ビットコインの新しい章：Thunderbolt プロトコルの台頭と潜在能力

一、ビットコイン支払いの困難

ビットコインは去中心化で改ざん不可能なデジタル通貨として、実際の応用においては困難な状況に直面しています。人々がそれを使ってコーヒーを購入しようとすると、取引確認時間が長すぎることが多く、手数料がコーヒー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の大半は静的状態にあり、主に保有（HODL）に依存しており、ローン、ポートフォリオ、相互運用などの機能を実現することは難しいです。

ビットコインのScriptスクリプト構造は過度に保守的で、大部分のオフチェーンインタラクションシーンを制限しています。その設計の目的は毎秒数万件の支払い取引を処理するためではありません。しかし、現実の需要は明らかです——人々はビットコインを便利に使用できることを望んでいます。たとえそれがゲームのスキンを購入するためや動画にチップを送るためであっても、10分も待ちたくはありません。

二、ライトニングネットワーク：二律背反のジレンマ

ライトニングネットワークは、ビットコインのメインチェーンの横にある高速通路のようなものです。その核心理念は、メインチェーンの取引効率に対する妥協です：チェーン上の取引には速度のボトルネックが存在するため、すべての取引をチェーン上に記録することを固執せず、ユーザー間の専用の「支払いチャネル」を構築することで高頻度の記帳を実現し、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、友人同士が毎週交互に食事をおごる決済方法に似ています——人々は毎回の食事後に銀行振込を行うことはなく、複数回の消費を蓄積した後に一度に清算します。ライトニングネットワークは、本質的に数万のこのような支払いチャネルで構成された取引ネットワークです。

しかし、この一見巧妙なシステムは、実際の応用において複数の困難を露呈しています。まず、通路の構築に高いハードルがあり、ユーザーは取引通路を構築するために事前に資金をロックする必要があります。これは、任意の対象との取引を行うためには、あらかじめ専用の通路接続を構築しなければならないことを意味します。次に、複雑なルーティングの問題です。ユーザーAとBが直結通路を欠いている場合、A-C-Bの間接経路が存在しても、中間の通路に資金が不足していたり、経路のノードが使用できない場合、取引は失敗します。さらに深刻なのは安全リスクです。システムは、ユーザーがオンラインの状態を維持することを要求し、相手方が通路を閉じる際に期限切れの取引を提出して詐欺を行うのを防ぐためです。これは一般のユーザーにとって、デバイスの運用管理能力に対する非現実的な要求をもたらします。

ライトニングネットワークは運用を開始してから数年が経過していますが、これらの構造的欠陥により、その実際の応用は常にボトルネックを突破することが難しい状況です。公開データによれば、現在のライトニングネットワーク全体の資金ロック量は約1億ドルのレベルで維持されており、ビットコインシステムの万億規模の時価総額に対して、そのエコシステムの地位はほぼ周縁化されています。これは業界に深い考察を促します：私たちは現行の困難を突破するために、より完璧なオフチェーン決済プロトコルを構築することができるでしょうか？

パート 3: Thunderbolt プロトコルの解析

Thunderboltプロトコルは、ビットコインの基盤レイヤーに基づくソフトフォークアップグレード方式であり、ビットコインのメインチェーンのプロトコルレベルで直接改変を行い、ビットコインのスケーラビリティ、取引性能、およびプログラマビリティを根本的に向上させます。この方案は、第二層ネットワークやクロスチェーンブリッジに依存せず、ネイティブなビットコインネットワーク上で直接改善を実現します。

性能の観点から見ると、ThunderboltはUTXOバンドリング技術を利用して、ビットコインの従来の取引処理モデルを大幅に最適化しました。この技術により、複数のUTXOを一緒に処理することができ、取引データの量を圧縮することが可能になり、安全性を損なうことなく、取引速度を約10倍向上させました。

プログラマビリティの点で、ThunderboltはOP_CATオペコードを再導入し拡張しました。OP_CATはデータの結合操作を可能にし、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し、ビットコインメインチェーン上でスマートコントラクトを直接実現します。このアップグレードがもたらす最も直接的な利点は、サイドチェーン、ロールアップ、またはクロスチェーンブリッジに依存することなく、開発者がネイティブビットコインネットワーク上で分散型アプリケーションをデプロイできることです。

資産プロトコルの統合面で、ThunderboltはGoldinalsという統一基準を提唱し実現しました。Goldinalsはゼロ知識証明と状態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します。これは「ビットコインネイティブ」のトークン基準のセットであり、外部の信頼機関に依存せず、複雑なクロスチェーンブリッジを必要とせず、チェーン上で各トークンの存在と状態を検証することができます。

Thunderboltは、非信頼型取引において重要なブレークスルーを達成しました。彼らが導入したBitMM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の取引マッチングと情報検証を行うことをサポートします。従来のスケーリングのアプローチとは異なり、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います。取引の圧縮、スマートコントラクトのサポート、資産標準の統合およびチェーン上の取引マッチングはすべてビットコインメインチェーン上で直接実行され、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トークンではありません。

3.1 コアメカニズムの分析

Thunderboltのコアメカニズムには、柔軟に調整可能なマルチシグ、非同期フォールトトレラントの委員会元帳、そしてアトミックスワップ型のファイナライズが含まれています。

柔軟に調整可能なマルチシグネチャメカニズムでは、一つのビットコインの「署名」が二つに分割され、それぞれユーザーと委員会が保持します。毎回の送金時、両者はそれぞれ自分の半分の署名に小さな秘密を追加します。この秘密は受取の新しいユーザーだけが知っています。受取者は自分が知っている小さな秘密を使って、二つの半分の署名を完全な署名に戻すことができ、元のユーザーと委員会がオンラインで対話する必要はありません。

非同期フォールトトレラントの委員会台帳は、いくつか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、現在の所有者を相互に確認します。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台帳は正常に運用されます。これらのノードは「署名を手伝う」ことと「記帳」を担当するだけで、資金を自由に扱うことはできず、安全性と分散化が保証されています。

原子交換式最終化プロセスは三つのステップを含みます。まず、元のユーザーと委員会は元のロックされた出力を使い果たし、資金を一時的に委員会に渡します。次に、委員会は同等の金額を「新しいユーザーと委員会」だけが動かせる保管庫にロックします。最後に、新しいユーザーは二段階署名を使用して保管庫の資金を引き出します。この方法は、どちらの側も資金を単独で制御できないことを保証し、オフチェーンの再構築とオンチェーンの引き出しを一気呵成で行うことを確実にします。

! 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

3.2 サンダーボルトのプロトコル設計と重要な革新

Thunderboltのコアイノベーションには、非相互作用型の再帰的署名委託が含まれており、毎回の移転で"新しいロック"が変更され、チェーン上には一度の痕跡のみが残り、オフラインでもお金を失うことはなく、真の"マシン証明"の安全性が提供されます。

非対話型、再帰的署名委託は、繰り返し調整可能な閾値Schnorr署名構造を設計しました。毎回「小さな秘密を持つ署名を一度送信する」だけで取引を完了でき、オンラインでの要件が大幅に低減されます。

各転送ごとに"新しいロック"のメカニズムが導入されることで、各ジャンプ転送時に元のユーザーと委員会が新しい小さな秘密で署名を更新し、古い"ロック"を完全に無効にし、古い署名が再利用されるのを防ぎます。

オンチェーンに一度だけ痕跡を残す特性は、開始時に一度"ロック"を行い、その後のすべての変更がオフチェーンで行われ、最後にこの資金をオンチェーンで支出することを意味します。ライトニングネットワークが常にチャネルを開閉する必要があるのに対し、サンダーボルトのオンチェーン操作は少なく、プライバシーも向上しています。

オフラインセキュリティ保証は、ユーザーがオフラインのままでいても、委員会の大多数がオンラインであれば、いつでも転送または償還を完了でき、タイムロックの期限切れや対抗者による悪意のあるチャネルの閉鎖を心配する必要がありません。

最後に、Thunderboltのすべての重要なステップはTamarin Proverによって形式的に検証されました。これは、そのセキュリティ保証が理論的なものであるだけでなく、自動化ツールによって繰り返し検証されたことを意味します。

四、Thunderboltと既存のライトニングネットワークソリューションの比較

Thunderboltは、既存のライトニングネットワークソリューション（BOLTプロトコル、Breez SDK、Phoenixなど）と比較して、主に"安全性"と"理論的完全性"において優れています。プロトコル設計のレベルで安全であることが証明されており、悪意のあるユーザーがどのような状態でも一方的に利益を得ることができないことを保証します。

しかし、Thunderboltにはいくつかの明らかな欠点もあります：

1. デプロイが複雑：現在、Thunderboltを使用するには完全なプロトコルスタックを実行する必要があり、一般的なウォレットユーザーにとっては扱いが難しい。

2. メインチェーンの互換性：ビットコインのメインチェーンのスクリプト言語があまりにも簡素であるため、Thunderboltは機能を実現するために巧妙な迂回をしなければならず、実現の難易度が増しました。

3. エコシステムのサポートがまだ不足している：既に多くのウォレットやノードのサポートを受けているBOLTと比較して、Thunderboltは現在"初期研究段階"にあります。

5. Thunderboltの潜在的な影響:BTCFiの触媒?

サンダーボルトは理論的にはBTCFiの最適解である可能性がありますが、実際の運用ではまだ「アルファ段階」にあります。それはビットコインの世界における「イーサリアム2.0ホワイトペーパー」のようなもので、先見の明に満ちていますが、「エンジニアリングシステムレベル」の実装段階にはまだ達していません。

Thunderboltの将来の発展パスは三つあるかもしれません：

1. Rollup化された統合：ビットコインの側のDeFiエンジンとして

Thunderboltは最終的に特定のビットコインL2（例えばBitVM、Nomic、BOB）上のオフチェーンモジュールになる可能性があり、"RollupにThunderboltを統合して汎用契約実行レイヤーとして機能させる"ことに似ています。例えば、BOBはThunderboltチャネルレイヤーを統合してネイティブBTC取引を実現するかもしれませんし、RGBエコシステムはThunderbolt状態管理ロジックを導入する可能性があります。また、BitVMはThunderboltを契約標準の一つとして採用するかもしれません。

2. 独立した標準エコシステムを形成し、メインチェーンと並行して運営する

Thunderboltは、雷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、ノード運用システム、アグリゲーターなどを発展させ、Thunderbolt-LSPオペレーターを形成する可能性があります。同時に、Thunderboltが導入したUTXOバンドリングとOP_CATという2つの特性は、BTCプロトコル類の資産（BRC20、Runes、Ordinals）を直接受け入れることができ、これにより巨大な想像の余地が生まれます。将来的には、Thunderbolt Wallet、Thunderbolt Node、Thunderbolt DEX、Thunderbolt AMMなどのエコシステム製品が現れる可能性があります。

3. より簡単なソリューションに置き換えられる

もし将来的に、状態チャネルや形式的な言語、オフチェーンプロトコルの協力なしに同様の機能を実現できるシステムが登場した場合、Thunderboltは単なる一時的な過渡産物である可能性があります。例えば、BitVMがより効率的な契約実行環境を実現し、クロスチェーンZK技術がBTC資産を他のチェーン上で完全に信頼できる形で展開できるようになったり、あるネイティブビットコインプロトコルが支払い、貸出、契約を統一的にモデル化することができれば、Thunderboltに取って代わるかもしれません。

エコロジーの観点から見ると、Thunderboltの最大の意義は、ビットコイン資産が初めて「オフチェーン契約のコンバイナビリティ」を持つようになったことです。このコンバイナビリティは、イーサリアムのDeFiの発展において重要な役割を果たしました。Thunderboltが導入したUTXOバンドリングとOP_CATの二つの特徴は、Bitcoin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プロトコルの統一と様々な資産およびBitMMの実現を可能にしました。

Thunderboltは現在理論研究段階にあり、開発者が実際に応用できるまでにはまだ時間がかかると思われますが、ビットコインエコシステムの未来の発展に新たな可能性を切り開いたことは間違いありません。