ビットコインThunderboltネットワーク：再考ビットコインオフチェーンインタラクションデザイン

一、ビットコインの支払いの困難

ビットコインは去中心化と不可篡改の特性を持っていますが、日常の決済シーンでは多くの課題に直面しています。ビットコインでコーヒーを購入する際、取引の確認時間はしばしばコーヒーを待つ時間よりも長く、時には手数料がコーヒー自体の価格を上回ることさえあります。ビットコインネットワーク上の資産流動性は不足しており、融資、ポートフォリオ、相互運用などの機能を実現することができません。

ビットコインスクリプトの保守的な設計は、大多数のオフチェーンインタラクションシナリオを制限しています。その設計の意図は、高頻度の支払いを処理するためではありません。しかし、ユーザーは実際に、ゲームのスキン購入や動画へのチップなど、少額の支払いをビットコインで簡単に行いたいと考えており、長い確認時間を待つ必要はありません。

! Thunderboltネットワークからビットコインライトニングネットワークの設計ロジックを再検討する

二、ライトニングネットワークの限界

ライトニングネットワークは、ユーザー間の専用「支払いチャネル」を構築することで、ビットコインのメインチェーンの取引効率の低さを解決しようとしています。これにより、ユーザーは高頻度のオフチェーン記帳を行うことができ、最終的にはチャネルを閉じる際の資金状態のみをブロックチェーンに同期させます。このモデルは、友人同士で定期的に請求書を精算する方法に似ています。

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困難を露呈しています:

1. 通道の設立のハードルが高く、ユーザーは事前に資金をロックする必要があります。

2. ルーティング問題が複雑で、間接的な支払い経路は資金不足やノードの利用不可により失敗する可能性があります。

3. セキュリティリスクが存在し、詐欺行為を防ぐためにユーザーにオンラインを維持するように要求します。

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応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1億ドルの水準に維持されており、ビットコインシステムの万億級の時価総額に対して微々たるものです。

パート 3: Thunderbolt プロトコルの概要

Bitcoin Thunderboltは、ビットコインのメインチェーンに基づくソフトフォークアップグレードプランであり、ビットコインのスケーラビリティ、取引性能、プログラマビリティを根本的に向上させることを目的としています。

性能面では、ThunderboltはUTXOバンドリング技術を採用しており、複数のUTXOを集約処理し、取引データ量を圧縮し、取引速度を約10倍向上させます。

プログラム可能性の観点から、ThunderboltはOP_CATオペコードを再導入し拡張し、開発者がより複雑なスクリプトロジックを構築し、スマートコントラクト機能を実現できるようにしました。

資産プロトコルの統合に関して、Thunderboltはゼロ知識証明とステートコミットメントに基づくGoldinalsの統一基準を提案し、ビットコインのネイティブな通貨発行フレームワークを実現しました。

Thunderboltはまた、ユーザーがビットコインチェーン上で信頼不要の取引マッチングと情報検証を行うためのBitMMシステムを提供しました。BitVisaは分散型のアイデンティティと証明システムを提供します。

従来のスケーリングソリューションとは異なり、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ており、すべての機能がビットコインのメインチェーン上で直接実行され、クロスチェーンマッピングトークンではなくネイティブBTCを使用しています。

四、Thunderboltのコアメカニズム

Thunderboltのコアメカニズムには次のものが含まれます:

1. 柔軟に調整可能なマルチシグネチャ: サインをユーザー部分と委員会部分に分割し、秘密情報を使用してオンライン対話なしでサインの再構成を実現します。

2. 非同期フォールトトレランスの委員会台帳: 複数のノードで構成されるサービスグループが記帳を担当し、台帳の正常な運営を保証します。

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

4. 非対話型の再帰的な署名委任: オンライン要件を減らすために、再構成可能なしきい値 Schnorr 署名構造を設計します。

5. 転送のたびに署名を更新する: 古い署名が再利用されないようにします。

6. 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。

7. オフラインセキュリティ保護:委員会の大多数がオンラインであれば、転送または償還を完了できます。

8. 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ています。

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5. Thunderboltと既存ソリューションとの比較

BOLTプロトコル、Breez SDK、Phoenixなどの既存のライトニングネットワークソリューションと比較して、Thunderboltの主な利点は安全性と理論的完全性にあります:

• プロトコル設計は安全であることが証明できる
• 悪意のあるユーザーは、どのような状況下でも一方的に利益を得ることはできません

しかし、Thunderboltにはいくつかの欠点もあります:

• デプロイが複雑で、完全なプロトコルスタックの実行が必要です
• メインチェーンの互換性が限られており、実現が困難である
• エコシステムのサポートはまだ不十分です

6. Thunderboltの潜在的な影響

サンダーボルトはBTCFiの触媒となる可能性があり、その将来の発展パスには以下が含まれる可能性があります:

1. Rollup化統合: ビットコイン側のDeFiエンジンとして、様々なL2ソリューションにサービスを提供します。

2. 独立した標準エコシステムを形成する: 自らのネットワークエコシステム、ノード運営システム、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置き換えられる: 状態チャネルやオフチェーンプロトコルを必要としない代替案が登場した場合。

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"を導入したことにあります。UTXOバンドリングとOP_CATの2つの特性の導入は、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オンチェーンスループットをもたらし、ビットコインエコシステムのプロトコルを統一し、さまざまな資産を包含することが期待されています。

Thunderboltは現在理論研究段階にありますが、その潜在能力は非常に大きく、ビットコインエコシステムに革命的な変革をもたらす可能性があります。