Thunderboltから出発し、ビットコインのライトニングネットワークの設計論理を再考する

2025-04-23 10:58:55

サンダーボルトプロトコルはソフトフォーク形式でオフチェーンのインタラクションロジックを再構築し、UTXOバンドリングとOP_CATを導入してスケーラビリティとプログラム可能性を向上させ、BTCFiによりネイティブでコンポーザブルなインフラストラクチャパラダイムをもたらします。

執筆：YBBキャピタルリサーチャー Ac-Core

一、なぜビットコインではコーヒーが買えないのか？

ビットコインについて話すと、多くの人が最初に思い浮かべるのは、「非中央集権」や「改ざん不能」といった特性です。しかし、実際にそれを使ってコーヒーを買おうとすると、すぐに困った問題に直面します：取引の確認時間がコーヒーを待つよりも長く、場合によっては手数料がコーヒーよりも高くなることさえあります。ビットコイン上の資産は今でも「動かざること山の如し」であり、主にHODLに頼っていて、ローンを組むことも、組み合わせることも、相互運用することもできません。

ビットコインのScriptのスクリプト構造は極めて保守的であり、大多数のオフチェーン相互作用のシナリオを制限しています。その設計の初衷は、毎秒何千もの支払いを処理するためではありません。しかし、現実のニーズは目の前にあります——みんなビットコインを使いたいのです、たとえそれがゲームのスキンを買う、動画を見てチップを渡すだけであっても、10分待ちたくはありません。

二、ライトニングネットワーク：二律背反の剣

出典:コインテレグラフ

ビットコインのメインチェーンは高速道路のようなもので、ライトニングネットワークはその横に建設された有料の高速通路のようなものです。その核心理念はメインチェーンの取引効率に対する妥協から生まれました：オンチェーン取引には速度のボトルネックが存在するため、すべての取引をチェーンに記録することにこだわらず、ユーザー間の専用「支払いチャンネル」を構築して高頻度の記帳を実現し、最終的にチャンネルを閉じる際の資金状態のみをブロックチェーンに同期させます。このモデルは、友人同士が毎週交代で食事を奢る清算方法に似ています——人々は毎回の食事後に即座に銀行振込を行うのではなく、10回の消費を累積してから一度に清算します。ライトニングネットワークは本質的に、このような数万の支払いチャンネルで編成された取引ネットワークです。

しかし、この一見独創的なシステムの実用化には、複数のジレンマがあります。 1つ目は、チャネル構築の敷居が高いことで、ユーザーは取引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るため、任意のオブジェクトと取引する場合は、事前に専用のチャネル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、ユーザーAとBにダイレクトチャネルがない場合、A-C-Bからの間接パスがあっても、中間チャネルが不十分であったり、パスノードが利用できなかったりすると、トランザクションは失敗します。さらに深刻なのはセキュリティリスクで、チャネルが不正のために閉鎖された場合、取引相手が期限切れのトランザクションを送信するのを防ぐために、ユーザーはオンラインを維持する必要があり、一般ユーザーの機器の運用および保守能力に非現実的な要件が課せられます。

ライトニングネットワークは稼働して数年が経過しましたが、これらの構造的欠陥により、実際のアプリケーションは常にボトルネックを突破することが難しい状況です。公開データによると、現在のライトニングネットワーク全体の資金ロック量は約1億ドルにとどまり、ビットコインシステムの兆ドル規模の時価総額に対して、そのエコシステムの地位はほぼ周辺化されています。このことは、業界に深い思考を促します：私たちは現状の困難を打破するために、より洗練されたオフチェーン決済プロトコルを構築することができるのでしょうか？

チェーンキャッチャーの4月15日の報道によると、HSBCは公式のニュースリリースで、Bitcoin Thunderboltが10年で最も画期的なビットコインの技術アップグレードであることを明らかにしました。Thunderbolt全体の観察は「ライトニングネットワーク2.0」に近いですが、それは単なるアップグレードではなく、オフチェーンビットコインインタラクションパラダイムの再構築に近いものです。

三、Thunderbolt プロトコルとは

出典: Nubit | ビットコインサンダーボルト

Bitcoin Thunderboltは、Bitcoinの基盤層に基づくソフトフォークのアップグレード方法であり、第二層ネットワークやクロスチェーンブリッジの妥協案に依存するのではなく、直接Bitcoinメインチェーンのプロトコルレベルで変更を行うことで、Bitcoinのプログラム可能性、取引性能、拡張性を根本的に向上させます。

性能の観点から見ると、NubitはUTXO（未使用トランザクション出力）バンドリング技術を利用して、ビットコインの従来の取引処理モデルに対して顕著な最適化を実現しました。従来のビットコインネットワークは単一のUTXOモデルを採用しているため、取引速度とスループットが明らかに制限されています。UTXOバンドリングは複数のUTXOをまとめて処理することを可能にし、取引データ量を圧縮することに相当します。そのため、安全性を犠牲にすることなく、取引速度を約10倍向上させました。

プログラマビリティの面では、ビットコイン Thunderbolt は OP_CAT opcode (もともとはビットコインの以前のバージョンに存在し、後に削除されました) を再導入して拡張することでこれを実現しています。 OP_CATを使用すると、データを連結できるため、開発者はより複雑なスクリプトロジックを構築して、ビットコインメインチェーンにスマートコントラクトを直接実装できます。このアップグレードの最も直接的な利点は、開発者がサイドチェーン、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、ネイティブのビットコインネットワークに分散型アプリケーション(dApps)を展開できることです。

アセットプロトコルの統合レベルでは、NubitはGoldinalsと呼ばれる統一標準を提唱し、実装しています。 Goldinalsは、ゼロ知識証明と州のコミットメントに基づく資産発行フレームワークを提供します。簡単に言えば、これは一連の「ビットコインネイティブ」トークン標準であり、外部の信頼機関に依存せず、オンチェーンの各トークンの存在と状態を検証するために複雑なクロスチェーンブリッジを必要としません。ビットコイン上で動作するBitMMのオンチェーン自動マーケットメーカーは、BRC-20、ルーン文字、序数などの断片化されたプロトコル資産を統合します。 Nubitは、トラストレスな取引においても重要なブレークスルーを遂げました。 BitMM(ビットコインメッセージマーケット)システムを立ち上げ、ユーザーはビットコインチェーン上でトラストレスなトランザクションマッチングと情報検証を行うことができます。

従来のスケーリングアプローチ（例えば、サイドチェーン、Plasma、Rollup、またはブリッジ包装トークン）とは異なり、Nubitは「メインチェーンネイティブのスケーリング」パスを採用しています。BitVisaは、分散型のアイデンティティと証明システムを提供します。取引の圧縮、スマートコントラクトのサポート、資産標準の統合、そしてオンチェーン取引のマッチングはいずれもビットコインのメインチェーン上で直接実行されます。使用されるのはネイティブBTCであり、クロスチェーンマッピングトークンではありません。

3.1 コアメカニズムの分析

このセクションの内容は、記事「ビットコイン上のメタプロトコルのステートレスで検証可能な実行レイヤー」(参照リンク1を参照)に従って説明されていますが、私の個人的な理解では、ビットコインのメインチェーンでのトランザクション確認が遅いという問題を解決するために、ビットコインサンダーボルト(サンダーボルト(サンダーボルト)とビットコインライトニング(ライトニングネットワーク)(ライトニングネットワーク)の両方が提案されています。主な目標は、効率を向上させ、コストを削減することです。この 2 つの違いは次のとおりです。

Lightning Network の設計は「支払いチャネル」に偏っています —— それは送金支払いにのみ使用され、スマートコントラクトや複雑なロジックをサポートせず、構築と維持の敷居が高く、大規模な普及には不利です。
ThunderboltはNubitによって提供され、プログラム可能なオフチェーンプロトコルを提供し、チューリング完全な操作をサポートし、より複雑な状態資産、流動性プロトコルおよび金融アプリケーションを構築できる。

柔軟に調整可能なマルチシグネチャ

ビットコインの「署名」を半分に分けることを想像してみてください：一方はアリスの手元に、もう一方は委員会の手元にあります。新しいユーザーに送るたびに、アリスと委員会はそれぞれ自分の半分の署名に「小さな秘密」を追加します——この秘密を知っているのは受取人の新しいユーザーだけです。受取人は自分が知っている小さな秘密を使って、二つの半分を「つなぎ合わせ」、完全な署名を得ることができ、アリスと委員会がオンラインで対話する必要はありません。

非同期フォールトトレラント委員会台帳

「サービスグループ」と呼ばれる複数のノード（例えば4n+1）が帳簿を管理し、誰が現在の所有者であるかを互いに確認します。少数のノードが故障しても、大多数がオンラインであれば、帳簿は正常に運営されます。これらのノードは「署名を手伝う」ことと「記帳」しかできず、資金を勝手に動かすことはできないため、安全性と分散化が保証されています。

原子交換式ファイナライズ

本当にオンチェーンでこのお金を使う必要があるとき、まずは三つのステップ「原子スワップ」を経ます：1.Alice+委員会が元のロックされた出力を使い、資金を一時的に委員会に渡します；2.委員会が同等の金額を「Zenniと委員会」だけが使える金庫にロックします；3.最後にZenniが二段階署名を使って金庫の中のお金を持ち去ります。こうすることで、Zenniや委員会のどちらも逃げることができず、オフチェーンの再構成とオンチェーンの償還が一気に行われることが保証されます。

3.2 サンダーボルトのプロトコル設計と重要な革新

· 非インタラクティブで再帰的な署名委任

再調整可能な（Tweakable）閾値Schnorr署名構造を設計しました。従来のペイメントチャネルでは、往復で何回もメッセージを送る必要がありますが、Thunderboltは「小さな秘密を含む署名を一度送信するだけ」で完了し、オンライン要求も大幅に減少します。

· 毎回の転送で「新しいロック」を交換する

各ジャンプ移動の際に、アリスと委員会は新しい小さな秘密で署名を更新し、古い「鍵」は完全に無効になります。これにより、以前の誰も新しい署名を取得できず、古い署名の再利用を防ぎます。

· チェーン上に一度だけ痕跡を残す

開始時に一度「ロック」をオンチェーンで行い、その後のすべての変更はオフチェーンで完了し、最後にこのお金をオンチェーンで使う。ライトニングネットワークがチャネルを頻繁に開閉するのに対し、Thunderboltのオンチェーン操作は少なく、プライバシーも向上している。

· オフラインでもお金を失わない

たとえアリスやゼンニがオフラインでも、委員会の大多数がオンラインであれば、いつでも移転や償還を完了でき、タイムロックの期限切れや敵の悪意あるチャネルの閉鎖を心配する必要はありません。

· 本物の「マシン証明」セキュリティ

プロトコルのすべての重要なステップは、Tamarin Proverを使用して「形式的検証」を行いました。つまり、これらのセキュリティ保証は単なる口先だけのものではなく、自動化ツールで何度も検証されたものです。

四、Thunderboltは既存のライトニングネットワークソリューションと何が違うのか？

Thunderbolt と既存のソリューション（例えば BOLT プロトコル、Breez SDK、Phoenix）との比較を見て、どのような改善が行われたのかを見てみましょう。

Thunderbolt の既存のライトニングネットワークソリューションとの違い：

私たちは、Thunderbolt の主な利点が「セキュリティ」と「理論的完全性」にあることを確認できます。それは、実現できる数少ないものの一つです：

プロトコルの設計は安全であることが証明される可能性があります
悪意のあるユーザーは、いかなる状況下でも一方的に利益を得ることはできません。

但それの欠点も明らかです：

デプロイが複雑：Thunderboltを使用する必要があり、現在は完全なプロトコルスタックを実行する必要があるため、一般のウォレットユーザーには扱いが難しい。
メインチェーンの互換性：ビットコインのメインチェーンのスクリプト言語はあまりにも簡素で、Thunderbolt は機能を実現するために巧妙な回り道をしなければならず、実現の難易度が増しています。
エコシステムのサポートがまだ不足している：BOLTのように多くのウォレットやノードのサポートがないのに対し、Thunderboltは現在「初期研究段階」にあります。

5. サンダーボルトの潜在的な影響:BTCFiの触媒?

出典:自家製

では、ThunderboltはBTCFiの最適解なのでしょうか？思い切った見解を提示してみましょう：

Thunderboltは現在BTCFi理論上最適な解法ですが、実際には「Alpha段階」にあり、言い換えれば、それはビットコインの世界の「イーサリアム2.0ホワイトペーパー」のようなもので、先見の明に満ちているが「エンジニアリングシステムレベル」の実装にはまだ至っていません。現段階の観察から、個人的にはThunderboltの可能な発展ルートが3つあると考えています：

Rollup化された統合：ビットコイン側のDeFiエンジンとして

ビットコインのメインチェーン自体はスケーラビリティが不足しており、Thunderbolt は最終的にあるビットコインの L2（例えば、BitVM、Nomic、BOB）上のオフチェーンモジュールになるかもしれません。これは、Rollup 内に Thunderbolt を統合して汎用契約実行層として機能させることに似ています。

例えば：

BOB は Thunderbolt チャネル層を統合してネイティブ BTC 取引を実現できます
RGBエコシステムはThunderboltの状態管理ロジックを導入する可能性があります
BitVM 自体はより複雑なロジックをサポートしており、Thunderbolt は契約の標準の一つになるでしょう
サービス Babylon、Bitlayer などのシステム

独立した標準エコシステムを形成し、メインチェーンと平行して運営する

Thunderboltの最大の可能性は、ライトニングネットワークのように、独自のネットワークエコシステム、ノード運営システム、アグリゲーターなどを発展させ、さらにはThunderbolt-LSPオペレーターを形成することです。同時に、Nubitは中本聡時代のマイナーが推進したプロトコル層のソフトフォークアップグレードを行い、UTXOバンドリングとOP_CATの2つの特徴を導入しました。また、BTCプロトコル系資産（BRC20、Runes、Ordinals）を直接受け入れることもでき、ここには非常に大きな想像の余地があります。おそらく未来には、これが可能になるかもしれません：

サンダーボルトウォレット（フェニックスに似ています）
サンダーボルトノード（ライトノード実行チャネル）
サンダーボルトDEX（オフチェーン注文マッチング）
サンダーボルトAMM（流動性プール）

より簡単なソリューションに置き換えられる

もちろん、将来的に状態チャネルや形式化言語、オフチェーンプロトコルの協力なしで同様の機能を持つシステムが登場すれば、Thunderboltは段階的な過渡的産物に過ぎないかもしれません。たとえば：

BitVM は、より効率的な契約実行環境を実現するかもしれません。
クロスチェーン ZK 技術は、BTC 資産を他のチェーン上で完全に信頼できるように展開します
あるネイティブBTCプロトコルが支払い + 借貸 + 契約を統一的にモデル化する

最後にエコシステムの観点から見ると、Thunderbolt の最大の意義はそれが決済を行う能力ではなく、ビットコインの資産が初めてオフチェーン契約のプログラム可能性を持つようになったことです。これは抽象的に聞こえますが、イーサリアムの DeFi の爆発から、この「プログラム可能性」がどれほど重要かがわかります。イーサリアムの爆発は、Solidity + Hardhat + Ethers.js + Metamask の全セットのエコシステムに支えられています。

Thunderbolt の最大の見どころは、UTXO バンドリングと OP_CAT の 2 つの機能を導入したことです。 OP_CAT は Bitcoin のネットワークにネイティブなプログラム可能性をもたらし、UTXO バンドリング ( は複数の小額取引をまとめて処理し、取引データの規模を圧縮し、チェーン上のスループットを向上させます。論理的にはイーサリアムのロールアップに似ています。すべてのビットコインエコシステムプロトコルを統一し、さまざまな資産や BitMM の実装を受け入れることはもはや空想ではないようですが、Thunderbolt は現段階では、まるで強力な数学論文を書いたようで、全体として開発者が使えるようになるにはまだかなりの距離があるかもしれません。