Thunderbolt ネットワークから出発し、ビットコインの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
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Thunderbolt ネットワークから出発し、ビットコインの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
ビットコインエコシステム内のすべてのプロトコルを統一し、さまざまな資産やBitMMの実装を取り込むことがもはや空論ではなくなりつつあるが、現時点でのThunderboltはまだ「非常に高度な数学論文を書いた」段階に近く、開発者が実際に使える状態になるまでにはまだ大きな距離があるかもしれない。
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一、なぜビットコインでコーヒーが買えないのか？
ビットコインと言えば、多くの人がまず「非中央集権的」「改ざん不可」といった特性を思い浮かべる。しかし実際にそれを使用してコーヒーを買おうとすると、すぐに次のような困った問題に直面する：取引の確認にかかる時間が、コーヒーができるよりも長い。場合によっては手数料がコーヒーの値段より高くなることもある。現在でもビットコイン上の資産は依然として「動かないまま」——主にHODL（ホールド）に頼っており、貸出もできず、組み合わせもできず、相互運用性もない。
ビットコインScriptのスクリプト構造は極めて保守的であり、オフチェーンでの多数のインタラクションシナリオを制限しており、そもそも毎秒数万件の支払い処理を想定して設計されたものではない。しかし現実のニーズは明確にある——ビットコインをもっと使いやすくしたい。たとえゲーム内のスキンを買ったり、動画を見てチップを送ったりするだけであっても、10分待つのは避けたい。
二、ライトニングネットワーク：両刃の剣
画像出典：Cointelegraph
ビットコインのメインチェーンは高速道路のようなものであり、ライトニングネットワークはその脇に設けられた有料の快速レーンに似ている。その中心的なアイデアは、メインチェーンの取引効率に対する妥協から生まれたものだ。オンチェーン取引には速度のボトルネックがあるため、すべての取引をブロックチェーンに記録することにこだわらず、ユーザー間の専用「支払いチャネル」を構築し、そこで頻繁に帳簿を更新する。最終的にチャネルを閉じるときのみ、資金の状態をブロックチェーンに同期させる。これは友人同士が毎週交互に食事をごちそうした後、個々の都度銀行振込を行うのではなく、10回分の消費をまとめて一括精算する方法に似ている。つまり、ライトニングネットワークとは、このような数万もの支払いチャネルが織りなす取引ネットワークなのである。
しかし、この一見巧妙に見えるシステムは、実際の応用において複数の困難を露呈している。第一に、チャネル構築の高いハードルがある。ユーザーは事前に資金をロックしなければチャネルを構築できないため、任意の相手と取引するにはあらかじめ専用の接続チャネルを設定しておく必要がある。第二に、ルーティングの複雑さだ。ユーザーAとBが直接チャネルを持っていない場合、A-C-Bという間接的な経路があったとしても、中継チャネルの資金不足やノードの不稼働により、取引は失敗する可能性がある。さらに重大なのはセキュリティリスクである。チャネル閉鎖時に相手が期限切れの取引を提出して詐欺を働くことを防ぐため、ユーザーは常にオンラインでいなければならない。これは一般ユーザーの機器管理能力に対して、現実離れした要求となる。
ライトニングネットワークはすでに長年にわたり運用されているが、こうした構造的欠陥により、実際の利用は依然として大きな壁にぶつかっている。公開データによると、現在のライトニングネットワーク全体のロックアップ資金量は約1億ドル程度にとどまっており、ビットコインシステムの兆単位の時価総額と比較すると、そのエコシステムにおける地位はほぼ周縁的である。これにより業界は深い問いを考えざるを得ない：既存の枠組みを超える、より洗練されたオフチェーン決済プロトコルを構築することは可能なのか？
4月15日、チェインキャッチャーの報道によると、HSBC（汇丰银行）は公式プレスリリースで、「Bitcoin Thunderbolt（ビットコイン・サンダーボルト）」は過去10年間でビットコイン技術にとって最も画期的なアップグレードであると明らかにした。Thunderboltはまるで「ライトニングネットワーク2.0」とも見なせるが、単なるアップグレードではなく、むしろビットコインのオフチェーンインタラクションパラダイムの再構築に近い。
三、Thunderboltプロトコルとは何か
画像出典：Nubit | Bitcoin Thunderbolt
Bitcoin Thunderboltは、ビットコイン基礎レイヤーに基づくソフトフォークによるアップグレード方式であり、第2層ネットワークやクロスチェーンブリッジといった折衷案に依存せず、ビットコインメインチェーンのプロトコルレベル自体を変更することで、根本的にビットコインのスケーラビリティ、取引性能、プログラミング可能性を向上させるものである。
性能面では、NubitはUTXO（未使用取引出力）バンドリング技術を活用し、従来のビットコイン取引処理モードを顕著に最適化している。従来のビットコインネットワークは単一UTXO方式を採用しているため、取引速度とスループットが明確に制限されていた。一方、UTXOバンドリングでは複数のUTXOを束ねて処理できるため、取引データ量を圧縮し、安全性を損なうことなく取引速度を約10倍に引き上げることが可能になる。
プログラミング可能性の面では、Bitcoin Thunderboltはかつてビットコイン初期バージョンに存在していたが後に削除されたOP_CATオペコードを再導入し、拡張している。OP_CATはデータを連結する操作を可能にし、開発者がより複雑なスクリプトロジックを構築できるようにするため、ビットコインメインチェーン上で直接スマートコントラクトを実装できるようになる。このアップグレードにより得られる最も直接的な利点は、サイドチェーン、Rollup、クロスチェーンブリッジに依存せずに、ネイティブなビットコインネットワーク上に分散型アプリケーション（dApps）を展開できることだ。
資産プロトコルの統合面では、NubitはGoldinalsという統一標準を提唱し実現している。Goldinalsはゼロ知識証明とステートコミットメントに基づく資産発行フレームワークを提供する。簡単に言えば、これは外部の信頼機関にも、複雑なクロスチェーンブリッジにも依存せず、各トークンの存在と状態をオンチェーンで検証できる「ビットコインネイティブ」なトークン規格である。BitMMはビットコイン上で動作するオンチェーン自動マーケットメイカーであり、断片化されたBRC-20、Runes、Ordinalsなどのプロトコル資産を統合している。Nubitは非信頼型取引においても重要な進展を遂げており、開発したBitMM（Bitcoin Message Market）システムは、ユーザーがビットコインチェーン上で信頼不要な取引マッチングおよび情報検証を行うことをサポートしている。
従来のスケーリングアプローチ（例：サイドチェーン、Plasma、Rollup、またはトークンのブリッジによるラッピング）とは異なり、Nubitは「メインチェーンネイティブスケーリング」という道を歩んでいる。BitVisaは分散型のIDおよび認証システムを提供する。取引の圧縮、スマートコントラクトのサポート、資産規格の統合、オンチェーン取引マッチングなど、すべてがビットコインメインチェーン上で直接動作する。使用されるのはネイティブBTCであり、クロスチェーンマッピングされたトークンではない。
3.1 核心メカニズムの解説
本章の内容は『Stateless and Verifiable Execution Layer for Meta-Protocols on Bitcoin』（参考リンク1参照）に基づき解説したものであり、筆者の理解によれば、Bitcoin Thunderbolt（サンダーネットワーク）とBitcoin Lightning（ライトニングネットワーク）はいずれも、ビットコインメインチェーンの取引確認遅延を解決するために提案されたスケーリングソリューションであり、共通の目標は効率の向上とコストの削減である。二つの違いは以下の通り：
- Lightning Networkの設計は「支払いチャネル」に重点を置いている——転送支払いにしか使えず、スマートコントラクトや複雑なロジックをサポートしない。また、構築および維持のハードルが高く、大規模な普及には向いていない。
- ThunderboltはNubitが開発したもので、プログラミング可能なオフチェーンプロトコルを提供することを目指しており、チューリング完全な操作をサポートし、より複雑なステート資産、流動性プロトコル、金融アプリケーションの構築が可能である。
柔軟に調整可能なマルチシグネチャ
ビットコインの「署名」を半分に分割するイメージだ：半分はAliceが持ち、もう半分は委員会が持つ。新しいユーザーに送金するたびに、Aliceと委員会はそれぞれ自分の署名の半分に「小さな秘密」を追加する——この秘密を知っているのは受け取り側の新ユーザーだけである。受取人は自分が知る小さな秘密を使って、二つの半分を「結合」し、完全な署名を得ることができる。このプロセスでは、Aliceと委員会がオンラインで対話する必要はない。
非同期フォールトトレラントな委員会帳簿
複数のノード（例：4n+1）からなる「サービスタスクグループ」が帳簿を管理し、誰が現在の所有者かを互いに確認する。少数のノードが故障しても、大多数がオンラインであれば帳簿は正常に機能し続ける。これらのノードは「補助的な署名」と「帳簿記録」のみを担当し、資金を自由に動かすことはできないため、安全性と非中央集権性が保たれる。
アトミックスワップ式のファイナライゼーション
実際にオンチェーンでこの資金を使う際には、まず3段階の「アトミックスワップ」を経る：1.Alice＋委員会が元のロックアウトプットを使用し、一時的に資金を委員会に移す；2.委員会が同等額を、「Zenniと委員会」双方の署名が必要な「安全保管箱」にロックする；3.Zenniが2つの署名を使って保管箱の中の資金を引き出す。このようにすることで、Zenniや委員会のどちらも先走ることができず、オフチェーンでの再構成とオンチェーンでの償還が一貫して完遂される。
3.2 Thunderboltのプロトコル設計とキーアップグレード
- 非インタラクティブ・再帰的署名委任
再調整可能（Tweakable）な閾値Schnorr署名構造を設計。従来の支払いチャネルでは何度もメッセージのやり取りが必要だったが、Thunderboltでは「小さな秘密付きの署名を一度送る」だけで完了し、オンライン要件も大幅に緩和される。 - 毎回の移転で「新しい鍵」に交換
各ステップの移転時に、Aliceと委員会は新たな小さな秘密で署名を更新し、古い「鍵」は完全に無効化される。これにより、以前の関係者は新しい署名を得られず、古い署名の再利用防止が可能になる。 - オンチェーンには一度だけ痕跡を残す
開始時に一度だけオンチェーンで「ロック」を行い、その後のすべての変更はオフチェーンで完結し、最後にオンチェーンで資金を使用する。ライトニングネットワークのようにチャネルを頻繁に開閉する必要がないため、オンチェーン操作が少なく、プライバシーも向上する。 - オフラインでも資金を失わない
AliceやZenniがオフラインになっても、委員会の大多数がオンラインであれば、いつでも移転や償還が可能になり、タイムロックの期限切れや相手による悪意のあるチャネル閉鎖の心配がなくなる。 - 真の「機械的証明」によるセキュリティ
プロトコルのすべての主要ステップがTamarin Proverによって「形式的検証」されており、これらのセキュリティ保証は理論的なものではなく、自動化ツールによって繰り返し検証されたものである。
四、Thunderboltと既存のライトニングネットワーク方式との違い
BOLTプロトコル、Breez SDK、Phoenixなどの既存方式と比べて、Thunderboltはどこを改善したのか見てみよう。
Thunderboltと既存のライトニングネットワーク方式の違い：
ここからわかるように、Thunderboltの主な優位性は「セキュリティ」と「理論的完成度」にある。以下のような数少ないプロトコルの一つである：
- プロトコル設計が安全性を持つことが証明可能
- 悪意のあるユーザーがいかなる状況下でも一方的に利益を得られない
しかし、その欠点も明らかである：
- 展開の複雑さ：Thunderboltを使用するには、現時点で完全なプロトコルスタックを実行する必要があり、一般のウォレットユーザーには扱いづらい
- メインチェーンとの互換性：ビットコインメインチェーンのスクリプト言語は非常に簡素であるため、Thunderboltは機能を実現するために工夫を凝らさざるを得ず、実装難度が上がる
- エコシステムの支援不足：BOLTのように多数のウォレットやノードが既に支援しているわけではなく、Thunderboltはまだ「初期研究段階」にある
五、Thunderboltの潜在的影響：BTCFiの触媒となるか？
画像出典：作成者自身
それでは、ThunderboltはBTCFiにとって最適解なのか？大胆な見解を提示しよう：
Thunderboltは現時点において、理論的にはBTCFiにとって最適な解法であるが、実践的にはまだ「アルファ段階」にある。言い換えれば、ビットコイン世界における「イーサリアム2.0白書」のようなものであり、先見性はあるものの、まだ「工学的システムレベル」での実装には至っていない。現時点での観察から、Thunderboltの将来の展開経路は次の3つが考えられる：
1. Rollupへの統合：ビットコイン側のDeFiエンジンとして
ビットコインメインチェーン自体のスケーラビリティが不足しているため、Thunderboltは将来的にビットコインL2（例：BitVM、Nomic、BOB）上のオフチェーンモジュールとなる可能性がある。これは「Rollup内にThunderboltを統合し、汎用コントラクト実行層とする」ことに類似している。
例えば：
- BOBがThunderboltチャネル層を統合し、ネイティブBTC取引を実現
- RGBエコシステムがThunderboltのステート管理ロジックを導入
- BitVM自体がより複雑なロジックをサポートするため、Thunderboltがコントラクト規格の一つとなる
- Babylon、Bitlayerなどのシステムを支援
2. 独立した標準エコシステムとして、メインチェーンと並行して運営
Thunderboltが最も可能性が高いのは、ライトニングネットワークのように独自のネットワークエコシステム、ノード運営体制、アグリゲーターなどを形成し、Thunderbolt-LSP事業者さえ登場するかもしれない。同時に、Nubitは中本コンサensus時代のマイナーと連携し、プロトコル層のソフトフォークアップグレードを推進しており、UTXOバンドリングとOP_CATという2大機能を導入している。これにより、BRC20、Runes、OrdinalsなどのBTCプロトコル系資産を直接サポートできる。これにより非常に大きな可能性が広がる。将来、以下のようなものが出現するかもしれない：
- Thunderbolt Wallet（Phoenixに類似）
- Thunderbolt Node（軽ノードがチャネルを運営）
- Thunderbolt DEX（オフチェーン注文マッチング）
- Thunderbolt AMM（流動性プール）
3. よりシンプルな方式に取って代わられる
もちろん、将来的にステートチャネルも形式的言語も、オフチェーンプロトコルの協力も必要とせず、同等の機能を実現できるシステムが登場すれば、Thunderboltは単なる過渡的な存在に終わる可能性もある。例えば：
- BitVMがより効率的なコントラクト実行環境を実現
- クロスチェーンZK技術により、BTC資産が他のチェーン上で完全に信頼できる形で展開可能に
- 何らかのネイティブビットコインプロトコルが、支払い＋貸借＋コントラクトを統一的にモデル化
最後にエコシステムの視点から見ると、Thunderboltの最大の意義は支払い処理ができることではなく、ビットコイン資産に初めて「オフチェーンコントラクトのコンポーザビリティ」を持たせたことにある。抽象的に聞こえるかもしれないが、イーサリアムのDeFi爆発から、この「コンポーザビリティ」がどれほど重要かがわかる。イーサリアムの爆発的成長は、Solidity + Hardhat + Ethers.js + Metamaskという一連のエコシステムに支えられている。
Thunderboltの最大の注目点は、UTXOバンドリングとOP_CATという2大機能の導入にある。OP_CATはビットコインネットワークにネイティブなプログラミング可能性をもたらし、UTXOバンドリングは複数の小額取引を束ねて処理することで、取引データの規模を圧縮し、オンチェーンのスループットを向上させる。その論理はイーサリアムのRollupに類似している。すべてのビットコインエコシステムプロトコルを統一し、さまざまな資産やBitMMの実装を包含することが空論でなくなるように思えるが、現時点のThunderboltはまだ「非常に高度な数学論文を書いた」段階であり、開発者が実際に「使える」までにはまだ距離がある。
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