閃電ネットワークとは何ですか？ビットコインの第二層スケーリング技術の詳細

ビットコインは最も古く、最も知られている暗号通貨であり、その基本設計は分散化と安全性を保証しています。しかし、ユーザー数と取引需要の増加に伴い、ビットコインのブロックチェーンは取引速度と手数料の面で課題に直面しています。各ブロックのサイズが限られているため、チェーン上で 1 秒あたりに処理できる取引数は制限されています。取引量が膨大な場合、確認時間が長くなり、取引手数料も上昇し、小額の日常的な支払いが非現実的になります。

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これらのボトルネックを克服するために、さまざまなスケーリングソリューションが提案されており、その中でライトニングネットワークは現在最も注目され、採用されているレイヤー 2 技術の 1 つです。これはビットコインの基本プロトコル層を変更するのではなく、その上に追加の層を構築して大量の取引を処理します。ライトニングネットワークの設計目標は、ビットコインのコアの分散化と安全性の特性を犠牲にすることなく、支払い処理能力を大幅に向上させることです。

ライトニングネットワークとは何か

ライトニングネットワークはビットコインのブロックチェーン上に構築された分散型の支払い層です。
これはレイヤー 2 のスケーリングソリューションに分類され、ビットコインの基盤プロトコルを変更することなくその機能を追加します。
ライトニングネットワークは主に迅速で低コストの小額ビットコイン支払いを実現するために使用されます。
ほとんどの取引処理はオフチェーンで行われ、ビットコインのメインチェーンの負担を大幅に軽減します。
これは相互接続された支払いチャネルで構成され、支払いネットワークを形成します。

支払いチャネルとその運用

支払いチャネルはライトニングネットワークの基本構成モジュールです。
2 人のユーザーは 1 つのオンチェーン取引を通じて共同で支払いチャネルを開設し、一定量のビットコインを双方が共同で管理するマルチシグアドレスにロックします。
チャネルが開設されると、双方はチャネル内でほぼ無限回の取引を行うことができ、これらの取引は双方が持つ共有台帳を更新することで行われます。
オフチェーン取引は、双方のデジタル署名を持つ取引コミットメントを交換および検証することで完了し、これらのコミットメントはチャネルの現在の最新の残高配分状態を表します。
チャネルの開設と最終的な閉鎖取引（または争議取引）だけがビットコインのメインチェーンにブロードキャストされ、チェーン上に記録されます。
ユーザーのアリスがボブに支払いをしたい場合、彼らの間に直接のチャネルがないが、彼らがそれぞれキャロルとチャネルを持っている場合、アリスはキャロルを通じてボブに支払いをルーティングできます。これをマルチホップ支払いと呼びます。
全体の支払いネットワークはこれらの相互接続されたチャネルで構成されており、理論的にはネットワーク内の任意の 2 人のユーザーが中間ノードを介して支払いを行うことができます。

ライトニングネットワークの利点

極めて高い取引速度：チャネル内の取引確認速度はほぼ即時で、待機時間を大幅に短縮します。
極めて低い取引コスト：オフチェーン取引自体はほとんど費用がかからず、チャネルの開設と閉鎖にかかるオンチェーン手数料と少量のネットワークルーティング手数料のみが必要です。
強化された取引プライバシー：ライトニングネットワーク上の取引の詳細は公開されたビットコインのブロックチェーンにブロードキャストされず、参加者とルーティングノードのみに可視です。
取引スループットの大幅な向上：ほとんどの取引がオフチェーンで処理されるため、ライトニングネットワークは理論的にビットコインのメインチェーンの能力を超える取引量を処理できます。
新しいユースケースの有効化：低コストと高速度により、ビットコインをマイクロペイメントやフロー支払いに使用することが可能になります。

オンチェーンとライトニングネットワーク取引の比較

オンチェーン取引：各取引はビットコインの公共台帳に永久に記録され、全ネットワークノードによって検証されます。その安全性は最高ですが、ブロック容量に制限され、速度が遅く、手数料の変動が大きいです。
ライトニングネットワーク取引：ほとんどの取引は支払いチャネル内部で発生し、メインチェーンにブロードキャストされません。その速度は速く、手数料は低いです。
最終性：オンチェーン取引は一度十分に確認されると非常に強い最終性を持ちます。ライトニングネットワーク取引はチャネルが閉じられ、オンチェーンに記録されると最終性を得ます。
セキュリティメカニズム：オンチェーン取引は作業証明とネットワークコンセンサスに依存します。ライトニングネットワークはビットコインのスマートコントラクト（時間ロック、HTLC など）とオンチェーンの強制ルールに依存してオフチェーン取引の安全性を保証し、一方の不正行為を防ぎます。
ネットワークへの影響：オンチェーン取引はブロックスペースとネットワーク帯域幅を占有します。ライトニングネットワーク取引はメインチェーンリソースの占有を大幅に減少させます。

以上がライトニングネットワークとは何か？ビットコインのレイヤー 2 スケーリング技術の詳細内容です。