原題：「Thunderbolt Network の観点から Bitcoin Lightning Network の設計ロジックを再検討する」

原著者：Ac-Core、YBB Capital 研究員

1.なぜビットコインでコーヒーを買うことができないのでしょうか？

ビットコインといえば、まず多くの人が「分散型」かつ「不変」という特性を思い浮かべます。しかし、実際にコーヒーを買うためにそれを使いたい場合、すぐに厄介な問題に遭遇するでしょう。取引の確認を待つのはコーヒーを待つよりも長くかかり、時には取引手数料がコーヒーよりも高くなることもあります。ビットコインの資産は今のところ「山のように堅固」なままです。主に HODL に依存しており、貸し出しや結合、相互運用はできません。

Bitcoin Script のスクリプト構造は非常に保守的であるため、ほとんどのオフチェーン相互作用シナリオが制限されます。もともと、1 秒あたり数万件の支払いを処理するように設計されたものではありません。しかし、本当の需要は存在します。誰もがビットコインを使いたいだけなのです。ゲームスキンを購入したり、ビデオを視聴して報酬を受け取ったりするだけの場合でも、10分も待つことは望んでいません。

2.ライトニング ネットワーク: 諸刃の剣

画像ソース: Cointelegraph

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隣に建設された有料道路のようなものです。その中核となるコンセプトは、メインチェーンのトランザクションの効率性に関する妥協から生まれたものです。オンチェーントランザクションには速度のボトルネックがあるため、チェーン上のすべてのトランザクションを記録することにこだわるのではなく、ユーザー間に専用の「支払いチャネル」を確立することで高頻度の会計を実現し、最終的にはチャネルがブロックチェーンに閉じられている場合にのみ資金の状態を同期します。このモデルは、友人同士が毎週交代でご馳走するのと似ています。食事のたびにすぐに銀行にお金を振り込むのではなく、10回の消費を積み重ねて一度に支払いを済ませます。ライトニング ネットワークは、本質的には、このような支払いチャネルが何万も組み合わさって構築されたトランザクション ネットワークです。

しかし、この一見洗練されたシステムは、実際の適用においてはさまざまな困難を伴います。 1 つ目は、チャンネル構築のハードルが高いことです。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ります。つまり、何らかのオブジェクトと取引したい場合は、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す。ユーザー A と B に直接チャネルがない場合、A-C-B からの間接パスがあっても、中間チャネルに十分な資金がないか、パス ノードが利用できない場合は、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上のリスクです。このシステムでは、チャネルが閉じられているときに相手方が期限切れの取引を送信して詐欺を働くことを防ぐために、ユーザーがオンラインのままでいることを要求します。これにより、一般ユーザーの機器操作および保守能力に非現実的な要求が課せられます。

ライトニング ネットワークは長年にわたってオンラインになっていますが、これらの構造上の欠陥により、実用化においてボトルネックを突破することが困難になっています。公開データによれば、ライトニング ネットワーク全体で現在ロックされている資金の額は約 1 億米ドルにとどまっているようです。ビットコインシステムの兆レベルの市場価値と比較すると、その生態学的地位はほとんど無視されています。これは業界に深く考えさせるに違いありません。現在のジレンマを打破するために、より完全なオフチェーン決済プロトコルを構築できるでしょうか？

Chain Catcher が 4 月 15 日に報じたところによると、HSBC は公式プレスリリースで、Bitcoin Thunderbolt はここ 10 年で最も重要な Bitcoin の技術的アップグレードであると発表しました。 Thunderbolt の全体的な観察は「Lightning Network 2.0」に似ていますが、単なるアップグレードではなく、オフチェーンの Bitcoin 相互作用パラダイムの再構築のようなものです。

3. Thunderbolt プロトコルとは何ですか?

画像ソース: Nubit | Bitcoin Thunderbolt

Bitcoin Thunderbolt は、Bitcoin ベースレイヤーに基づいたソフトフォーク アップグレード方式です。これは、第 2 層ネットワークやクロスチェーン ブリッジの妥協的なソリューションに依存せず、ビットコイン メインチェーンのプロトコル レベルで直接変更を加えることで、ビットコインのスケーラビリティ、トランザクション パフォーマンス、プログラマビリティを根本的に向上させます。

パフォーマンスの観点から、Nubit は UTXO (未使用トランザクション出力) バンドリング テクノロジーの助けを借りて、ビットコインの従来のトランザクション処理モデルの大幅な最適化を実現しました。従来のビットコイン ネットワークでは単一の UTXO モデルが使用されるため、トランザクション速度とスループットが大幅に制限されます。 UTXO バンドルにより、複数の UTXO をまとめて処理することが可能となり、トランザクションデータの量を圧縮することと同等の効果が得られ、セキュリティを犠牲にすることなくトランザクション速度が約 10 倍向上します。

プログラマビリティの面では、Bitcoin Thunderbolt は OP_CAT オペコード (元々は Bitcoin の初期バージョンに存在していましたが、後に削除されました) を再導入して拡張します。 OP_CAT を使用すると、データを相互にリンクできるため、開発者はより複雑なスクリプト ロジックを構築し、ビットコインのメイン チェーン上で直接スマート コントラクトを実装できます。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 ブリッジに依存せずに、ネイティブ Bitcoin ネットワーク上に分散型アプリケーション (dApps) を展開できることです。

資産プロトコル統合レベルでは、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、ゼロ知識証明とステートコミットメントに基づいた資産発行フレームワークを提供します。簡単に言えば、これは外部の信頼機関に依存したり、チェーン上の各トークンの存在とステータスを確認するために複雑なクロスチェーンブリッジを必要としない「ビットコインネイティブ」トークン標準のセットです。ビットコイン上で実行される 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、オーディナルなどの断片化されたプロトコル資産を統合します。 Nubit は、トラストレストランザクションにおいても重要な進歩を遂げました。同社が立ち上げた BitMM (Bitcoin Message Market) システムは、ユーザーがビットコイン チェーン上で信頼のないトランザクション マッチングと情報検証を実行できるようにサポートします。

従来の拡張アイデア (サイドチェーン、Plasma、Rollup、ブリッジラップ トークンの使用など) とは異なり、Nubit は「メインチェーン ネイティブ拡張」パスを採用しています。 BitVisa は、分散型の ID および認証システムを提供します。トランザクションの圧縮、スマート コントラクトのサポート、資産標準の統合、オンチェーン トランザクションのマッチングなど、すべてが Bitcoin メイン チェーン上で直接実行されます。クロスチェーンマップされたトークンの代わりにネイティブ BTC が使用されます。

3.1 コアメカニズムの分析

この章の内容は、「Bitcoin 上のメタプロトコルのためのステートレスで検証可能な実行レイヤー」という記事に基づいています (参考リンク 1 を参照)。私の個人的な理解によれば、Bitcoin Thunderbolt と Bitcoin Lightning は似ています。これらは両方とも、ビットコインのメインチェーン上でのトランザクション確認が遅い問題を解決するために提案された拡張ソリューションです。主な目標は効率を改善し、コストを削減することです。両者の違いは以下のとおりです。

ライトニング ネットワークの設計は「支払いチャネル」に傾いています。つまり、送金支払いにしか使用できず、スマート コントラクトや複雑なロジックをサポートしておらず、構築とメンテナンスのハードルが高いため、大規模な普及には不向きです。 Thunderbolt は Nubit によって開始され、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、金融アプリケーションを構築できるようにすることに取り組んでいます。

柔軟で調整可能なマルチパーティ署名

ビットコインの「署名」を 2 つに分割することを想像してください。半分はアリスの手に、もう半分は委員会の手に渡ります。新しいユーザーに転送されるたびに、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、それを受け取る新しいユーザーだけです。受信者は、アリスが委員会とオンラインで話をしなくても、自分が知っているちょっとした秘密を使って 2 つの部分を「つなぎ合わせて」完全な署名を得ることができます。

非同期フォールトトレラント委員会台帳

複数のノード (4n+1 など) で構成される「サービス チーム」が簿記を担当し、全員が現在の所有者を確認します。いくつかのノードに障害が発生しても、大多数のノードがオンラインである限り、元帳は動作し続けることができます。これらのノードは「署名を支援する」ことと「アカウントを維持する」ことのみを担当し、資金を自由に使用できないため、セキュリティと分散化が確保されます。

アトミック スワップのファイナライズ

実際にチェーン上でお金を使う場合は、まず「アトミック スワップ」の 3 つの手順を実行します。

1.アリス+委員会は元々ロックされていた出力を使い、そのお金を一時的に委員会に渡します。

2.委員会は、同じ金額を「ゼニと委員会」だけが使用できる金庫に保管します。

3.最後に、ゼニは 2 つの署名を使用して金庫からお金を取り出します。

このようにして、Zenni も委員会も逃げることができず、オフチェーン再構築とオンチェーン償還が一度に完了することが保証されます。

3.2 Thunderbolt プロトコルの設計と主な革新

· 非対話型の再帰署名委任

調整可能なしきい値 Schnorr 署名構造のセットが設計されています。従来の支払いチャネルでは、多くの場合、複数のメッセージをやり取りする必要がありますが、Thunderbolt では、毎回「小さな秘密を含む署名を送信する」だけで済み、オンライン要件も大幅に削減されます。

・転送ごとに「新しいロック」が使用されます

ホップ転送ごとに、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「ロック」は完全に無効になります。こうすることで、誰も新しい署名を取得できなくなり、古い署名が再利用されるのを防ぐことができます。

・チェーン上に残る痕跡は 1 つだけ

最初に 1 回だけチェーン上で「ロック」され、その後の変更はすべてオフチェーンで完了し、最後にお金が再びチェーン上で使われます。チャネルを頻繁に開閉する必要がある Lightning Network と比較すると、Thunderbolt ではチェーン上の操作が少なく、プライバシーが優れています。

・オフライン時にお金が失われることはありません

Alice または Zenni がオフラインであっても、委員会の過半数がオンラインであれば、タイムロックの期限が切れたり、相手が悪意を持ってチャネルを閉じたりする心配をすることなく、いつでも転送または償還を完了できます。

· 真の「機械証明済み」セキュリティ

プロトコルのすべての主要ステップは、Tamarin Prover を使用して「正式に検証」されています。つまり、これらのセキュリティ保証は単なる紙の上の話ではなく、自動化ツールによって何度もテストされています。

4. Thunderbolt は既存の Lightning Network ソリューションとどう違うのでしょうか?

Thunderbolt と既存のソリューション (BOLT プロトコル、Breez SDK、Phoenix など) を比較して、どのような改善が行われたかを確認しましょう。

Thunderbolt と既存の Lightning Network ソリューションの違い:

Thunderbolt の主な利点は、「セキュリティ」と「理論上の完全性」に反映されていることがわかります。以下が可能な数少ないプロトコルの 1 つです。 · プロトコル設計の安全性が証明できます。 · 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。 · ただし、欠点も明らかです。 · 導入の複雑さ: Thunderbolt を使用するには、現在、プロトコル スタック全体を実行する必要があり、一般的なウォレット ユーザーが使い始めるのは困難です。 · メインチェーンの互換性: Bitcoin メインチェーンのスクリプト言語は単純すぎるため、Thunderbolt は巧妙な迂回路を使用して機能を実装する必要があり、実装の難易度が高くなります。 · エコシステムのサポート不足: すでに多数のウォレットとノード サポートを備えた BOLT とは異なり、Thunderbolt はまだ「初期研究段階」にあります。 · ...

画像ソース: 自作

では、Thunderbolt は BTCFi にとって最適なソリューションなのでしょうか?大胆な視点を述べましょう。Thunderbolt は理論的には BTCFi にとって最適なソリューションですが、実際にはまだ「アルファ段階」にあります。言い換えれば、ビットコイン界の「イーサリアム 2.0 ホワイトペーパー」のようなもので、ビジョンは豊富だが、まだ「エンジニアリング システム レベル」には達していない。現在の観察に基づいて、Thunderbolt には 3 つの開発パスがあるのではないかと個人的に考えています。1. Rollup 統合: Bitcoin 側の DeFi エンジンとして。 Bitcoin のメイン チェーン自体は十分にスケーラブルではないため、Thunderbolt は最終的に Bitcoin L2 上のオフチェーン モジュール (BitVM、Nomic、BOB など) になる可能性があります。これは、一般的な契約実行レイヤーとして Thunderbolt を Rollup に統合することに似ています。例えば：

· BOB は Thunderbolt チャネル レイヤーを統合してネイティブ BTC トランザクションを実現できます。

· RGB エコシステムも Thunderbolt 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、Thunderbolt は契約標準の 1 つになります。

· Babylon、Bitlayer などのシステムをサポートします。

2.独立した標準エコシステムを形成し、メインチェーンと並行して稼働させる

Thunderbolt の最大の可能性は、Lightning Network のように独自のネットワーク エコシステム、ノード運用・保守システム、アグリゲータなどを開発し、Thunderbolt-LSP オペレーターを形成することです。同時に、Nubit は Satoshi 時代のマイナーと協力してプロトコル層のソフトフォークアップグレードを推進し、UTXO バンドルと OP_CAT という 2 つの主要機能を導入しました。また、BTC プロトコル資産 (BRC20、ルーン、オーディナル) を直接引き受けることもできるため、想像力に多くの余地が生まれます。

最後に、エコロジーの観点から見ると、Thunderbolt の最大の意義は、支払いを実行できることではなく、Bitcoin 資産を初めてオフチェーン契約で構成できるようにしたことです。これは抽象的に聞こえるかもしれないが、イーサリアムの DeFi の爆発的な成長は、この「構成可能性」がいかに重要であるかを示している。 Ethereum の爆発的な成長は、Solidity + Hardhat + Ethers.js + Metamask の完全なエコシステムによるものです。

Thunderbolt の最大のハイライトは、UTXO バンドルと OP_CAT という 2 つの主要機能の導入です。 OP_CAT は、Bitcoin ネットワークにネイティブのプログラミング可能性を導入します。 UTXO バンドルは、複数の小さなトランザクションをまとめて処理し、トランザクション データのサイズを圧縮して、オンチェーンのスループットを向上させます。そのロジックは Ethereum Rollup に似ています。ビットコインのエコシステムプロトコルを統一し、さまざまな資産を組み込んでBitMMを実現することはもはや空論ではなくなったようですが、Thunderboltは現段階ではまだ「強力な数学の論文を書く」ようなもので、開発者にとって有用となるにはまだまだ遠いかもしれません。

この記事は寄稿者によって寄稿されたものであり、BlockBeats の見解を代表するものではありません。

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