Lightning Network

Lightning Networkとは？

Lightning Networkは、BTC決済をより速く、低コストで、日常的に使いやすくするために設計されたBitcoinのLayer 2決済ネットワークです。Bitcoinを最終的な決済・セキュリティレイヤーとして利用しながら、多くの支払いをBitcoinブロックチェーンの外で処理します。

Lightning Networkの概要では、Lightningを、Bitcoinブロックチェーンに紐づくペイメントチャネルを利用して、ほぼ即時かつ低コストのビットコイン決済を実現するピアツーピア決済ネットワークと説明しています。

少額決済をすべてBitcoinブロックに直接記録する代わりに、ユーザーはペイメントチャネル内で残高を更新できます。通常、Bitcoinブロックチェーン上で決済する必要があるのは、チャネルの開設と閉鎖に関するトランザクションのみです。この設計により、少額決済、チップ、加盟店決済、ストリーミング決済、その他の頻繁な送金をBitcoinで実現しやすくなります。Lightning Networkは、別のコインや独立したブロックチェーンではなく、Bitcoinの決済レイヤーとして理解するのが適切です。

Lightning Networkの仕組み

Lightning Networkは、参加者間のペイメントチャネルを通じて動作します。

BOLTsのLightning入門によると、Lightningでは2人の参加者がBitcoinネットワーク上でビットコインをロックし、その後、両者間でビットコインをどう分配するかを更新するチャネルを利用します。

2人のユーザーがチャネルを開設すると、オンチェーンのBitcoinファンディングトランザクションが作成されます。チャネルの開設後は、チャネル残高を更新することで、両者間で支払いを送受信できます。更新のたびに新しいBitcoinブロックへ記録する必要はありません。チャネルを閉じると、最終残高をBitcoinブロックチェーン上で決済できます。これにより、オンチェーントランザクションを減らしながら、Lightningで多くの少額決済を処理できます。

ペイメントチャネル

ペイメントチャネルは、ビットコインを保持し、オフチェーンで残高を更新できる2者間の接続です。

Lightningペイメントチャネルガイドでは、ペイメントチャネルはピア間のマルチシグコントラクトであり、チャネル内の支払いは後からブロックチェーン上で決済できると説明されています。

チャネルにはローカル残高とリモート残高があります。ローカル残高は、一方が送金できる金額です。リモート残高は、もう一方が送り返せる金額です。この残高構造が、Lightningで流動性が重要となる理由です。ユーザーがチャネル内にBTCを保有していても、インバウンド流動性が不足していると決済を受け取れない場合があります。

決済のルーティング

支払い相手全員と直接チャネルを開設する必要はありません。Lightning決済は、接続されたノードを経由してルーティングできます。たとえば、AliceがBobとのチャネルを持ち、BobがCarolとのチャネルを持っていれば、AliceはBobを経由してCarolに支払えます。Lightningの概要によると、送信者はルーティングノードを通る経路を探しますが、ノードの稼働状況やチャネルの流動性を事前に常に把握できるとは限りません。そのため、送信者に資金があり、受信者の支払いリクエストが有効でも、Lightning決済が失敗する場合があります。ウォレットは別の経路を使って決済を再試行することがよくあります。決済の信頼性は、流動性、ルーティングソフトウェア、ノードの稼働時間、手数料設定、支払い額によって異なります。

HTLCと不可分な決済

Lightning決済は通常、不可分となるよう設計されています。不可分とは、決済が全額完了するか、全額失敗するかのどちらかであることを意味します。Lightningの概要では、Hash Time-Locked Contracts（HTLC）が、ルーティングノードが応答しなくなったり、悪意を持って動作したりした場合でも、決済を安全に完了する仕組みに役立つと説明されています。HTLCは暗号学的な条件と時間制限を使い、複数の経由先を通る決済を保護します。転送ノードは、必要な条件を満たさずに決済を受け取ることはできません。この仕組みのため、Lightningでは決済経路上のすべてのノードを信頼せずに送金できます。ただし、ユーザーは引き続き、ウォレットソフトウェア、ノードの動作、流動性、プロトコルのルールが正しく機能することに依存します。

Lightningインボイス

Lightningインボイスは、受信者が作成する支払いリクエストです。

Lightningインボイスガイドによると、LightningインボイスはBOLT 11標準で定義され、互換性のあるLightningツールが支払いリクエストを理解できるようにします。

Lightningインボイスには、支払い額、支払いハッシュ、説明、有効期限、受取人ノードの情報、その他の項目を含めることができます。多くのLightningインボイスは、QRコードまたは長いテキスト文字列で表示されます。ユーザーはインボイスをスキャンするかLightningウォレットに貼り付け、支払いを確定します。多くのLightningインボイスは1回限りの利用を想定しています。期限切れ、不審、再利用された、または予期しないインボイスへの支払いは避けてください。

BOLT 12オファー

BOLT 12は、より柔軟な決済交渉を目指す新しいLightning決済標準です。

BOLT 12仕様では、Lightning決済のオファー、インボイスリクエスト、インボイス、インボイスエラーについて説明しています。

BOLT 12オファーを使うと、加盟店は再利用可能な支払いリクエストを公開し、支払者ごとに固有のインボイスを発行できます。対応している場合、寄付ページ、返金、定期支払いフロー、加盟店での決済体験を改善できます。すべてのLightningウォレットやノードがBOLT 12に対応しているわけではありません。BOLT 12オファーが利用できると決めつけず、ウォレットの対応状況を確認してください。ネットワークの成熟に伴い、Lightning決済の標準も進化を続けています。

Lightningの手数料

Lightningの手数料は通常少額ですが、常に無料とは限りません。

Lightningのチャネル手数料ガイドでは、転送ノードがチャネルを通じてルーティングする支払いに対して、基本手数料と比例手数料率を設定できると説明されています。

基本手数料は、転送する支払いごとに請求されます。手数料率は、支払い額に基づいて請求されます。ウォレットは、コスト、信頼性、利用可能な流動性を基にルートを選ぶ場合があります。チャネルの開設や閉鎖にも通常のオンチェーンBitcoin手数料が必要となる場合があります。そのため、Lightningは頻繁な少額決済を低コストにできますが、Bitcoinの利用にかかるすべての費用がなくなるわけではありません。

Lightningの流動性

流動性はLightning Networkで最も重要な概念の一つです。アウトバウンド流動性は、ノードがチャネルを通じて送金できる金額です。インバウンド流動性は、ノードがチャネルを通じて受け取れる金額です。加盟店が顧客の支払いを受け取るには、インバウンド流動性が必要です。支払いをするユーザーには、アウトバウンド流動性が必要です。ルーティングノードは、決済を安定して転送し手数料を得るために、バランスの取れた流動性を必要とします。流動性が不足すると、特に大口決済で失敗する可能性があります。

Lightningノード

Lightningノードとは、Lightning Networkに接続し、チャネル、決済、ルーティング、ピアとの通信を管理するソフトウェアです。一般的なLightningノードの実装は、異なる実装同士が連携できるようBOLT仕様に準拠しています。

BOLTsリポジトリでは、Lightning仕様はコミュニティの意見を取り入れて策定中の文書と説明されています。

より多くの管理権限を得るため、自分でLightningノードを運用するユーザーもいます。一方で、ノードの運用を管理するウォレットやサービスプロバイダーを利用するユーザーもいます。ノードを運用すると自己主権性を高められますが、チャネル、バックアップ、流動性、稼働時間、セキュリティの管理も必要です。初心者には、Lightningノードを自分で運用するより、シンプルなウォレットの方が使いやすい場合があります。

カストディ型とセルフカストディ型のLightning

Lightningは、カストディ型またはセルフカストディ型の仕組みを通じて利用できます。

BTCPay ServerのLightningガイドでは、カストディ型は使いやすい一方、第三者を信頼する必要があり、ユーザー自身が管理するノードを運用すれば管理権限が高まるものの、習得すべき内容が増えると説明されています。

カストディ型Lightningウォレットは、ユーザーに代わってチャネルや流動性を管理する場合があります。その代わり、ユーザーは資金へのアクセスをカストディ事業者に依存します。セルフカストディ型Lightningの仕組みでは、ユーザーの管理権限が高まる一方、責任も増えます。LightningウォレットやサービスにBTCを入金する前に、資金を誰が管理するのか確認してください。カストディモデルは、Lightning関連商品における最も重要な違いの一つです。

Watchtower

Watchtowerは、ノードがオフラインのときにLightningユーザーの保護を支援するサービスです。

LightningのWatchtowerガイドでは、WatchtowerはBitcoinブロックを監視し、チャネルの不正行為の可能性を検出すると説明されています。

不誠実なチャネルの相手方が古いチャネル状態を公開しようとする可能性があるため、これは重要です。Watchtowerはそのような動作を検出し、プロトコルのルールに従って対応するのを支援します。この保護を自動的に処理するウォレットもあります。上級ユーザーはWatchtowerのサポートを自分で設定する場合があります。常時ノードをオンラインにしていないセルフカストディ型Lightningユーザーには、オフライン時の保護が特に重要です。

Lightning Networkのプライバシー

Lightningではすべての支払いがBitcoinブロックチェーンに直接公開されるわけではないため、少額決済のプライバシーが向上する可能性があります。

BOLT 4のオニオンルーティング仕様では、中継ノードが把握できるルーティング情報は限定されており、パケットだけから経路全体を知ることはできないと説明されています。

これはLightningが完全なプライバシーを提供するという意味ではありません。チャネルの開設と閉鎖は、引き続きBitcoinブロックチェーン上で確認できます。カストディ型サービスは、ユーザーの残高や支払い状況を把握できる場合があります。ルーティングノードは、転送する支払いに関する部分的な情報を把握する場合があります。Lightningのプライバシーは、ウォレットの設計、ルーティングの挙動、チャネル管理、ユーザーの習慣によって異なります。

Lightning NetworkとBitcoinのオンチェーン決済の違い

Bitcoinのオンチェーン決済は、Bitcoinのブロックに直接記録されます。Lightning決済はペイメントチャネル内でオフチェーン処理され、後からBitcoin上で決済できます。オンチェーン決済は通常、大口の決済、コールドストレージへの資産移動、ベースレイヤーでの最終性を最大限に必要とする取引に適しています。Lightning決済は通常、少額、頻繁、迅速な支払い、または小売店での支払いに適しています。ブロックスペースが混雑すると、オンチェーンBitcoinの手数料が上昇する場合があります。Lightningを使うと、少額送金のたびにオンチェーンのブロックスペースを利用する必要性を減らせます。取引の規模、緊急性、コスト、セキュリティのニーズに合った決済方法を選んでください。

Lightning Networkのメリット

1つ目のメリットは、BTC決済が速いことです。2つ目は、少額決済の送金コストを抑えられることです。3つ目は、マイクロペイメント、チップ、サブスクリプション、POS決済に適していることです。4つ目は、頻繁な少額決済によるBitcoinブロックスペースへの負荷を減らせることです。5つ目は、受取人ごとに直接チャネルを開設せず、ネットワークを通じて決済をルーティングできることです。6つ目は、少額決済をすべてオンチェーンで公開する場合と比べ、決済のプライバシーを向上させられることです。こうした利点により、LightningはBitcoinエコシステムで重要なスケーリングシステムの一つとなっています。

Lightning Networkのリスクと制約

1つ目のリスクは、流動性不足による決済失敗です。十分な流動性を持つ経路がないと、決済が失敗する場合があります。2つ目は、カストディ型Lightningウォレットやサービスを利用する場合のカストディリスクです。3つ目は、Lightning資金は通常、コールドストレージのBTCより活発に利用されるため、ホットウォレットのリスクがあることです。4つ目は、Lightningチャネルの状態を復元する際、単純なオンチェーンウォレットより慎重な対応が必要となる場合があるため、バックアップが複雑なことです。5つ目は、決済の成功がノードの稼働状況、チャネル残高、経路探索に左右されるため、ルーティングの信頼性に関するリスクです。6つ目は、オンチェーンBitcoinアドレスとLightningインボイスをユーザーが混同するリスクです。LightningはBitcoin決済を改善しますが、運用上やセキュリティ上の課題をすべてなくすわけではありません。

Lightning Networkを安全に使う方法

少額の残高から始め、金額を増やす前に支払いを試してください。カストディモデル、バックアップ方法、流動性サポート、手数料、プライバシー、使いやすさに基づいてウォレットを選びます。長期保有資産をLightningウォレットに保管する場合は、その用途に適した設計であり、ユーザーがリスクを理解していることを確認してください。支払う前にインボイスを慎重に確認してください。ウォレットソフトウェアを最新の状態に保ってください。公式のウォレット配布元を利用し、不審な支払いリンクを避けてください。加盟店は大口の決済を受け入れる前に、インバウンド流動性、返金フロー、会計ツール、バックアップ手順を確認してください。

Lightning Networkに関するよくある誤解

よくある誤解の一つは、Lightningが別個の暗号資産だというものです。Lightningはビットコインを使い、Bitcoinのペイメントチャネルを基盤としています。もう一つの誤解は、Lightning決済は必ず無料だというものです。Lightning決済は低コストであることが多いものの、ルーティング手数料やオンチェーンのチャネル手数料がかかる場合があります。3つ目の誤解は、Lightning決済が失敗することはないというものです。流動性、ルーティング、インボイス、ノードの問題によって、決済が失敗する場合があります。4つ目の誤解は、すべてのLightningウォレットで完全なセルフカストディができるというものです。カストディ型のLightningウォレットもあるため、資金を誰が管理するのか確認してください。

よくある質問

Lightning Networkとは何ですか？

Lightning Networkは、オフチェーンのペイメントチャネルを使って迅速かつ低コストのBTC決済を実現するBitcoinのLayer 2決済ネットワークです。

Lightningは独立したブロックチェーンですか？

いいえ。LightningはBitcoinのペイメントチャネルを使い、Bitcoinブロックチェーン上で決済するため、独立したブロックチェーンではありません。

Lightning NetworkではBTCを使いますか？

はい。Lightning Networkではビットコインを使い、少額決済ではsatoshi単位で表示されることがよくあります。

Lightningペイメントチャネルとは何ですか？

Lightningペイメントチャネルとは、2者がオフチェーンで残高を更新できる、マルチシグに基づくBitcoinチャネルです。

Lightningインボイスとは何ですか？

Lightningインボイスは、支払額と決済のルーティング方法をウォレットに伝える支払いリクエストです。

Lightningの流動性とは何ですか？

Lightningの流動性とは、決済の送受信に利用できるチャネル容量です。

Lightning決済が失敗することはありますか？

はい。ルーティングの問題、流動性不足、期限切れのインボイス、ノードの稼働状況などが原因で失敗する場合があります。

Lightning Networkはカストディ型ですか？

ネットワーク自体が必ずカストディ型というわけではありませんが、個々のウォレットやサービスはカストディ型にもセルフカストディ型にもなり得ます。

Lightningは大口決済に適していますか？

Lightningは通常、少額で頻繁な決済に適しています。一方、大口の決済は状況によってオンチェーンBitcoinの方が適している場合があります。

LightningはBitcoinのスケーラビリティを向上させますか？

はい。Bitcoinを決済レイヤーとして利用しながら、多くのトランザクションをオフチェーンに移すことで、Lightningは決済のスケーラビリティを向上させる可能性があります。

まとめ

Lightning Networkは、迅速かつ低コストのBTC決済を目的として構築された、Bitcoinの主要なLayer 2システムです。ペイメントチャネルを利用し、多くのオフチェーン決済を可能にしながら、最終的な決済とセキュリティをBitcoinに依存します。主な強みは、速度、低い手数料、マイクロペイメントへの対応、加盟店決済での利便性、少額送金をすべてオンチェーンで公開する必要性の低減です。主な課題は、流動性管理、ルーティングの信頼性、ウォレットごとのカストディの違い、バックアップの複雑さ、ホットウォレットのリスク、ユーザーへの理解促進です。Lightning NetworkはBitcoinのベースレイヤーに取って代わるものではありません。Lightning NetworkはBitcoin上に構築された決済ネットワークであり、Lightning決済とオンチェーントランザクションの使い分けを理解した上で利用するのが効果的です。少額で頻繁な決済では、LightningによってBTCがより実用的なものになる可能性があります。長期保有や大口決済では、より強固なオンチェーンのコールドストレージ管理を引き続き選ぶユーザーもいるでしょう。Lightningを安全に使うには、少額から始め、ウォレットのカストディモデルを理解し、インボイスと流動性の仕組みを学び、支出用ウォレットを貯蓄用保管庫のように扱わないことが大切です。