ライトニングネットワークの再考：ビットコインのスケーリングの夢を全力で実現する

原文タイトル：《Rethinking Lightning》

原著者：benthecarman

編訳：BTCStudy

ここ数ヶ月、ビットコインコミュニティはライトニングネットワークに対してますます飽きてきていると感じています。正直なところ、これは完全に理解できます。2017年、私たちが得た約束は、これは分散型の決済ネットワークであり、常に安価な決済を提供し、誰もが自分のノードを運営できるというものでした。 今日、ライトニングネットワークの一般ユーザーは実際にはライトニングネットワークを使用しておらず、彼らは単にホスティングされたウォレットを使用しています。そして、ライトニングノードを運営している少数のユーザーは、しばしばそれが重荷であることに気づきます。私たちMutiny Walletの仲間は、軽量な自己保管ウォレットを開発することを試みることでこの状況を変えようとしており、私は私たちがこの夢をうまく実現できたと考えています。この記事では、これらの問題を分析し、ライトニングネットワークを理解する新しい視点を提案し、それがビットコインの未来に何を意味するのかを論じます。

ライトニングネットワークのユーザーエクスペリエンスの課題の中で最初で最も困難なものは、チャネルの流動性です。（訳注：これは、ユーザーが残高だけでなく、受取限度額も持っていることを意味します。）今日、ライトニングネットワーク以外の決済システムにはこのような問題は存在しないため、多くのユーザーが混乱することがよくあります。さらに悪いことに、この問題を解決するための実用的なコツはありません。Muun Walletは「オンチェーンウォレット + サブマリンスワップ」のモデルを使用してこのチャネル流動性の問題を回避していますが、この解決策は通常は非常にうまく機能しますが、手数料が上がった日には、すべてのユーザーがそれが本当のライトニングウォレットではないことに気づきます。（訳注：このモデルでは、ユーザーは誰ともチャネルを作成せず、オンチェーン資金とオフチェーン資金のスワップを通じてライトニング決済を実現します。ユーザーがライトニング決済を開始するたびに、オンチェーン取引を行う必要があります。したがって、ユーザーの決済コストはネットワーク手数料率に連動しており、料金が上昇するとそれが明らかになります。）より良い解決策はJIT流動性であり、私たちのMutinyのアプローチやチャネルの結合技術（Phoenixがすでに実現しています）です。（訳注：「JIT」は「Just in time」の略で、「必要なときに取得する」という意味であり、受取限度を超える決済が到着すると新しいチャネルが作成され、ユーザーが十分な受取限度を得ることができます。）これらの解決策は部分的に流動性の問題を抽象化しますが、まだ不十分で、私たちはしばしばユーザーがカスタマーサポートチャンネルで、なぜ特定の決済には手数料がかかり、他の決済にはかからないのかと質問するのを目にします。事実として、チャネルの流動性はほとんどのエンドユーザーにとって利用可能なユーザーエクスペリエンスではありません。

ライトニングネットワークのもう一つの主要な痛点はオフライン受取の問題です。根本的に、あなたはオンラインでなければならず、あなたのプライベートキーを使用して決済を署名し、請求する必要があります。技術的には、この問題を解決するための進行中の規格提案があります（本質的には、ユーザーがいつオンラインになって受取をすべきかを通知するシステムを作成することです）が、根本的な問題を解決するわけではなく、依然として制限があります。この問題を解決するための試みもいくつかあり、最も有名なのはZeus Payのライトニングアドレスです。本質的には、これはスタックされた決済を作成し、受取人がオンラインになるのを待つだけで、これにより無数の問題が生じ、人々はMutinyがユーザーに対して支払いを禁止することを余儀なくされました。なぜなら、これが多くの強制的なチャネル閉鎖イベントを引き起こしたからです。これは難題です。なぜなら、他のすべてのビットコイン/暗号通貨エコシステムの動作モデルは、ユーザーがアドレスをコピー＆ペーストするだけで、いつでもそのアドレスに支払うことができ、友人にウォレットを開くことを思い出させる警告がないからです。ライトニングアドレスのようなものは、最初からネットワークサーバーが必要で、請求書を取得することを可能にします。

私は、チャネル流動性の問題とオフライン受取の問題が、自己保管のライトニングウォレットが普及しない最も顕著な理由であると考えています。ほとんどのユーザーは、これらの2つの問題のいずれかを聞くと「もういいや」と思い、ホスティングされたウォレットを使用することに切り替えます。なぜなら、それは本当に簡単だからです。もし私たちにこの2つの問題だけがあれば、自己保管のライトニングウォレットはまだ良いものであり、もしかしたら人々がライトニングネットワークを使用する主流の方法にはならないかもしれませんが、ユーザーエクスペリエンスを十分に良くして、多くの人々が自己主権の方法でライトニングネットワークを使用できるようにすることができます。しかし、表面的な問題の背後にはもっと多くの問題があります。

チャネル流動性は問題ですが、欺瞞的でもあります。あなたが10万サトシの受取限度を持っているとき、あなたは最大で10万サトシの支払いを受け取れると思うかもしれませんが、実際にはそうではなく、しばしば何も受け取れません。これはオンチェーン手数料のためです。ライトニングチャネルでは、支払いが行われるたびに、新しい事前署名取引を作成する必要があり、この取引は処理中（未完了）の各支払いのために出力を設定する必要があります。これらの出力は取引のサイズに影響を与え、そのため手数料を提供する必要があります。ネットワーク手数料率が高くなるほど、あなたの流動性は減少します（手数料に割り当てられます）。私たちがMutinyの強制的なチャネル閉鎖の問題の大部分を解決したとき、この問題は最も多くのカスタマーサポートリクエストの原因となりました。たとえあなたがすべてを正しく行い、流動性を理解し、支払いのために十分な流動性を準備していても、支払いは依然として成功しない可能性があります。なぜなら、オンチェーン手数料が高すぎるからです。これは常に失望をもたらします。なぜなら、ライトニングネットワークの全ての意味は、あなたがオンチェーン手数料を支払う必要がないことではないですか？ 基本的に、現在のすべてのライトニングチャネルは、オンチェーン手数料率が十分に高くなると無用のものになり得ます。なぜなら、1回の支払いに必要な準備金が多すぎるからです。明らかにこれは誇張ですが、私が言いたいことは明確です：オンチェーン手数料はチャネルの開閉コストに影響を与えるだけでなく、たとえあなたが勤勉なノードオペレーターであっても、手数料率が低いときにのみチャネルを開くことができるだけでは不十分です。あなたのチャネルは十分に大きくなければなりません。将来的に、オンチェーン手数料率のどのレベルでも、あなたのすべてのHTLC支払いのためにオンチェーン手数料を支払うのに十分な大きさでなければなりません。オンチェーン手数料が上昇するにつれて、この問題はますます深刻になるだけです。

この保証金問題を解決するために提案された解決策は「アンカーチャネル」、「トランザクションバンドル転送」、「ワンタイムアンカー」などです。これらのアイデアには価値があり、良いものですが、ある程度は問題を覆い隠すだけです。これらは確かに手数料の保証金を非常に低く、場合によってはゼロにすることができますが、そのトレードオフは、強制的にチャネルを閉じる操作に手数料を追加するために使用できるオンチェーン資金を持っている必要があるということです。そうしないと、取引はブロック確認を受けることができません。（訳注：ここでの解決策の核心は「CPFP」であり、高手数料のサブトランザクションを使用して親トランザクションの魅力を高めることです。したがって、親トランザクション、ここではチャネルのコミットメントトランザクションは、手数料を準備する必要がなく、資金占有の問題もありません。しかし、著者が述べたようにトレードオフがあります。）これは再び自己保管ウォレットユーザーの使用体験を破壊します。なぜなら、彼らはライトニングネットワーク資金の外にオンチェーン資金を保持する必要があるからです。そうしないと、手数料を追加できません。そして、準備する必要があるオンチェーン資金の規模は依然としてオンチェーン手数料率に動的に依存します。この問題を解決する方法には、他の人に手数料を追加してもらうことが含まれますが、これは信頼できる第三者を導入することになるため、理想的ではありません。

私たちがライトニングノードが行う必要があるすべてのトレードオフ、特に高手数料環境がそれに与える影響を列挙するとき、私は考えずにはいられません。私たちは一体何をしているのでしょうか？私たちの進む道は間違っているのでしょうか？ライトニングネットワークは依然として非常に強力な決済プロトコルですが、その限界はスケールを拡大する必要があることです。基本的に、私が挙げたすべての問題は、大きなライトニングノードを持っていると消え去ります------あなたは大量の流動性と高い稼働時間を持っています。私たちはこれを最適化すべきです。市場は私たちに教育を続けてきました。何年も経って、90％以上のライトニングユーザーがホスティングされたウォレットを使用しているのは、スケールを拡大する上でそれがより良いからです。では、私たちはどのようにしてホスティングされたウォレットを使用せずに大規模なライトニングノードを利用できるのでしょうか？

残念ながら、既存の大規模なライトニングネットワークインフラストラクチャと自己保管ソリューションを組み合わせても、依然として力不足です。 現時点でこれを実現する唯一の真の方法は、前述のMuun Walletですが、これは本当に問題を解決するわけではありません。なぜなら、すべてがオンチェーン取引に過ぎないからです。しかし、Muunは幾つかのことを正しく行いました。ライトニングネットワークへのより簡単なプロトコルインターフェースの設計は天才的なアイデアであり、私たちに二つの世界の最良のものを提供しました。私たちは迅速かつ安価な決済を開始し、その大男がライトニングノードを運営することで手数料を受け取ることができます。最近立ち上げられたAqua Walletも本質的にはMuun Walletであり、ただLiquid上にあるだけですが、これは良い妥協策ですが、根本的な問題を解決するものではありません。

私たちが前進する前に、私たちが解決しようとしている問題を分析するために一歩後退する必要があります。ビットコインには根本的なスケーリング制限があります：そのブロックサイズです。もし無限のブロックサイズを持つことができれば、私たちはLayer 2ソリューションを必要としません。なぜなら、私たちは単にオンチェーン決済を行えばよいからです。しかし、私たちは現実の世界に生きており、1MBのブロックサイズ制限があり、これがオンチェーンで確認できる取引の数を制限しています。ライトニングネットワークはビットコインに対する大きな向上であり、私たちはすべての取引をオンチェーンに公開する必要がなく、単にチャネルを開くことでほぼ無限の決済を開始できるのです。では、なぜライトニングネットワークは一刀両断できないのでしょうか？それは、ライトニングネットワークが決済をオフチェーンに移すことを可能にしますが、すべての権利をオフチェーンに移すことはできないからです。根本的に、ライトニングネットワークは依然として、最終的には、あるUTXOが特定のユーザーに帰属することに依存しています。したがって、オンチェーンのすべての取引が特定のライトニングチャネルに属していても、私たちは制限にぶつかります------自分のチャネルを持つことができる人の数は最終的に限られています。私たちが必要としているのは、utxoの所有権を拡張し、ライトニングネットワークと相互作用できる別のLayer 2です。これにより、決済容量を拡大しながら、所有権の容量も拡大する方法が得られます。

では、私たちはどのように所有権の容量を拡大するのでしょうか？簡単に言えば、今日の答えはホスティング（custody）です。純粋なホスティングプロバイダー（例えばWallet of Satoshi）やグレーゾーンにあるもの（例えばfedimintやLiquid）など、今日私たちが使用できる唯一の方法はホスティングまたはアライアンスブリッジです。ビットコイン上で、UTXOの所有権を複数の当事者に委任する唯一の方法はマルチシグですが、これは、相互作用を希望するすべてのユーザーがオンラインである必要があります。そして、この道を進むと、最終的にはライトニングネットワークを再発明することになります。

では、私たちは失敗する運命にあるのでしょうか？自己主権の方法でビットコインを拡張する方法はないのでしょうか？幸運なことに、答えは否定的です。しかし、私たちはいくつかのソフトフォークが必要です。制限条項（covenant）は所有権の容量を拡大する方法です。多くの制限条項の提案がありますが、根本的には、あなたがビットコインアドレスを持つことができ、その資金がどこに使われるか、どのように使われるかを制限する方法を追加することを提案しています。これは奇妙に思えるかもしれませんが、今日のビットコインにはすでにこのようなものがあります。OP_CTLV（CheckLockTimeVerify）は2016年のソフトフォークで有効化され、特定のロックタイム値を持つ取引を使用してビットコインアドレスの資金を消費することを許可します。したがって、これはUTXOを消費できる時間を制御することを可能にします。現在の制限条項の提案は、UTXOを消費できる場所を制御できるようにすることです。このシンプルな要素があれば、所有権の容量を拡大するためのさまざまなプロトコルを開発できます。

しかし、未来は暗くありません。制限条項がなくても、私たちはビットコインを拡張することができます。ただし、理想的な方法ではありません。私たちMutinyでは、ウォレット内でfedimintを実現するために全力を尽くしています。私個人（および私たちのチームの他のメンバーも）は、これがビットコインの現在の最良の拡張ソリューションであると考えています。Fedimintは、私たちが動的に一群の人々と所有権を共有できる能力を提供し、ライトニングネットワークと相互作用するためのゲートウェイを提供します。これは現在の技術の下でビットコイン拡張の夢の頂点であり、私たちはそれを実現するために全力を尽くします。