中本聪はビットコインホワイトペーパーの中でそれを「ピアツーピアの電子現金システム」と位置付けましたが、十年以上の発展を経て、ビットコインは「電子現金」にはならず、「電子ゴールド」となり、人々はそれを価値の保存（SoV）の手段と見なしています。アメリカ商品先物取引委員会（CFTC）はそれを商品として分類しています。ビットコインは平均して 10 分ごとに 1 つのブロックを生成し、TPS はわずか 7 で、取引確認時間が長く、しばしばオンチェーンの混雑が発生し、取引手数料（マイナー手数料）も安くはありません。「電子現金」になるためには、ビットコインは「遅くて高い」という問題を解決する必要があります。
過去十年以上の間に、ビットコインコミュニティではビットコインのスケーリングを助けるために多くの技術的な解決策が登場しました。一部の解決策はフォークを通じて実現され、例えば SegWit は証人と取引の他のデータを分離し、Taproot は MAST を使用してビットコインを拡張します。一部の解決策はビットコイン自体を変更せず、オフチェーンでスペースを展開することを選択しました。例えば、サイドチェーン技術は資産を他のブロックチェーンに移転することを選び、支払いチャネルネットワークは大部分の取引をオフチェーンで実行することを選びました。
今日紹介する ** ライトニングネットワーク（Lightning Network）** は、支払いチャネルネットワークの一種であり、ビットコインの支払いシーンにおいて、ライトニングネットワークはユーザーがコストを節約し、効率を向上させるのを助けることができます。
ライトニングネットワークとは？#
ビットコインライトニングネットワーク（Lightning Network）は、ビットコインブロックチェーンの上に重ねられた P2P ネットワークであり、ビットコインの Layer2 ソリューションの一つです。これは、ビットコインネットワークがスケーラビリティと取引速度の面で直面している制限を解決することを目的としています。ライトニングネットワークは、即時、低コスト、かつスケーラブルな小額支払いを実現し、 中央集権性と安全性を維持します。オフチェーンの支払いチャネルとスマートコントラクトを使用することで、ユーザーは各取引をメインチェーンにブロードキャストすることなく直接取引を行うことができます。この方法は、ビットコインネットワークの負荷を大幅に軽減し、取引をより迅速、安価、プライベートにします。
私たちは簡単に麻雀を使ってビットコインライトニングネットワークを理解することができます：
- 麻雀を始める前に、各プレイヤーは一定の現金（例えば 100 元）を中央のテーブルに出し、これはビットコインメインチェーンでの取引に相当し、支払いチャネルを開設します。同時に、皆はトランプを一時的なスコアツールとして使用し、各トランプは 5 毛を表します。
- 麻雀ゲームの過程で、勝者は敗者から相応の数のトランプを受け取ります。このプロセスはライトニングネットワークのオフチェーン取引に似ています — — 迅速で、確認不要で、テーブル中央の現金（ビットコインメインチェーン）には影響しません。
- もしあるプレイヤーが手元のトランプを使い果たした場合、彼は再び現金をテーブル中央に出して、より多くのトランプを得ることができます。これはライトニングネットワークでのチャネルへのチャージに相当します。
- 麻雀ゲームが終了した時、各プレイヤーは手元のトランプを数え、テーブル中央に置かれた現金で最終的な決済を行います。このプロセスはライトニングネットワークのチャネルの閉鎖とオンチェーン決済に対応しています。最終的な結果だけが「正式な帳簿」（つまりビットコインブロックチェーン）に記録され、中間のすべての小額取引（各麻雀の勝敗）は個別に記録する必要はありません。
麻雀ゲームの類比は、私たちがライトニングネットワークをよりよく理解するのに役立ちますが、実際のライトニングネットワークははるかに複雑で、そのエンジニアリング実装もさらに複雑です。 私たちは今後の記事でライトニングネットワークがどのように機能するかを詳しく紹介しますので、ご期待ください。
ライトニングネットワークではないものは？#
ライトニングネットワークの概念をよりよく理解するためには、それが何であるかを知るだけでなく、それが何でないかも理解する必要があります。
1、ライトニングネットワークはブロックチェーンではない#
ブロックチェーンの本質は分散型の帳簿であり、すべてのオンチェーン取引はこの帳簿にブロードキャストされ、記録されるため、維持するためのコンセンサスメカニズムが必要です。通常は、自分のトークンを発行してマイナー / ノードに帳簿を維持するようにインセンティブを与えます。
ライトニングネットワークは主にハッシュタイムロック契約（HTLC）に依存して資金の安全性を保証し、いわゆるコンセンサスメカニズムはありません。ライトニングネットワーク内の取引は全ネットワークにブロードキャストされず、最終的な決済のみがビットコインメインチェーンにブロードキャストされます。また、ライトニングネットワークは独自のトークンを発行しておらず、その必要もありません。
2、ライトニングネットワークはロールアップではない#
ライトニングネットワークとロールアップはどちらもオフチェーンで取引を実行しますが、両者には顕著な違いがあります。ロールアップはオフチェーンで取引と計算を実行し、複数の取引を 1 つのバッチにまとめ、定期的に取引結果と証明をメインチェーンに提出します。一方、ライトニングネットワークはオフチェーンで支払いチャネルを開設し、これらのチャネルを通じて複数の取引を行い、チャネルの開設と閉鎖時のみメインチェーンと相互作用します。
データの可用性の面では、ロールアップはデータを Layer 1 に公開する必要がありますが、ライトニングネットワークの取引データは主に参加者間に保存され、オンチェーンには上がりません。
セキュリティモデルの面では、ロールアップは主に詐欺証明を使用し、約 1 週間のチャレンジ期間があり、またはゼロ知識証明を使用して即時の最終性を提供します。一方、ライトニングネットワークはウォッチタワーと詐欺行為への迅速な対応に依存しています。
流動性の面では、ロールアップは事前に資金をロックする必要がありませんが、ライトニングネットワークはチャネル内に資金をロックする必要があります。
ライトニングネットワークの発展の歴史#
ライトニングネットワークは常にビットコインコミュニティによって正統なビットコイン Layer 2 ソリューションと見なされ、その正統性は中本聡に関連しています。
ライトニングネットワークの最初の概念は「支払いチャネル」と呼ばれ、その設計思想は、取引の置き換え方式を使用して未確認の取引状態を更新し、最終的にそれがビットコインネットワークにブロードキャストされるまで続けることです。中本聡は 2009 年にビットコインを創造した際に、支払いチャネルについての考えを持ち、Bitcoin 1.0 に支払いチャネルのコード草案を含めました。これにより、ユーザーは取引がネットワークで確認される前に取引を更新することができました。
その後、開発者のマイク・ハーンへの返信メールの中で、中本聡は支払いチャネルについてさらに説明しました。「中間取引はブロードキャストする必要はなく、最終結果のみがネットワークに記録されます。nLockTime の前に、各当事者といくつかの証人ノードは、彼らが見た最高のシーケンス tx をブロードキャストしました。」これはまさにライトニングネットワークの原型であり、その正統性の誕生でもあります。
その後の数年間で、支払いチャネルに関連する解決策が次々と登場しましたが、大きな影響をもたらすことはありませんでした。2015 年初頭、ジョセフ・プーンとサディウス・ドライジャによって書かれたホワイトペーパー草案《The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payment》が発表され、ライトニングネットワークの発展が徐々に明確になりました。同じ年、チューリッヒ工科大学の論文《A Fast and Scalable Payment Network with Bitcoin Duplex Micropayment Channels》が、時間ロックに依存してチャネルの有効性を「カウントダウン装置」として使用し、古いチャネル取引を無効にするための「無効ツリー」と呼ばれる暗号技術を提案しました。これが後のライトニングネットワークの技術的プロトタイプとなりました。
2016 年 10 月に開催された Scaling Bitcoin Milan 会議で、ライトニングネットワークプロトコル仕様（BOLT、Basis of Lightning Technology）が誕生しました。2017 年夏、SegWit がビットコインブロックチェーン上でアクティブ化され、ライトニングネットワークの実装への道を開きました。2018 年 3 月、Lightning Labs はライトニングネットワークの実装のベータ版を発表し、その機能は初期ユーザーの使用をサポートできることを示し、ライトニングネットワークの発展の一つのマイルストーンとなりました。
出典：https://cryptoyc.medium.com/ 闪电网络简史 - 4032bf4c8868
ライトニングネットワークはオープンソースプロジェクトであり、誰でもコードに貢献できます。 現在、代表的なビットコインライトニングネットワークの実装（クライアント）には、Lightning Labs が開発したLND（Lightning Network Daemon）、ACINQ が開発したEclair、および Blockstream が開発したCLN（Core Lightning）があります。
出典：https://www.btcstudy.org/2023/03/27/what-are-the-differences-between-lnd-and-cln/
ビットコインライトニングネットワークの他にも、他のいくつかのブロックチェーンが独自のライトニングネットワークの実装を開発しています。例えば、Cardano は Hydra を開発中で、Nervos CKB はすでに Fiber Network のテスト版をリリースしました。
ライトニングネットワークの物語は続いており、その発展はビットコインエコシステムや暗号通貨全体において注目すべき重要な方向の一つとなるでしょう。近い将来、ライトニングネットワークが中本聡の最初の P2P「電子現金」のビジョンを実現し、世界中の小額で迅速な支払いに対してより効率的で便利な解決策を提供できることを期待しています。