ビットコインオフチェーン支払い新方案：深入解析Thunderboltプロトコル

一、ビットコイン決済の困難

ビットコインは去中心化で改ざん不可能なデジタル通貨として、実際の支払いシーンでいくつかの課題に直面しています。ユーザーがビットコインでコーヒーを購入しようとすると、取引確認時間が長く、手数料が高額であるなどの問題に直面します。ビットコインのScriptスクリプト構造は保守的であり、ほとんどのオフチェーン相互作用シーンを制限しています。これはその設計の初期目的が高頻度の小額支払いを処理するためではないことに関連しています。しかし、ユーザーは日常的な消費にビットコインを便利に使用したいと考えており、この現実のニーズはビットコインの技術的制限との間に矛盾を生じさせています。

二、ライトニングネットワークの二面性効果

ライトニングネットワークはビットコインのスケーリングソリューションとして、メインチェーンの横に設けられた高速チャンネルに似ています。ユーザー間に専用の支払いチャンネルを構築することで高頻度の記帳を実現し、最終的にチャンネルが閉じる時の資金状態をブロックチェーンに同期させます。このようなモデルは友人間で複数回の消費を積み重ねた後、一度に清算するのに似ています。

しかし、ライトニングネットワークは実際のアプリケーションで複数のジレンマを露呈しています：

1. 通路の構築のハードルが高く、ユーザーは事前に資金をロックする必要があります。
2. 複雑なルーティングの問題、間接パスは資金不足またはノードの利用不可のために取引が失敗する可能性があります。
3. セキュリティリスク、ユーザーにオンライン状態を維持するよう要求して詐欺を防止する。

これらの構造的欠陥は、ライトニングネットワークの実際の適用がボトルネックを突破するのを難しくしています。現在、全体のライトニングネットワークの資金ロック量は約1億ドルに過ぎず、ビットコインシステムの万億級の時価総額に対しては微不足道です。

3. Thunderboltプロトコル分析

Thunderboltはビットコインの基盤レイヤーに基づくソフトフォークアップグレードプランで、ビットコインのメインチェーンプロトコルレベルで直接変更を行い、ビットコインの拡張性、取引性能、プログラマビリティを向上させました。

主な特徴は以下の通りです：

1. パフォーマンス最適化：UTXOバンドリング技術を採用し、取引速度を約10倍向上させます。
2. プログラマビリティの向上：OP_CATオペコードを再導入し、より複雑なスクリプトロジックをサポートします。
3. 資産プロトコル統合：Goldinals統一標準を導入し、ゼロ知識証明とステートコムミットメントに基づく資産発行フレームワークを提供します。
4. 非中央集権取引：BitMMシステムは、オフチェーンでの信頼を必要としない取引マッチングと情報検証をサポートします。

Thunderboltは「メインチェーンネイティブスケーリング」のアプローチを採用し、すべての機能がビットコインメインチェーン上で直接実行され、ネイティブBTCを使用し、クロスチェーンマッピングトークンを使用しません。

コアメカニズム

1. 柔軟に調整可能なマルチシグ：署名を二つに分割し、一方はユーザーが保持し、もう一方は委員会が保持します。小さな秘密を追加することで送金を実現します。

2. 非同期フォールトトレラントの委員会台帳：複数のノードで構成されたサービスグループが帳簿の記録を担当し、帳簿の正常な運用を保証します。

3. 原子スワップによる最終化：三段階の原子スワッププロセスを通じて、オフチェーンの再構築とオンチェーンの償還を一気に実現します。

主なイノベーション

1.非対話型の再帰的な署名委任:繰り返し可能な調整可能なしきい値Schnorr署名構造を採用して、オンライン要件を削減します。

2. 毎回の転送更新ロック：新しい小さな秘密を使用して署名を更新し、古い署名の再利用を防ぎます。

3. オンチェーン操作の最小化：開始時と終了時のみオンチェーン操作を行い、プライバシーを向上させる。

4. オフラインセキュリティ保証：ユーザーがオフラインであっても、委員会は転送または償還操作を完了できます。

5. 形式化検証：すべての重要なステップはTamarin Prover自動化ツールによって検証されます。

四、Thunderboltと既存のライトニングネットワークソリューションの比較

Thunderboltの主な利点は、セキュリティと理論的な完全性です。

• プロトコル設計は安全であることが証明できます
• 悪意のあるユーザーは、いかなる状態でも一方的に利益を得ることができません。

劣位には以下が含まれます：

• 複雑なデプロイメントであり、完全なプロトコルスタックを実行する必要があります
• 主チェーンの互換性が限られており、実現の難易度が増しています
• エコシステムのサポートはまだ不完全です

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5. Thunderboltの潜在的な影響とその開発パス

ThunderboltはBTCFi理論上の最適解と見なされていますが、実際の適用はまだ初期段階にあります。可能な発展の道筋には次のようなものがあります：

1. Rollup化された統合：ビットコインサイドのDeFiエンジンとして、さまざまなL2ソリューションに統合されます。

2. 独立した標準エコシステムを形成する：自分自身のネットワークエコシステム、ノード運用システム、アグリゲーターなどを発展させる。

3. よりシンプルなソリューションに取って代わられる：状態チャネルや形式言語を必要としない代替案が出現した場合。

Thunderboltの最大の意義は、ビットコイン資産にオフチェーン契約のコンビナビリティを提供することにあります。導入されたUTXOバンドリングとOP_CATの機能は、ビットコインネットワークにネイティブなプログラマビリティとより高い取引スループットをもたらします。これはビットコインエコシステムのプロトコルを統一し、さまざまな通貨を包含する可能性を提供しますが、実際の応用にはまだ一定の距離があります。

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