Ark：ビットコインを基盤とする匿名のオフチェーン決済プロトコル
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Ark：ビットコインを基盤とする匿名のオフチェーン決済プロトコル
本稿では、まずこのプロジェクトの研究を始めた動機について考察した後、ブルークに続いてアーケの仕組みとその利点について深く掘り下げていきます。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：Burak
編集：TechFlow
Arkは、ビットコインに低コストかつ匿名性の高いオフチェーン決済ソリューションを提供することを目指す革新的なレイヤー2プロトコルです。Arkはプライバシーと低コストという二つの利点を組み合わせることで、ユーザーにまったく新しい支払い体験を提供します。本稿では、Burakの視点に沿いながら、Arkの動作原理やその背後にある動機について深く掘り下げます。
Arkは、受取人が入金用流動性（inbound liquidity）を持たなくても支払いを受け取れるようにし、受取人のプライバシーを保護します。このプロトコルはWabiSabiと同程度のプライバシーを持ち、オンチェーンと同等の使いやすさを備え、ライトニングネットワーク並みの安価な手数料を実現しています。細部に入る前に、まず私の物語から話しましょう。
もともと大ブロック派の一員であった私は、当初、ライトニングネットワーク（LN）の大きな批判者でもありました。特に、入金用流動性、非同期的な受信、オンチェーンへの足跡といった点に対して強い拒否反応を感じていました。
しかし時間とともに、私はライトニングネットワークについてより深く理解するようになり、自分の懸念のいくつかは解決可能であることに気づきました。たとえば、PTLCは非同期受信と支払い証明の問題を同時に解決し、共有UTXOモデルはオンチェーンフットプリントの一部を緩和します。
しかし残念ながら、入金用流動性の問題に対する「万能薬」は見つけることができませんでした。私にとって入金用流動性は常にバグのように感じられました。存在すべきではないものだと感じずにはいられませんでした。この問題全体がどうにも不自然に思えたのです。
もしLNを設計する前に単純な市場調査を行っていたら、「24時間サーバーを稼働させ、さらに最初に流動性を提供しないと使えない支払いシステムを使いますか？」と尋ねるところでした。これがどんなユーザーエクスペリエンスになるか、想像できますか？
理想的なエンドユーザー体験は、まったく滑らかであるべきです。ユーザーはまるでオンチェーンでの資金移動のように、魔法のボタンを押すだけでsatoshisを受け取り、別のボタンを押せば送金できるべきなのです。
いずれにせよ、時間とともに私はいくつかのUX上の課題に対する興味深い解決策を考え出し、最終的には新しいLNウォレットの研究を始めました。ある時点で、自分が研究しているものはもはやライトニングネットワークとは言えず、むしろ独自のレイヤー2プロトコルに近づいていることに気づいたのです。それはライトニングネットワークの請求書への支払いができ、またライトニングネットワークからの支払いを受けられるようなレイヤー2ですが、内部構造やコアの設計はまったく異なります。
要するに、私のライトニングネットワークウォレットのアイデアは、新たなレイヤー2プロトコルへと進化したのです。私はこれまで、限られたコアグループ内で意見交換を行い、個別にフィードバックを集め、設計を繰り返し改善してきました。
数か月にわたる再構築と反復を経て、私はついに最適な設計に到達したと確信しました。技術的にも十分成熟しており、コミュニティ全体と成果を共有する時期が来たと考え、こうしてArkを公開する運びとなりました。
このプロジェクトに「Ark」という名前をつけたのは、ノアの方舟に通じるイメージがあるためです。つまり、一般の人々をチェーン分析企業やカストディサービスの脅威から救い出す存在となることを意味しています。カストディなしのライトニングネットワークは明らかに機能せず、一方でチェーン分析企業はユーザーのプライバシーに深刻な脅威を与えています。
Arkは、「Arkサービスプロバイダー（ASP）」と呼ばれる存在を通じて、匿名性と拡張性を両立したオフチェーン支払いを実現します。ASPは常時オンラインのサーバーであり、ネットワークに流動性を提供します。これは、ライトニングネットワークにおけるサービスプロバイダーと似た役割を果たします。
Arkは信頼不要なレイヤー2プロトコルであり、片方向の退出機能を持つため、ユーザーの資金を盗んだり、送信者と受信者の関係を紐づけたりすることはできません。ユーザーは自己ホスト（セルフホスティング）権を持っており、万一レイヤー2に問題が生じても、資金をベースレイヤーへ戻すことが可能です。さらに、Arkには「仮想UTXO」または「vTXO」と呼ばれるオフチェーンUTXOセットがあります。
既存の仮想UTXOは破棄され、新しい仮想UTXOが継続的に生成されます。これは、オンチェーンにおける資金の流れに酷似しています。
Arkは5秒ごとに決済を行いますが、最終性を持つと見なされるにはオンチェーンの確認を待つ必要があります。ただし、ユーザーはzero-confトークンを使って即座に請求書の支払いを行うことができ、遅延のある即時可用性（instant usability with delayed finality）を享受できます。
ArkはHTLCではなくATLCを使用することで「絶対的原子性」を確保しています。ユーザーは確認を待たずに支払いを受け取り、さらに転送することが可能です。mempoolレベルでの二重使用は原子性を損ないます。もしASPが受信者のvTXOを二重使用した場合、送信者のvTXOを換金できなくなります。
ライトニングネットワークと比較すると、Arkは桁違いのプライバシー保護を提供します。プロトコル上のすべての支払いはCoinJoinラウンド内で行われるため、送信者から受信者への追跡が困難になります。一方、ライトニングの支払いはhashlock識別子によって結びつけられており、中継ハブが連携すれば支払い情報を抽出し、送信者と受信者の関係を解明することが可能です。
ライトニングネットワークはオンチェーンフットプリントの面でもスケーラビリティに限界があります。ライトニングネットワークはベースレイヤーに強く依存するレイヤー2ネットワークです。最近の高手数料環境は、ある意味でライトニングネットワークインフラの信頼性の低さを示していると言えるでしょう。
数字が示しています。全人口が非カストディ方式でライトニングネットワークに参加するには、一人あたり平均4つのチャネルを開設し、それぞれ数百vBytesを消費すると仮定すると、100年以上かかる計算になります。
チャネルをcoinpoolやfactoryでバッチ処理できると言うかもしれませんが、それでも頻繁にオンチェーンとのやり取りが必要となり、チャネルを閉鎖しなければなりません。このようなクローズ操作がTLUV*の形で発生すると考えると、ビットコインのバックアップ容量は、毎日約15万人がチャネルを閉鎖する規模に対応できません。
（TechFlow注：「TLUV」とはTapscriptに関連する概念で、「TAPLEAF_UPDATE_VERIFY」を意味します。これにより、現在の内部鍵を変更する「ツイーク（tweak）」を指定でき、Tapscript内での取引条件や鍵管理をより柔軟に制御できます。より複雑な取引スクリプトの作成を可能にし、ビットコイン取引の柔軟性と拡張性を高めます。）
Arkはさまざまな要素を組み合わせることで、ビットコインの取引を本質的に拡張しています。共有UTXOモデル、ブラインド署名、シンプルな調整、タイムロック、ATLC、その他いくつかのテクニックを活用しています。
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Burak
