Thunderboltの視点を通じて、BitcoinのLightningネットワーク設計を再考します

著者：YBB Capital Researcher AC-Core

1.ビットコインと一緒にコーヒーを買えないのはなぜですか？

ほとんどの人がビットコインについて考えるとき、彼らが最初に考えるのは、その「分散型」と「不変」特性です。しかし、実際にそれを使用してコーヒーを購入したい場合は、すぐに厄介な問題に遭遇します。トランザクション確認の待ち時間はコーヒーを待つよりも長く、トランザクション料はコーヒー自体よりもさらに高いことがあります。ビットコインの資産は、まだほとんど「動機づけられない」ものです。ほとんどのユーザーはそれらを保持しています。貸したり、資産を組み合わせたり、相互運用することもできません。

ビットコインのスクリプト構造は非常に保守的であり、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。当初の設計目標は、毎秒数万回のトランザクションを処理することではありませんでした。しかし、実際の需要はあなたの前にあります – 人々はビットコインを使用したいと思っています。たとえゲームスキンを購入したり、ビデオクリエイターに報酬を与えたりしても、10分間待つことを嫌がります。

2。稲妻ネットワーク：両刃の剣

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すが、Lightningネットワークはその隣に構築された有料の高速チャネルです。そのコアコンセプトは、メインネットワークのスループット制限の実用的な妥協です。オンチェーントランザクションが速度ボトルネックに直面しているため、システムはチェーン上のすべてのトランザクションを記録することを主張しませんが、ユーザーは高周波トランザクションのために専用の「支払いチャネル」を開くことができ、チャネルが閉じられているときにブロックチェーンの最終状態のみを和解することができます。これは、各食事の後に請求書を譲渡するのではなく、数回の旅行の後に請求書の支払いを交代し、チェックアウトする友人に似ています。Lightningネットワークは、本質的には何千ものそのような支払いチャネルから織り込まれたネットワークです。

しかし、この一見エレガントなシステムは、多くの現実的な課題に直面しています。まず、チャネル設定のしきい値は非常に高いです。ユーザーはチャネルを確立するために事前に資金をロックする必要があります。つまり、誰とでも取引するために事前に専用の接続を確立する必要があります。 2つ目は複雑なルーティングの問題です。ユーザーAとユーザーBの間に直接チャネルが不足している場合、A-C-Bのような間接的なルートがある場合でも、中間チャネルが資金が不十分である場合、またはノードが利用できない場合でも、トランザクションが失敗する可能性があります。より深刻なことは、セキュリティリスクがあることです。ユーザーは、通常のユーザーに非現実的な運用要件を置くチャネルを閉じるときに、カウンターパーティが期限切れのトランザクションをチートしてチートするのを防ぐためにオンラインにとどまる必要があります。

Lightning Networkは長年にわたってオンラインでしたが、これらの構造的な問題は現実の世界での使用を制限しています。パブリックデータによると、ロックされたLightningネットワークの総額はまだ約1億ドルであることがわかります。これは、ビットコインの兆ドルの時価総額と比較して些細な数です。これは、業界全体の考え方を引き起こしました。これらのボトルネックを突破するために、より良いオフチェーン支払いプロトコルを構築することは可能ですか？

4月15日のChainCatcherによると、HSBCは公式のプレスリリースで、Bitcoin Thunderboltが過去10年間でビットコインにとって最も重要な技術的アップグレードを表していることを明らかにしました。Thunderboltは「Lightning Network 2.0」と見なすことができますが、アップグレードであるだけでなく、ビットコインオフチェーン相互作用パラダイムの基本的な再設計でもあります。

3. Thunderboltプロトコルとは何ですか？

Bitcoin Thunderboltは、ビットコインの下部に直接構築されたソフトフォークアップグレードです。レイヤー2つの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はビットコインメインネットにプロトコルレベルの変更を導入し、基本的にスケーラビリティ、トランザクションパフォーマンス、プログラマ性を向上させました。

パフォーマンスレイヤー：NubitはUTXOバンドリングテクノロジーを使用して、ビットコインの従来のトランザクションモデルを大幅に最適化します。Bitcoinの現在の設計は、各UTXOを個別に処理し、スループットを制限することですが、UTXOバンドルテクノロジーは複数のUTXOを同時処理のために集約できます。このトランザクションデータ圧縮テクノロジーは、オンチェーンセキュリティに影響を与えることなく、処理速度を10倍近く向上させることができます。

プログラマ性：ThunderboltはOP_CATオペコードを再導入して拡張します – 元々以前のビットコインバージョンに存在していましたが、後に削除されました。OP_CATを使用すると、開発者がより高度なスクリプトロジックを構築し、サイドチェーン、ロールアップ、またはクロスチェーンブリッジに依存することなく、ビットコインの基本層に分散型アプリケーション（DAPP）を直接展開できます。

資産プロトコル層：Nubitは、Goldinalsと呼ばれる統一されたトークン標準も導入しました。これは、ゼロ知識の証明と州のコミットメントに基づいています。このフレームワークは、外部の信頼や複雑なブリッジングに依存することなく、ネイティブのビットコイントークンの発行と検証をサポートしています。オンチェーン自動マーケットメーカー（BITMM）を介して、BRC-20、ルーン、および序数などの断片化されたプロトコルを統合するため、ビットコインエコシステム内の信頼できない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、または橋を通る資産包装などの従来の拡張方法とは異なり、ヌービットは「ネイティブメインネット拡張」パスに従います。分散化されたアイデンティティと資格情報のために、Bitvisaなどのソリューションを統合します。トランザクション圧縮、スマートコントラクトのアクティベーション、またはオンチェーントランザクションであろうと、すべての機能は、ネイティブBTCを使用してビットコインメインネットワークで直接実行されます。

3.1コアメカニズム分析

「ビットコインの元のプロトコルのステートレス検証済みの実行レイヤー」（参照1）に基づいて、ビットコインサンダーボルトはライトニングネットワークに似ており、ビットコインメインネットワークの長い確認時間の問題を解決することを目指しています。どちらもコストの高速化と削減に取り組んでいますが、デザイン哲学には大きな違いがあります。

• Lightning Networkは支払いチャネルに集中しており、ピアツーピアトランザクションのみに最適化されています。プログラマ性がなく、複雑なチャネルのセットアップとメンテナンスが含まれ、スケーラビリティが限られています。

• Nubitによって開発された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可能にする、チューリング複雑な運用を可能にするプログラム可能なオフチェーンプロトコルを提供します。

重要な革新：

調整可能なマルチパーティ署名
ビットコインの署名が2つの部分に分割されていることを想像してください。アリスは半分を保持し、委員会は残りの半分を保持します。資金が譲渡されるたびに、両当事者は「キー調整」を追加します – 新しい受信者のみが知っている – 直接通信なしで完全な署名をオフラインで再構築できるようにします。

非同期委員会元帳：
一連のノード（たとえば、4N+1）は、所有権のコンセンサスを維持します。一部のノードが失敗したとしても、ほとんどのノードがオンラインである限り、システムは依然として正常に動作します。これらのノードは資金自体を転送することはできません。所有権に署名して記録するだけで、分散化とセキュリティを維持します。

原子交換に基づく最終決定
オンチェーン償還には、3つの原子ステップが含まれます。

1。アリスと委員会は、元のUTXOを費やして資金を委員会に譲渡します。

2。委員会は、Zenniと委員会だけがアクセスできる合同金庫に同じ量の資金をロックします。

3. Zenniは、新しい2部構成の署名を使用して償還を完了します。
このプロセスは、どちらの当事者もプロセスをだましたり放棄したりすることができないことを保証します。

3.2 Thunderboltのプロトコル設計と技術的なハイライト

• 非操作性再帰署名代表者：
  Thunderboltは、調整可能なSchnorrしきい値の署名を使用して、複数のラウンドのメッセージングを排除します。各送信には、キー調整された署名のみが必要であり、コミュニケーションとアップタイムの要件を大幅に削減します。

• ホップごとに新しいロックを使用します

• 各送信は、新しいキーベースの署名を導入します。古いキーは失敗し、署名の再利用を防ぎ、セキュリティを強化します。

• シングルチェーン追跡
  唯一のチェーン操作は初期ロックです。後続のすべての転送はオフチェーンで行われ、最終的なオンチェーン償還はトランザクションの終わりにのみ実施されます。Lightning Networkの頻繁なチャネル動作と比較して、Thunderboltは効率を向上させるだけでなく、プライバシーを改善します。

• オフラインの弾力性
  アリスまたはゼンニがオフラインであっても、委員会は、時間のロックまたは強制閉鎖なしで、償還または転送を処理し続けることができます。

• 機械検証によるセキュリティの正式な検証
  各重要なプロトコルステップは、タマリンプーバーを使用して正式に検証され、理論的なコミットメントだけでなく、数学的検証を安全に保証することを保証します。

Thunderboltは、地方分権化の中核原理を維持しながら、ビットコインが高スループット、プログラム可能、および信頼を最小化するオフチェーンの相互作用をどのようにサポートするかの基本的な再考を表しています。

4. Thunderboltは既存のLightning Network Solutionsとどのように違いますか？

次に、Thunderboltをボルトプロトコル、Breez SDK、Phoenixなどの既存のソリューションと比較して、導入する特定の改善を確認しましょう。

重要な違い：

Thunderboltは、主にセキュリティと理論的な健全性の観点から際立っています。これは、次の利点を主張できる数少ないソリューションの1つです。

• そのプロトコル設計は、セキュリティが実証されています。

• 悪意のあるユーザーは、一方的に利点や価値を得ることができません。

しかし、それはまた明らかな欠点を持っています：

• 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です。これは、通常のウォレットユーザーが採用するのが難しいです。

• MainChainの互換性の制限：Bitcoinのスクリプト言語は非常に限られています。Thunderboltは、これらの制限を突破する必要があり、実装の複雑さが増します。

• 生態系のサポートの欠如：多数の財布とノードサポートを備えたボルトとは異なり、ThunderboltはまだR＆Dの初期段階にあります。

5. Thunderboltの潜在的な影響：BTCFIの触媒？

ThunderboltはBTCFIにとって最良のソリューションですか？大胆で賢明な見方は次のとおりです。

Thunderboltは理論的にはBTCFIの最良のソリューションですが、実際には、イーサリアムのオリジナル2.0ホワイトペーパー：先見の明がありますが、大量生産の展開の準備ができていないなど、アルファステージにまだあります。現在の観察に基づいて、Thunderboltの開発は3つの潜在的なパスに従うことがあります。

1。ロールアップレイヤー統合：ビットコインlayer2のdefiエンジン

ビットコイン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、BitVM、Nomic、Bobなどのビットコインレイヤー2ソリューションのモジュラーオフチェーン実行層に進化します。ビットコインロールアップに組み込まれたプログラム可能な契約エンジンと考えてください。

例：

• ボブは、ネイティブBTCトランザクションのThunderboltの支払いチャネルを統合する場合があります。

• RGBエコシステムは、Thunderboltの状態管理ロジックを採用できます。

• BITVMは高度なロジックをサポートし、Thunderboltをスマートコントラクト標準として使用できます。

• Babylon、Bitlayer、および同様のシステムは、Thunderboltをオフチェーン契約実行モジュールとして埋め込むことができます。

2。独立した並列エコシステムを構築します

Thunderboltは、Lightning Networkの足跡をたどり、ノード、オペレーター、アグリゲーター、さらにはThunderbolt-LSP（流動性サービスプロバイダー）など、独自のインフラストラクチャを開発できます。ヌービットと初期のビットコインマイナーによってサポートされているソフトフォークスキーム（UutxoバンドリングとOP_CAT）は、ThunderboltをBRC-20、Runes、ordinalsなどのプロトコル資産をネイティブにサポートしています。

この場合、Thunderboltは、次の特性を備えた成熟した生態系に発展できます。

• サンダーボルトウォレット（フェニックスに似ています）

• Thunderboltノード（チャネル操作用のライトノード）

• Thunderbolt Dex（チェーン注文マッチング）

• Thunderbolt amm（オフチェーン流動性プール）

3。よりシンプルなソリューションに置き換えられました

Thunderboltの未来は不確かです。最終的には、よりシンプルまたはより効率的な代替品に置き換えることができます。

• BITVMは、よりスケーラブルな契約実行モデルを提供できます。

• クロスチェーンZKテクノロジーは、他のチェーンで完全に信頼できるBTC展開を可能にする場合があります。

• 新しいネイティブビットコインプロトコルは、支払い、貸付、契約をシームレスなシステムに統合できます。

本当の影響：鎖外鎖の複合性

Thunderboltの最大のブレークスルーは、支払いだけでなく、ビットコイン資産のオフチェーンの複合性の導入でもあります。これは、Ethereumの定義ブームにとって重要な概念です。Ethereumの成功は、統合された開発スタック、Solidity、Hardhat、Ethers.js、Metamaskによるものです。Thunderboltは、ビットコインにも同様の根拠を提供することができます。

そのコアイノベーション – OP_CATとUTXOバンドリング – は特にエキサイティングです。

• OP_CATは、ビットコインのネイティブプログラマ性を初めて実現します。

• UTXOバンドルは、トランザクションデータを圧縮して、イーサリアムの概要と同様に、オンチェーンスループットを強化します。

一緒に、これらの進歩は、ビットコインエコシステムプロトコルを統合し、BITMMを介して信頼のない資産交換を実装するというビジョンを促進します。それでも、Thunderboltは、すぐに使用できる開発者スタックよりも「強力な数学用紙」に近づいています。