロルは秘密の価値Rも知っていました。
キャロルが資金を奪った後、ボブは秘密の価値Rも手に入れました。彼はRを使用してアリスが設定したHTLCのロックを解除し、2020年のサトシを奪いました。

このメカニズムを通じて、アリスは、支払いチャネルを直接確立することなく、デイビッド2,000を成功裏に支払いました。プロセス全体で、すべての関係者はお互いを信頼する必要はありません。ルーティングノードには、当然の取り扱い手数料も受信されます。特定の段階で支払いが中断されたとしても、時間のロックメカニズムの存在により、当事者は損失を被ることはなく、ロック時間後に資金は自動的に戻ります。

しかし、HTLCには潜在的なプライバシーの問題もあります。パス全体で同じ秘密の値（元の画像）を使用します。エンティティが支払いパスで複数のノードを制御する場合、異なるノードの入力と出力を比較することで完全なトランザクション情報を推測すること、さらにはオニオンルーティングによって達成されたプライバシー保護を通じて稲妻ネットワークを弱める支払者と受取人を推測することさえできます。。

この問題を解決するために、ビットコインコミュニティは提案していますPTLC（ポイントタイムロック契約）。PTLCスキームでは、パス内の各ホップは異なる秘密の値を使用するため、オニオンルーティングを通じて達成されるプライバシーが保護されます。Nervos CKBによって発売されたLightningネットワークであるFiber Networkは、Lightningネットワークのプライバシー保護機能をさらに強化するために、将来PTLCを導入する予定です。

結論

テクノロジーの継続的な進歩により、Lightning Networkは依然として継続的に最適化され、改善されています。Ln-PenaltyからEltoo、Daric、HTLCからPTLCまで、セキュリティ、プライバシー保護などの点でLightning Networkの継続的な改善が見られました。将来、より革新的な技術の適用とエコシステムの改善により、Lightning Networkは暗号通貨の普及を促進し、真のP2P経済の実現に貢献するための重要なインフラストラクチャになると予想されます。

参照

https://www.btcstudy.org/2021/09/15/lightning-network-in-depth-part-1-payment-channels/
https://www.btcstudy.org/2021/09/15/lightning-network-in-depth-part-2-htlc-and-payment-routing/
https://www.btcstudy.org/2022/01/27/breaking-down-the-bitcoin-lightning-network-eltoo/
https://www.btcstudy.org/2024/02/07/lightning-network-technology-emprovement-and-users-experience-part-2/
https://www.btcstudy.org/2024/02/23/lightning-network-technology-emprovement-and-users-experience-part-3/
https://www.btcstudy.org/2022/08/19/what-are-ptlc/