ライトニングネットワーク

ライトニングネットワークとは

ライトニングネットワークは、ブロックチェーン技術を基盤とした仮想通貨の取引を高速化し、手数料を削減するためのオフチェーンプロトコルです。特にビットコインのスケーラビリティ問題を解決する手段として注目されています。

ライトニングネットワークの基本

ライトニングネットワークは、参加者間の双方向ペイメントチャネルを利用した取引を可能にします。基本的な流れは以下の通りです。

1. ペイメントチャネルの開設: まず、参加者はブロックチェーン上に資金をロックするトランザクションを送信し、ペイメントチャネルを開設します。これは、チャネルの基礎となるファンディングトランザクションです。
2. オフチェーン取引: チャネルが開設されると、参加者はブロックチェーンにトランザクションを送信することなく、チャネル内で何度でも資金の移動を行うことができます。これらの取引はライトニングトランザクションと呼ばれ、チャネル内の資金配分を更新します。
3. チャネルの閉鎖: 最後に、参加者はチャネルの閉鎖トランザクションをブロックチェーンに送信します。このトランザクションは、チャネル内の最終的な資金配分を反映します。

ライトニングネットワークは、これらのペイメントチャネルをネットワーク状に接続することで、チャネルを直接持たない参加者同士でも送金が可能になります。

ライトニングネットワークの歴史

ライトニングネットワークの概念は、2015年にJoseph PoonとThaddeus Dryjaによって発表されたホワイトペーパーで初めて提唱されました。その後、複数の団体が実装に取り組み、互換性のある試験的なトランザクションがBitcoin Coreで作成されました。

主な開発団体には、MIT Digital Currency Initiative、Blockstream、Lightning Labs、ACINQなどがあります。これらの団体が開発した実装は、オープンソースで公開されています。

ライトニングネットワークは、2018年頃から急速に普及し始め、ノード数やチャネル数は大幅に増加しました。しかし、DDoS攻撃によるノードの減少や、モバイルウォレットのバグによる削除などの問題も発生しています。

ライトニングネットワークの設計思想

ライトニングネットワークの設計は、ペイメントチャネルの参加者がブロックチェーンにトランザクションを公開することなく、相互に資金を送り合うことを可能にすることに基づいています。これは、不正行為を罰する仕組みによって実現されます。

コミットメントトランザクション

ペイメントチャネルには、参加者双方が持つ「コミットメントトランザクション」と呼ばれるものが存在します。コミットメントトランザクションは、チャネル内の資金配分を反映し、最新の状態に更新されます。コミットメントトランザクションは、実際には非対称的な一対のトランザクションとして構成されています。それぞれのトランザクションは、相手方への支払いと、タイムロックされた払い戻しから成り立っています。

コミットメントトランザクションを更新する際は、現在の状態を無効化するために取消鍵が使われます。これにより、不正な取引を防ぎ、安全にオフチェーンでの取引を実現しています。

ライトニングネットワークの制限

ライトニングネットワークは、その性質上、すべてのユーザーがブロックチェーンを監視する必要があるという制限があります。これは、不正な取引を早期に発見し、対処するために重要です。このため、ユーザーは「監視塔」と呼ばれる外部ノードに監視を委託することがあります。

また、ライトニングネットワークは、2つのノード間の双方向ペイメントチャネルを基本としており、チャネルのどちらかの当事者が停止すると、チャネルはクローズされブロックチェーン上で決済されます。

ライトニングネットワークのルーティング

ライトニングネットワークでは、直接チャネルを持っていないユーザー間でも送金が可能です。このため、ルーティングと呼ばれる経路選択の仕組みが必要です。ホワイトペーパーでは、このルーティングは最終的にはコルレスバンクのネットワークやTier-1 ISPに似たものになると予測されています。

ライトニングネットワークの実装

ライトニングネットワークの実装は、GitHub上で多数公開されています。商用・非商用を問わず、様々な実装が存在し、開発が活発に行われています。

ライトニングネットワークを正常に機能させるためには、ビットコインのSegregated Witness（SegWit）のようなトランザクション展性の修正が必要です。

まとめ

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問題を解決するための有望な技術です。オフチェーンでの高速取引や手数料削減により、マイクロペイメントの普及に貢献すると期待されています。一方で、セキュリティや監視といった課題も存在し、今後のさらなる発展が期待されます。

参考文献

Lightning Network RFC
BOLT (Basis of Lightning Technology) のRFC
dci.mit.edu/lightning-network/
dev.lightning.community
Spotlight
lists.linuxfoundation.org/pipermail/lightning-dev/