ピア・ツー・ピア (P2P) ネットワークであるビットコインのメインネットは、価値の保存以上にスケールアップのための苦しい戦いを強いられています。オンラインで1ドルの取引をするたびに、余分な (不定額の) 手数料を使わなければならないことを想像してみてください。これは、中央銀行の深刻な落とし穴と無縁の分散型貨幣を持つためのコストといえます。

多くの人はこれを許容できるコストだと考えています。長年のホットイシューであるビットコインのブロック戦争において、トランザクションに適合させるためにはるかに大きなブロックサイズを持つビットコインキャッシュ (BCH) とビットコインSV (BSV) が誕生しましたが、それらはほとんど牽引力を持たなかった。つまり、ビットコインのスケーリングのシナリオは、ライトニングネットワークのようなレイヤー2のソリューションから生まれる可能性が高いのです。

ライトニングネットワークは、ビットコインの分散化を脅かすことなく、決済チャネルを通じてビットコインのスケーリングの問題に対処します。それを通じて、オンチェーンの取引はBTCの資金が許す限りオフチェーンで行われ、ビットコインのメインネット上でバッチとして返され決済されるだけです。

残念なことに、LNは中間的なステップとなりますが、それ自体があらゆる人間の努力における大規模利用の本質的な障害となる。さらに、ビットコインを摩擦のない貨幣 (無視できるほどの手数料) に変えるために、LNには克服すべき妥協点があります。

しかし、より詳しく調べてみると、Satoshi Nakamotoが提唱した「ピアツーピアの電子キャッシュシステム」というビットコインの当初のビジョンは、かつてないほど実現に近づいていることがわかる。

ライトニングネットワークにおけるラストマイル問題

コンピューター・ネットワークが最大限に効率的であるためには、最大限に集中化される必要があります。単一の制御ポイントが、複数のノードからコンセンサスを得ることなくリソースと記録を調整できるため、応答時間は速く、レイテンシーは低くなるのです。また、ボトルネックが出現した場合、集中型ネットワークは負荷分散を最適化して輻輳を回避することができます。

これが、CBDCが摩擦のない貨幣としてビットコインよりも効率的である理由です。そう考えると、ライトニング・ネットワークは理論上、競争の場を均等にするために必要なものを持っています。それだけに、クリーブランド連邦準備銀行は2022年6月に「ライトニング・ネットワーク：ビットコインをマネーに変えるもの」と題する論文を発表しているのです。

同論文は、「ライトニング・ネットワークは、決済をより迅速に行えるようにすることで、重要な技術的制約を緩和する」と結論付けています。しかし、LNには固有の問題があります。この「ラスト・マイル」問題は、根本的なネットワーク設計に起因します。例えば、光ファイバー・インターネットが中央のハブから各家庭に適切に分配されるためには、追加インフラが必要でしょう。

同様に、港から来る列車から積荷を受け取る中央倉庫から商品を流通させることは、ロジスティクスの複雑さとコストの余分なレイヤーを追加します。LNのラストワンマイル問題は、決済チャネルを通した流動性の分配に起因するのです。

ユーザーがライトニングネットワークチャネルを開設する際には、BTC資金をコミットします。これは、相手に送ることができるアウトバウンドの流動性でもあります。

ユーザーの受け取りは、自分のノードに接続されたLNチャネルにロックされたBTC流動性に依存します。これがLNネットワークにおけるインバウンド流動性です。

前述の論文では、このシステムを「ビットコインのグロス決済システムにネット決済システムを追加したもの」と説明し、「流動性は節約できるが、カウンターパーティーの信用リスクが生じる」という点に大きな注意を促しています。しかし、なぜそうなるのでしょうか？

例えば、LNチャネルのアウトバウンド流動性が高まったとします。これは、タイムリーな支払いを受け取るユーザーの能力が低下することを意味し、ラストマイル問題が発生します。解決策は明白です。ユーザーの流動性チャネルを管理するカストディアル・ウォレットを持つことです。

しかし、それはビットコインの重要な特徴である「自分の資金を持つ」という点をユーザーが失うことを意味します。例えば、ライトニングネットワークのWallet of Satoshiは、インバウンドとアウトバウンドのチャネル容量を自動的にリバランスするカストディアル・ウォレットです。

流動性インフラを容易に提供できる他のLNノードと提携することで、そうすることができる。残念なことに、このような自動管理を行うには、秘密鍵の管理を放棄する必要があります。

言い換えれば、Wallet of SatoshiやBlue Walletといったカストディアル・ウォレットは、LNのユーザー・エクスペリエンスという大きな問題を解決していますが、「カウンターパーティーの信用リスク」という代償を払っているのです。しかし最後には、クリーブランド論文でさえ、「もしLNが2017年に存在していたら、混雑度は93％低くなっていたかもしれない」と認めています。

幸いなことに、自己保管の領域におけるラストワンマイル問題に対処する解決策は目前に迫っています。

現在のソリューションと新たなソリューション

現状では、ユーザーに高度な流動性管理が要求されることを考えると、セルフ・カストディアル・ウォレットによるLNの大量普及を期待するのは妥当ではありません。理論的には、ユーザーはプライベート・チャット・グループに参加し、信頼できる取引相手とチャネルのリバランスを手配することで、この問題を軽減することができます。

これもまた、標準的な慣行として期待するのは妥当ではありません。しかし、この初期のアプローチの進化はすでにここにあるのです。

ライトニング・チャネル・マーケットプレイス

明らかに、ライトニング・ネットワーク内には流動性プロバイダーの需要があります。彼らのP2P決済ルーティングサービスに対して、彼らは手数料を通じてインセンティブを受け取ります。しかし、エンドユーザーはどの手数料がベストなのかをどうやって知るのでしょうか？いつものように、その解決策は、利用可能な競合需要に価格をつけるマーケットプレイスからもたらされます。

その一例として、Magma marketplaceにはLightningエクスプローラーAmbossがあり、ユーザーはすべてのクライアントタイプでLNチャンネルを売買することができます。これまでのところ、3672の開設されたチャンネルで178.96BTC相当の流動性を提供し、かなりの成功を収めています。

このプロセスは合理化されていますが、ユーザーエクスペリエンスを損なう、もうひとつの手間のかかるステップであるとも言えるのです。そこで、ウォレット・インタラクティビティの出番となります。

ウォレット・インタラクティブ・イノベーション

この記事の時点では、セルフカストディアル方式を好むLN参加者は、流動性管理以上に余分なステップに対処しなければなりません。ユーザーがLNの支払いを完了したいときに毎回、ハッシュ化された時間ロック契約 (HTLC) に署名するために、受信ノードがオンラインでなければなりません。

P2P ビットコインの起源に忠実なHTLCは、条件付き取引を行うことで仲介者を冗長にしています。ハッシュロックは、送金された資金を請求するために、受信者が秘密の前画像として暗号証明を提供することを要求すします。その上、タイムロックは取引の期限を設定します。期限が守られなかった場合、送金者は自動的にBTC資金の払い戻しを受けられるのです。

言うまでもありませんが、HTLCはトラストレスメカニズムとしてカウンターパーティリスクを大幅に最小化し、セルフカストディの重要な要素となっています。一方、カストディLNのユーザーは、24時間365日ノードの可用性を享受することができます。この体験を均等にするために、最優先事項の1つは非同期決済の開発であるといえます。

非同期決済イニシアチブは、受信者のノードがオフラインの場合でも取引を開始できるようにします。受信者の負荷は仲介ノードによって引き継がれ、受信者がライトニング・ネットワークに再接続した時点で初めて起動します。

このレイヤーの追加による明らかな信頼性の問題に対抗するため、Matt Corallo氏は常時オンラインのライトニング・サービス・プロバイダー (LSP) という形で解決策を提案した。これはLNURLを利用することで機能します。その頭文字が示すように、LNURLはHTTPの上に追加されたプロトコルであり、LNクライアント間の通信を容易なものにします。

LSPはLNURLを使用して、支払い受領者のオンライン／オフライン状態を通知します。これにより、LSPはそのような信号を受信するまで支払いを保留することができるのです。LNURLが受信者の再接続ステータスを通知したら、そのときだけ「ロック」された資金が転送されます。

LSPは厳密には資金を預かっているわけではなく、期限切れを回避するために支払いの転送を中継しているだけなので、法的にはカストディアンと分類することはできません。

最後に、ウォレットの双方向性を向上させる新たな開発として、静的決済も挙げられます。Atomic Multi-path Payments (AMP)のv.0.13.0-betaで既に可能になっているこの機能により、ユーザーは1回の支払いを断片化し、複数の支払いチャネルを中継することができるようになります。

フラグメントは同時に送信され、受信者はすべてのフラグメントを請求することしかできないため、取引は失敗するか、完全に決済されるかのどちらかになります。フラグメントがチャネルの流動性制限を回避できるため、AMPは重要な前進であるといえます。同時に、ユーザーは静的な請求書を発行することができます。

ブロックチェーン・インタラクティブ・ソリューション

ウォレットの双方向性ソリューションは有望ですが、たとえそれが解決されたとしても、カストディアルLNユーザーは初期設定に対処しなければなりません。繰り返しになりますが、カストディアルLNユーザーは、事前に確立されたインフラに依存しているため、ウォレットが稼動する際のコストはゼロです。

これとは対照的に、最初の決済チャネルを始めるには、Phoenix、Zap、Breez、Muunウォレットを使用するセルフカストディアル型のLN参加者は、オンチェーン取引にコミットし、ブロックチェーン手数料を負担しなければなりません。結局のところ、オフチェーンで処理される流動性を提供するかどうかは彼ら次第なのです。

この意味するところは、異なるマーチャントに対してより多くの支払いを行う必要がある場合、セルフカストディアル型のLNユーザーはより多くのオンチェーン手数料を支払わなければならないということであり、摩擦のないお金のスケーリングとは言えません。

この問題に対処するための重要な救済策は、Conrad Burchert氏、Christian Decker氏、Roger Wattenhofer氏による2017年の論文「Scalable funding of Bitcoin micropayment channel networks」で初めて紹介された、長年のチャネルファクトリー案です。

簡単に言えば、チャネル・ファクトリはマルチシグの資金配分を拡大します。例えば、10対10 (10ユーザー) のマルチシグ・ファクトリー (アドレス) がある場合、この共有流動性プール内の当事者は、互いにチャネルをコミットすることができます。そうすることで、単一のオンチェーン取引をブロードキャストする必要がなくなり、関連手数料を回避できるのです。

チャネルファクトリーでは、ユーザー同士が資金を再分配したり、新たな参加者を追加したりすることで、流動性のスプライシングも導入されますが、いずれも新たなオンチェーン取引は必要ありません。ユーザーがこの共有プールを閉じることを決定すると、最終的な取引は実行されたすべてのLN決済の単一バッチとしてオンチェーンで決済されます。

このような大規模なプールが取引戦略の周りに形成され、取引アラートが支払いをコミットするトリガーとなることは容易に想像がつきます。

事実上、チャネルファクトリー・アプローチは、セルフカストディアルウォレットのオンチェーン手数料とオンチェーン適合のための待ち時間を取り除くことになります。最終的なセルフカストディアルスケーリングソリューションとしてすべての条件を満たすことになりますが、導入には規約が必要です。

規模に応じた自主規制の前段階としての規約

ファクトリーは署名ベースであるため、UTXOのボトルネックとなります。もし1人でも署名に失敗するユーザーがいれば、チャネルファクトリー全体が崩壊してしまうのです。そのため、ユーザーを増やせば増やすほど、障害箇所は増えます。

これを解決するのは、タイムアウト・ツリーを使ったシンプルな契約です。理論的には、これによって何百万人ものユーザーが1つのUTXOの傘の下でチャンネルのオンボーディングを容易にすることができるようになります。このようなアプローチは、署名でコミットする必要のないカジュアルユーザーを考慮し、同時に非同期受信者 (24時間365日オンラインである必要はない) を考慮するものです。

その代わりに、これらの規約はタイムアウト・ツリーで管理されます。条件とタイムロックを利用することで、ユーザーは古い状態をオンチェーンしようとするとペナルティを受けることになります。コベナント・スクリプトは、トランザクション・レポートからの請求書データの抽出 、高度なリスク分析、自動化されたレポーティングなどに使用することもできます。

現在、規約を押し進めるエンベロープはArkから来ています。このプロジェクトは、仮想UTXO (VTXO) を導入することで、ライトニングネットワーク内のカストディアルトラストの問題を回避します。仮想的な部分を例にたとえると、

預けられたBTCに対して、アリスは4週間の有効期限 (タイムロック) のある小切手を受け取る。

この仮想小切手は決済手段として機能するが、ビットコインのメインネットとのやりとりを必要としない。

Arkプロトコルとやりとりすることで、アリスは小切手の有効期限を月ごとに更新する。そうでなければ、小切手は自動的にビットコインのメインネットでビットコインと交換される。

規約はArkが機能するために必要なものではありませんが、もしVTXOスクリプトに条件が追加されれば、未使用のビットコインUTXOのオフチェーン表現として完全に補完されます。このArkベースの規約の構築には、ユーザーをオンボードするための事前署名さえ必要ないフレームワークが含まれています。

言い換えれば、ユーザーはArk・サービス・プロバイダー (ASP) とやり取りする必要がなくなり、ユーザー・エクスペリエンスはカストディアル・ウォレットと同等になるということです。

新たなセルフカストディアルによる解決策は重要か？

バッテリーのコストがEVの大量普及の障害となるように、ライトニングネットワークは、ユーザーがチャネルの流動性管理に遭遇したときに同じ問題に直面します。ほとんどの人がPOSユニットの近くでVisa/Mastercardを振ることに慣れている世界では、これは完全に理解できます。

手作業による流動性管理に頼ることは、原始的で時代に逆行するものと認識されています。そのため、この障害はビットコインを日常的な摩擦のない通貨へとスケールアップさせるLNの可能性を打ち消してしまいます。カストディアルウォレットは、ビットコインの中核機能であるセルフカストディを取り除くことで、これを回避しています。

しかし、そのようなウォレットのユーザーは、ボンネットの下にある負担の大きい流動性チャネルを避けることができるため、常にオンラインで支払いを受けることができる恩恵を受けています。とはいえ、前述の静的インボイス・アプローチを利用してインボイスを「ホドル」するZeus Payなど、両方の問題に対処するソリューションが登場するのは明らかです。

LNとLiquidサイドチェーンを統合したAqua Walletは、もう1つの巧妙な方法を取りました。このセルフカストディアル型ウォレットは、LNユーザーが資金を受け取るたびに、L-BTCとして自動的に資金をLiquidにスワップします。さらにUXを強化するために、AquaのBoltzはLightningノードのメンテナンスを行います。

LNのエコシステム全体はどうなるのでしょうか？トレードオフの領域です。Liquidサイドチェーンでさえ、Bitcoinメインネットの主権には及びません。他のソリューションも、自浄作用のあるアップスケールへの明確な道筋を提供していないのです。

最終的には、カストディアル・ウォレットが支配的であり続ける可能性が高く、カストディアル・ウォレットが有利な比率は1：8と推定されます。この傾向は、摩擦が最も少ない道が最も踏まれた道であるという、他のすべての人間の努力と一致しています。