ライトニングネットワークに対する懐疑論

ライトニングネットワークのアイデアは気に入っています。私の意見では、ライトニング ネットワークの開発者は賢く、ビットコイン プロトコルを活用するという選択は非常に賢明です。ライトニング ネットワークのすべてがビットコイン エコシステムにとって有益であると信じています。しかし、ライトニング ネットワークがビットコインをうまく置き換えることができるかどうかがまだ不明なときに、ビットコイン コア (ゼロ構成ネットワーク トランザクションと低いトランザクション手数料) を軽視するのは時期尚早だという意見には同意しません。しかし、コア開発者たちはこれを実行することにこだわっているようです。

ライトニング ネットワークは少なくとも技術的には実現可能であることがわかっています。それが経済的に実行可能な、あるいは望ましい選択肢であるかどうかは、私たちには分からないのです。分散型ピアツーピア決済レイヤーになるのでしょうか?それとも、最終的には現代の銀行のような準中央集権型決済ネットワークのままになるのでしょうか?実際に実行してみなければ分からないので、すべてを Lightning に賭けるのは無責任でしょう。

当初私が最も懸念していたのは、ハブアンドスポーク型決済レイヤーであるため、ハブが非常に少なく、ネットワークが準中央集権化されており、規制当局が脆弱であるという点でした。そして、こうした疑問を抱いているのは私だけではないようです。最新のピボットの出現は、他のハブアンドスポーク型ネットワークトポロジとは異なり、より組織化されたウォレットツーウォレットのパスへと変化しています。このネットワーク構造は、大規模な支払いレイヤーのない、より純粋な P2P 支払いレイヤーとして考えることができます。

もちろん、この展開は予想外のことではなく、私の当初の疑念を裏付けるものでした。残念ながら、ライトニング ネットワークに対するこの見方は楽観的すぎると思います。以下では、ライトニング ネットワークの概要を説明し、このネットワーク構造がハブ アンド スポーク トポロジになる可能性が高いと考える理由をいくつか説明します。

ライトニングネットワークの仕組み

ライトニング ネットワークの中心的な概念は支払いチャネルです。いくつかの複雑なビットコイン スクリプトを使用すると、2 つの当事者が「チャネル」を確立できます。このチャネルを開くと、無数の信頼できない「オフチェーン」トランザクションを実行できるようになります。

このチャネルを開くには、両当事者が共同で取引を確立する必要があります。取引の当事者の一方または両方がこのチャネルにビットコインを入金する必要があり、その後、取引はビットコイン ブロックチェーンに転送されます。上記の例では、アリスはチャネルに 0.5 ビットコインを投資し、ボブはチャネルに 0.8 ビットコインを投資しました。

チャネルが閉じられる場合、いずれかの当事者は 1 秒間反応する必要があり、ビットコイン ネットワークのオンチェーン トランザクションによって両当事者の取引手数料が支払われます。ただし、このチャネルが開いている場合、両当事者はオンチェーントランザクションを経由せずに、いつでも共同で支払い割り当てを変更する交渉を行うことができます。たとえば、アリスがボブに 0.1BTC を支払いたい場合、ボブが 0.9BTC、アリスが 0.4BTC を受け取るように支払い配分を更新できます。このチャネルが開いている限り、制限なく取引を行うことができます。

チャンネルネットワーク

次の点を考慮すると、これが支払いネットワークにどのように拡張されるかがわかります。

上の図に示すように、アリスはボブに 0.5 BTC を支払いたいのですが、ボブと取引するためのチャネルを持っていません。幸運なことに、彼女はチャーリーとチャンネルを持っており、チャーリーはボブとチャンネルを持っています。このようにして、アリスはチャーリーのトランザクション チャネルを使用して、ハッシュ タイムロック コントラクト (HTLC) を通じてボブと取引することができます。

取引を完了するために、アリスはボブに「こんにちは！お金を支払いたいです。」というテキストメッセージを送信します。このとき、ボブは乱数 (R) を受信し、ハッシュ化された数値 (H) をアリスに送り返します (ハッシュ化された数値 R は乱数の暗号化された形式と考えることができます)。するとアリスのウォレットはチャーリーに連絡してこう言います。「やあ、チャーリー。(H) によって生成された暗号化されていない値 (R) を私に渡してくれたら、私たちのチャネルの支払い割り当てを更新して、あなたが 0.5 BTC より少し多く、私が 0.5 BTC より少し少なく受け取ることに同意します。」チャーリーはRを知らないにもかかわらず、同意するだろう。チャーリーはボブのところへ行き、「やあ、ボブ。H を生成する暗号化されていない値 R をくれたら、私たちのチャネルの支払い割り当てを更新して、あなたが 0.5 BTC より少し多く、私が 0.5 BTC より少し少なく受け取ることに同意します」と言います。

R は Bob から生成されたので、Bob はそれを知っているはずです。その後、彼はすぐにチャーリー R に伝え、自分のチャンネルの支払い割り当てを更新します。その後、チャーリーはアリス R に伝え、チャンネルを更新します。最後に、トランザクションが完了し、アリスはオフチェーンでボブに 0.5 BTC を支払います。

ライトニング ネットワークは、もともとハブ アンド スポーク ネットワークとして考案されました。

ウォレットは「支払いハブ」に接続されます。これは、上記の例でチャーリーが果たす役割です。さまざまな支払いチャネルが相互に公開されているため、アリスは転送ステーション A に接続されたチャネルを持ち、ボブも転送ステーション B と同じチャネルを持っているため、アリスはボブと直接取引できます。以前と比較すると、同じ方法を、互いの間に 1 つまたは 2 つの追加ジャンプのみで完了できるようになりました。

このネットワーク トポロジは、マイクロペイメント センターが多数 (数百または数千) ある場合に完璧に機能します。ただし、大規模な中継局が少数しかない場合、このネットワーク トポロジは完全に失敗します。それは次の Visa、MasterCard、または American Express です。

中継ステーションはいくつ必要ですか?

平衡状態のネットワークにホップがいくつ存在するかを正確に予測することは不可能ですが、この数は増加するのではなく減少すると考えられる理由がいくつかあります。しかし、これがオープンソース ソフトウェアであることは否定できず、誰でも (少なくとも政府が規制を決定するまでは) その上で決済ハブを実行できます。しかし、決済ハブの運営コストの高さは、参入者にとって強固な障壁となり、中央集権的な圧力を生み出します。

どのようなコストについて話しているのでしょうか?チャーリーが「取引仲介人」として行動する例に戻りましょう。

アリスはボブに（チャーリーを通じて）ビットコインを支払う必要があることを思い出してください。そのため、チャーリーはアリスとのチャネルを更新する前にボブとのチャネルを更新する必要があります（ボブに多く支払うと、受け取る金額が少なくなります）。つまり、チャーリーはボブの 0.5 BTC を受け取る前に (非常に短い期間で) アリスに支払わなければなりません。

つまり、チャーリーが決済ハブになりたい場合、彼は「顧客」が共有するチャネルに十分なビットコインを預け入れ、これらの「顧客」のためにオフチェーン取引を促進できるようにする必要がある。チャーリーがボブのチャネルに少なくとも 0.5 BTC (現在の価値で 420 ドル) を入金していなかった場合、取引は完了しなかったでしょう。

今では、そのお金はいかなる形でもローンの形ではなく、チャーリーが100%の支配権を保持することになります。しかし、オフチェーン決済を容易にするためには、資金が少なくともそれらのチャネル内にある必要があります。お金の時間的価値が存在することはわかっているので、決済ハブを運営するには実際にいくらかのコストがかかります。言うまでもなく、始める前に多額の資金を用意する必要があります。

決済ハブは各チャネルに対していくらのデポジットを行うべきでしょうか?分かりませんが、500ドル相当のビットコインだとしましょう。 100 人にサービスを提供する決済ハブを運営したい場合、開始するには 50,000 ドルの資産が必要になります (より現実的には、その数字は数百万ドルになります)。私が出会ったメディアの中には、人々が寝室から決済ゲートウェイを運用できると考えている人もいるようですが、私はそうではないと言いたいです。

したがって、ライトニング ネットワークが最終的にハブ アンド スポーク トポロジ ネットワークになった場合、集中化が今日の最大の懸念事項になります。

ウォレット間のパス

ハブアンドスポークモデルよりも優れたモデルを設計できるでしょうか?支払い仲介業者を無効にし、より分散化され組織化されたウォレット間の経路を作成しようとする議論が盛んに行われてきました。しかし、これはどのように機能するのでしょうか?アリスがコーヒーを 1 杯購入したい場合、購入する前に、彼女のウォレットは同じテクノロジーを使用して、ネットワーク内の他のノードを経由してコーヒーの代金を支払うためのパスを見つけます。ウォレットがノードを見つけられない場合、コーヒーショップとの新しい支払いチャネルを開いて取引を完了し、後で使用するためにそのチャネルを保持します。理論上、アリスのウォレットは数十のオープンチャネルを維持できます。

誰かが支払いを試みるたびにチャネルを見つけられない場合は、新しいチャネルが開かれ、時間の経過とともに、次のようなユーザー間の組織化されたチャネル パスが形成されます。

上の図から、アリスはコーヒーショップを出た後も支払いチャネルを開いたままにしており、ボブも最近コーヒーショップを訪れた後支払いチャネルを開いたままにしており、店で新しいネクタイを購入しており、これも開いた状態であることがわかります。

この例では、アリスはオフチェーンでボブにビットコインを渡すだけでなく、形成された組織化されたパスからビットコインで店主に支払うこともできます。これは本当に素晴らしいです！ライトニング ネットワークの集中化の問題を解決したようです。しかし、このような道は実現可能だろうかと問わなければなりません。私としては、ビットコインのコア開発者たちがこれに全財産を賭けているので、これがうまくいくことを心から願っています。しかし、よく考えてみると、このアプローチは現実的ではありません。このアプローチが非現実的である理由をいくつか説明しましょう。

特定の値を考慮すると、ルーティングパスを見つけるのが困難です

上記の例では、アリスからコーヒーショップとボブを経由して店舗までのルートを取得できます。現実の世界では、必要な値を持つ整理されたルーティング パスを見つけるのは難しいかもしれません。例に具体的な値をいくつか追加して試してみましょう。

アリスとボブは両方ともコーヒー 1 杯 (0.011 BTC) を買うのに 5 ドルを費やします。そのため、コーヒー ショップにはアリスとボブの両方のチャネルに 0.011 BTC があります。アリスの場合、そのお金をボブに渡すか店主に渡すかに関係なく、コーヒーショップのオーナーは自分とボブの支払い割り当てチャネルを更新して、コーヒーショップのオーナーが受け取る金額（アリスが支払いたい金額から）が少なくなり、ボブが受け取る金額が多くなるようにする必要があります。ただし、コーヒーショップのオーナーはボブとのチャネルに 0.011 BTC (5 ドル) しか持っていないことに注意してください。つまり、アリスはボブまたはショップのオーナーに最大 5 ドルしか支払えないことになります。もっとお金を払いたいなら、新しいチャンネルを開設する必要があるでしょう。

この種の数値の非対称性は、人々が異なる金額で異なるものを購入する場合に頻繁に発生する可能性があります。あるノードから別のノードへのパスを見つけるのは簡単ですが、毎回適切なジャンプ数を見つけるのは難しい部分です。

最終的には、より多くのオンチェーントランザクションを使用する可能性があります

アリスの財布が店から欲しい金額までのルートを見つけられない場合に、アリスがどのように新しいチャネルを開くかを考えてみましょう。おそらく、ある時点では、ウォレット内のビットコインのすべてではないにしても、ほとんどがチャネル内に残ります。それで、アリスのウォレットには、ストアとの新しいチャネルを開くためのビットコインがどこにあるのでしょうか?既存のチャネルの 1 つを閉じる必要がある場合、ウォレットがトランザクションのパスを見つけられないときのプロセスは次のようになります。
1) オンチェーントランザクションを完了するには、既存のチャネルを閉じます。
2) 受取人との新しいチャネルを開き、オンチェーン取引を完了します。

これら 2 つのオンチェーン トランザクションでは支払いは 1 回のみです。大規模なトランザクションがパスを見つけられない場合 (したがって、新しいチャネルを開くために古いチャネルを閉じる必要がある場合)、多くの節約が無駄になります。トランザクションの 50% 以上がパスを見つけられない場合、ライトニング ネットワークは実際には人々への直接支払いではなく、より多くのビットコインのオンチェーン トランザクションを促進することになります。

ほとんどのユーザーはオフラインです。

ある程度、デスクトップでウォレットを使用する場合でも、24 時間開いたままにしておく人はいません。ウォレットを使用していないときは、プログラムを閉じたり、ラップトップの蓋を閉じたり、コンピューターの電源を切ったりします。さらに、多くの人のモバイルウォレットは休止状態にあり、常にオンラインになっているわけではありません。したがって、想定されるユーザーの 99% がルーティング支払いに参加しないと考えられるため、このアプローチは却下されました。事前に計画されたパスがうまく機能しない場合、対象ユーザーの 99% が参加しない可能性はどれくらいありますか?

チャネルは即座に作成できません

ウォレットがパスを見つけられない場合、ウォレットは魔法の能力を使って即座に新しいチャネルを作成することを覚えておいてください。前の例では、アリスはコーヒーショップに支払いをしたいと思っていましたが、ウォレットがパスを見つけられなかったため、ウォレットは新しいチャネルを作成して開いたままにしておく必要がありました。

これは過去には機能していたかもしれませんが、現在ではコア開発者が完全な RBF を追加していることに留意してください (ブロックがいっぱいになった場合、これはオプションではなく必須であり、そうでない場合はトランザクションが停止します)。したがって、チャネルを確立するために使用されたビットコインは他の場所で双方向に自由に使用できるため、新しいチャネルを即座に開くことはできません (少なくとも小売購入の場合)。そのため、チャネルが確認された後でのみ支払いを行うことができます。つまり、既存の（確認済みの）チャネルを経由するパスが見つからない場合は、店舗のオーナーに支払うことができない、ということになります。これにより、確認済みのチャネルを経由するパスを保証できる唯一の方法である、接続された大規模な支払いハブの使用に大きなプレッシャーがかかります。

受信者はオンラインである必要があります

前の例の HTLC パスの説明を思い出してください。アリスのウォレットはボブのウォレットに連絡し、ハッシュ化された乱数 (R) を要求します。まあ、基本的にボブは彼女にその番号を伝えるためにオンラインになっている必要があります。これはビットコインと直接比較できます。ビットコインの現在の使用法では、送信者と受信者が同時にオンラインである必要がないためです。もちろん、ボブはこの機能をサードパーティにアウトソーシングすることもできます (私の意見では恥ずべき解決策です)。しかし、これでは組織化されたパスではなく、1 つの支払いゲートウェイのみを使用するようにというプレッシャーがさらに増すだけです。

したがって、上記のすべての点を考慮すると、この組織化されたウォレット間のパスは特にうまく機能していないように思われ、元のハブアンドスポークモデルに圧力をかけることになります。

これらすべての点（つまりコア開発チーム）を考慮すると、ライトニング ネットワークがどのように機能するかを待つ以外に、Bitcoin Core の機能性を非難しようとする人々が正しいか間違っているかを証明する方法は実際にはありません。ライトニング ネットワークが機能しなくなった場合 (これは絶対に起こってほしくありませんが)、ビットコインユーザーは私たちと同じように、その時点でそれを使用するしか選択肢がなくなります。

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元記事: https://chrispacia.wordpress.com/2015/12/23/lightning-network-skepticism/
クリス・パシア
翻訳者：王二
BTCアドレス: 16enj2bapYdzPfa2DWSVaT1g95MCXg2hHt
編集者: プランタン
出典（翻訳）：バビット情報（http://www.8btc.com/skepticism）