ライトニングネットワークの概念的な説明

ビットコインに導入されると期待されているライトニングネットワークの機能が取引時間を短縮したり、手数料を下げる効果があると言われています。

しかし、この驚く機能がビットコイン以外のほかのコインにも適用できるというのはあまり知られていないようです。

ビットコインに適用されたプロトコルはほかの数多いアルトコインでも適用されたり、異なるコイン同士間でも活用することができます。

これの機能を使えば、信用確認が必要ないアルトコイン決済システムを構築することができます。

仮想通貨取引所を介さないアルトコイン間の交換が可能になるだけではなく、ビットコインの手数料が下がるなどいろんな可能性がライトニングネットワーク技術によって可能となります。

 

【アトミックスワップ】

ビットコインと他のアルトコインとの取引できるようにするのは新しい概念ではありません。

元々はアトミッククロスチェーントレーディング（atomic cross-chain trading）と呼ばれていて、日本語でアトミックスワップと呼ばれるこの技術は2013年ティアー・ノラン氏が初めて提案しました。

例えば、100ライトコインを持っている佐藤さんは１ビットコインが欲しいとします。

鈴木さんは逆に１ビットコインを持っていて100ライトコインが欲しいとします。

佐藤さんと鈴木さんはお互いに持っているコインを交換することにしました。

しかし、佐藤さんと鈴木さんの間には信頼関係がないため、どちらも先にコインを送ろうとしていません。

この問題を解決し、佐藤さんと鈴木さんが交換できる仕組みがアトミックスワップです。

アトミックスワップは多重署名アドレス機能とタイムロック機能に基づいたハッシュタイムロック契約（HTLC, hash time-locked contract）と呼ばれる技術を利用します。

この技術はビットコインやほとんどのアルトコインが持っているスクリプト言語で作成できます。

仕組みはこんな感じです。

佐藤さんと鈴木さんはお互いにブロックチェーンを送ります。

一方はビットコインでもう片方はライトコインです。

ビットコインの取引で1ビットコインが鈴木さんから佐藤さんへ伝えられ、佐藤さんは自分のみ知っている秘密の番号を使えば、これを受けることができます。

ライトコインの取引で佐藤さんから鈴木さんへ送った100ライトコインを鈴木さんが受け取るためにも同じく秘密の番号が必要になります。

佐藤さんが届いた1ビットコインを受け取る際に、ビットコインのブロックチェーンを通してこの秘密の番号を伝えます。

それを通して鈴木さんは秘密の番号を知り、自身に届いた100ライトコインを受け取ることができる仕組みです。

取引は異なる二つのブロックチェーンで行われますが、お互いに連結されているブロックチェーンで行われているのと同じように出来ます。

鈴木さんは佐藤さんに送ったビットコインを確認しながら、佐藤さんが鈴木さんが送ったビットコインを受け取るときに自分自身に届いたライトコインを受け取ることが出来ます。

このような取引は今でも可能なのですが複雑です。

佐藤さんと鈴木さんはまずは自身が望む取引にある相手を探す必要があります。

その上、複数のブロックチェーン上で複数の取引を処理しないとなりません。

これを改善する必要があります。

 

【ライトニングネットワーク】

ライトニングネットワークはビットコインに合わせて作られた技術です。

ビットコインとコード基盤が同じであるライトコインやGCashなどもライトニングネットワーク技術を使うことが出来ます。

ビットコインと同じようにプログラミングが出来るアルトコインに、イーサリアムやイーサリアムクラシックなどがあります。

これらはビットコインよりもっと柔軟で高度なプログラミングができるため、ライトニングネットワークと同じようなものを実装することが可能です。

アトミックスワップと同じようにライトニングネットワークも、ハッシュタイムロック契約を利用します。

アトミックスワップがブロックチェーン間を連携しますが、ライトニングネットワークは決済チャンネル間を連携します。

例えば、佐藤さんと鈴木さんがそれぞれ高橋さんとの間に決済チャンネルを持っていれば、佐藤さんと鈴木さんはライトニングネットワークを利用して取引を行うことができます。

二つの技術の根本的な仕組みは似ているため、ライトニングネットワークとアトミックスワップを統合するのは自然な流れです。

これはお互い異なるブロックチェーンのライトニングネットワークを連携するようになります。

つまり、二つのブロックチェーンの両方に決済チャンネルを持っている人は、アルトコイン間の交換が可能になるし、ほかのいろんな機能をの決済システムの役割を果たすことが出来るようになります。

このような例を考えてみましょう。

ライトコインのみ持っている佐藤さんが、鈴木さんから1ビットコインの値段が付いた鈴木さんのパソコンを買おうとしたとします。

佐藤さんは高橋さんとライトコインのチャンネルを開いていて、鈴木さんは高橋さんとビットコインのチャンネルを開いていたとします。

佐藤さんは100ライトコインを高橋さんに送り、高橋さんは1ビットコインを鈴木さんに送れば取引することが出来ます。

この取引はすべてハッシュタイムロック契約で行われて、高橋さんはこの取引で決済システムの役割をはたします。

 

交換の場合はどうでしょうか？

佐藤さんと鈴木さんがそれぞれが高橋さんとの、ビットコインの決済チャンネルとライトコインの決済チャンネルを開いていたら、佐藤さんと鈴木さんはこれを利用しと互いのコインを交換できます。

佐藤さんが高橋さんに100ライトコインを送れば、高橋さんはこれをそのまま鈴木さんに伝えます。

鈴木さんが高橋さんに送った1ビットコインも佐藤さんへそのまま伝えます。

この取引もハッシュタイムロック契約を通して行われいて、高橋さんはアルトコインの両替所の役割を果たしたことになります。

また、ライトニングネットワークには、ビットコインのライトニングネットワークの性能のおかげで、今以上に使いやすくなる可能性もあります。

例えば、ビットコイン間の決済を、ビットコインよりも少ない手数料で出来るライトコインブロックチェーンで行うことも出来ます。

さらにはいろんな種類のコインを持っている人が、自分のコイン比率を簡単に変更することもできます。

例えば、ライトコインチャンネルには200ライトコインが、ビットコインチャンネルにはビットコインがなくても、100ライトコインを自分のビットコインチャンネルに移動させることも可能です。

 

【問題点】

上記の機能を実現し利用できるようにするためには、いくつかの問題を解決しなければなりません。

その中の一つがDoS攻撃です。

ライトニングネットワーク自体にはセキュアな環境で誰もコインを盗むことができないように設計されていますが、ネットワーク間では誰かが決済を止めたり、遅延させることが出来てしまいます。

この問題は悪意を持った非協力的な参加者たちとのチャンネルを閉じることによって解決できます。

そうすることでDoS攻撃を防ぐことが出来ます。

しかし、すべての悪意を持った非協力的な参加者たちの、チャンネルが閉じられているかどうかを確認するためには、決済チェーンのすべての参加者を監視しなければなりません。

６人で構成されたチェーンの中で2人がライトコインチャンネルを利用する場合でも、6人全員がそのチャンネルが安全に閉じられることを確認した上で、ライトコインの取引をしなければならない問題があります。