ソース：byte meta CKB
前回の記事、ライトニング・ネットワークの仕組み(1)では、ライトニング・ネットワークの原理と、双方向決済チャネルのセキュリティに関連する技術を探りました。本日の投稿では、ライトニング・ネットワークの紹介の続きとして、双方向決済チャネルをライトニング・ネットワークに拡張する際の原理と技術について説明します。"text-align: left;">また、基本的な背景としてアリスとボブを使用してチャンネルを構築していますが、アリスとボブ以外の世界中の人がライトニング・ネットワークにアクセスしたいとしたらどうでしょうか？すべての人をネットワークに接続し、ネットワーク内の誰に対しても支払いを開始できるようにする最善の方法は何でしょうか？
この問題を解決するには、双方向決済チャネルをライトニングネットワークに拡張し、マルチホップルーティング技術を使用する必要があります。「ルーティング」とは文字通り「経路を見つける」ことを意味し、ライトニング・ネットワークの文脈では、特定のオブジェクトに支払いを行うためにチャネルから前後に接続する経路を見つけることです。
アリスからデビッドへの2,000サトシの支払いを例にとると、アリスとボブ、ボブとキャロル、キャロルとデビッドの間には支払いチャネルが確立されているが、2人の間には支払いチャネルが確立されていないとする。この場合、AliceはBobに送金し、次にBobからCarolに送金し、最後にCarolからDavidに送金することができる。これは、AliceからDavidへの支払いチャネルを実現するように見え、BobとCarolはネットワークのルーティングノードとして機能する。アリスとエヴァ、エヴァとデイヴィッドの間にも支払いチャネルが確立されている場合、アリスは最初にエヴァに送金し、次にエヴァからデイヴィッドに送金することもできる。p style="text-align: left;">経路の観点からは、アリスがエヴァを通してデビッドに送金することが最短経路の選択肢であることは明らかです。しかし実際には、最短に見える経路が常に最良の選択であるとは限りません。ルーティングノードがオンラインかどうかなどです。
現在、Lightning Labsが開発したLNDやBlockstreamが開発したCLN（Core Lightning）など、主流のビットコインライトニングネットワーク実装（クライアント）は、ルーティングアルゴリズムにダイクストラアルゴリズムの変種を使用しています。ルーティング・アルゴリズムにはダイクストラ・アルゴリズムの変種が使用されており、Nervos CKB社のライトニング・ネットワークであるファイバー・ネットワークも、最適なルーティング経路を見つけるためにダイクストラ・アルゴリズムを使用しています。
経路の保護：HTLCからPTLCへ
アリスがデイビッドにお金を払おうとしている上の例では、中間ルーティングノードが悪意を持ってゲームをしたり、資金を留保したりしないようにするにはどうしたらよいでしょうか？伝統的な金融システムは通常、大規模で有名な金融仲介機関の信用保証に依存していますが、ライトニング・ネットワークはP2Pネットワークであり、取引業者から独立した第三者が信用保証を提供することはありません。そこでHTLC（ハッシュタイムロックコントラクト）の登場です。
HTLCはハッシュ検証と有効期限検証の2つの部分から構成されています。まず、デビッドは秘密値Rを生成します。このハッシュ値Hはトランザクションの出力上のロックスクリプトに置かれ、Hに対応する秘密値Rを知っている人だけが使用できる。秘密値Rが時間内に開示されない場合、支払いは使用不可能となり、送信者はすべての資金を回収する。
その後、アリスは受け取ったハッシュHを使ってHTLCを作成し、タイムロックを5ブロック先に設定して、2,020サトシを出力します。わかりやすく言うと、アリスはボブに2020サトシを支払います。もしボブが5ブロック以内に秘密値Rを提供できれば、アリスにお金は返されます。
ボブはアリスがキャロルとの自分のチャンネルで提供したのと同じハッシュ値を使います。自身とCarolの間のチャネルで、彼はAliceが提供したのと同じハッシュHを使ってHTLCを作成し、時間ロックは4ブロック先の未来に設定され、出力は2010サトシで、そのうち10サトシはルーティングノードCarolへの手数料です。平たく言えば、BobはCarolに4ブロック以内に秘密値Rを提供できれば2010 satoshiを支払い、そうでなければお金はBobに返却されます。
CarolはDavidとの自身のチャネルで同じようにハッシュ値Hを使用します。チャネルで、同じハッシュ値Hを使ってHTLCを作成し、時間ロックを3ブロック先の未来に設定し、出力は2000 satoshiです。わかりやすく言うと、CarolはDavidが3ブロック以内に秘密値Rを提供すれば2000サトシを支払い、そうでなければお金はCarolに返却されます。
DavidはCarolが設定したHTLCを秘密値Rでアンロックします。でCarolが設定したHTLCのロックを解除し、2000サトシを奪います。
Davidがお金を取った後、Carolも秘密の値Rを知っており、それを使って Bobが設定したHTLCのロックを解除し、2010サトシを取ります。
Carolがお金を取った後、Bobも秘密の値Rを知り、それを使ってAliceが設定したHTLCを解除し、2020 satoshiを取ります。
このメカニズムにより、アリスは直接の支払いチャネルを設定することなく、デビッドに2,000サトシを支払うことができました。当事者はプロセスを通してお互いを信頼する必要がなく、ルーティングノードは手数料の公平な分け前を得る。支払いがある時点で中断されたとしても、時間ロックの仕組みがあるため、どの当事者も損失を被ることはなく、ロック時間が経過すると資金は自動的に返却されます。
しかし、HTLCにも潜在的なプライバシーの問題があります：パス全体を通して同じ秘密値（オリジナル画像）が使用されます。あるエンティティが支払い経路上の複数のノードを制御している場合、異なるノードからの入力と出力を比較することで、完全な取引情報を推測したり、支払人と受取人を推測したりできる可能性があります。
この問題を解決するために、ビットコインコミュニティはPTLC (Point Time Lock Contract)を考え出しました。PTLCスキームでは、経路の各ホップに対して異なる秘密値が使用されるため、オニオンルーティングによって達成されたプライバシーが維持されます。Nervos CKBによって立ち上げられたライトニングネットワークであるファイバーネットワークは、ライトニングネットワークのプライバシー保護機能をさらに強化するため、将来的にPTLCを導入する予定です。
結論
結論
結論
ライトニングネットワークは、引き続き最適化されています。技術の進歩に伴い、ライトニング・ネットワークは最適化され、改善され続けている。LN-Penaltyからeltoo、Daric、HTLCからPTLCに至るまで、ライトニングネットワークのセキュリティとプライバシー保護の継続的な改善を見てきました。将来的には、より革新的な技術の適用とエコシステムの改善により、ライトニング・ネットワークは暗号通貨の普及を促進し、真のP2P経済に貢献する重要なインフラになると期待されています。
参考文献
https://www.btcstudy.org/2021/09/15/lightning-network-in-depth-part-1-payment-channels/
https://www.btcstudy.org/2021/09/15/lightning-network-in-depth-part-2-htlc-and-payment-routing/
https:/?/www.btcstudy.org/2022/01/27/breaking-down-the-bitcoin-lightning-network-eltoo/
https://www.btcstudy.org/2024/02/07/lightning-network-technology-improvement-and-users-experience-part-2/
left;">https://www.btcstudy.org/2024/02/23/lightning-network-technology-improvement-and-users-experience-part-3/
https://www.btcstudy.org/2024/02/23/lightning-network-technology-improvement-and-users-experience-part-3/
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