ブロックチェーン業界は進化を続けており、スケーラビリティソリューションが主要なブロックチェーンネットワークの制限を解決するための中心的な役割を果たしています。これらの革新の中で、レイヤー2ペイメントチャネルは、Bitcoin やイーサリアムのような主要なブロックチェーンネットワークが直面するスケーラビリティの課題に取り組むための画期的なソリューションとして浮上しました。このチャネルは、トランザクション処理において大きな飛躍を遂げており、高速性とコスト削減を実現しつつ、基盤となるブロックチェーンのセキュリティ保証を維持します。
レイヤー2チャネルとは？
レイヤー2チャネルは、2つの当事者間のピアツーピア接続として機能し、オフチェーンで無制限のトランザクションを行うことができ、オンチェーントランザクションは2つだけです。
最初のトランザクションはメインチェーン（レイヤー1）とチャネル（レイヤー2）の間の接続を確立し、2番目のトランザクションはこの接続を閉じ、最終状態を記録します。この革新的なアプローチにより、メインブロックチェーンのトランザクションを大部分オフに移動させることで、ネットワークの混雑、手数料、遅延が大幅に改善され、レイヤー1ソリューションの一般的な問題を軽減します。
レイヤー2チャネルの2つのタイプ: ステートチャネルとペイメントチャネル
ステートチャネルとペイメントチャネルは同様の原則に基づいて機能しますが、ブロックチェーンエコシステム内で異なる目的を持ちます。ステートチャネルは、単純なペイメントトランザクションを超えて、ブロックチェーンネットワーク上の一般的な状態の更新を処理します。
たとえば、2人のプレーヤーがイーサリアム上でのブロックチェーンベースのチェスゲームに参加したい場合、ゲームのルール、プレーヤー情報、賞金を含むマルチシグネチャスマートコントラクトを作成することで始めます。ゲームが進行するにつれて、各手はスマートコントラクト内に格納されるオフチェーントランザクションを生成します。ゲームが終了すると、プレーヤーは最終状態に署名してマルチシグネチャ契約に提出し、勝者が賞金を受け取ります。
一方、ペイメントチャネルは専ら金融取引に焦点を当てます。BitcoinのLightning NetworkやイーサリアムのRaidenのようなネットワークは、この特殊なアプリケーションを実証します。
これらのチャネルは、チャネルが閉じられるまでメインブロックチェーンに関与することなく、無制限のピアツーピアトランザクションを可能にします。このプロセスは、参加者がマルチシグネチャウォレットに資金を預けることから始まり、続くオフチェーントランザクションを容易にします。詐欺を防ぐために、これらのシステムは、不正を試みるとすべての資金が誠実な当事者に贈与されるペナルティメカニズムを実装しています。
ビジネスのためのレイヤー2ペイメントチャネルの使用法
レイヤー2ペイメントチャネルをビジネスオペレーションに組み込むには、システムの技術的な複雑さを理解する必要があります。2人のビジネスパートナー、サラとマイケルが、定期的なトランザクションのためにペイメントチャネルを確立し運営する方法を探ってみましょう。
ペイメントチャネルを初期化するには、サラ（イニシエーター）が資金トランザクションを作成し、10BTCをマルチシグネチャアドレスに預けます。この金額はチャネルの容量を表し、特定の時点で転送可能な最大値を決定します。
しかし、この資金トランザクションをブロードキャストする前に、マイケルが署名した返金トランザクションを取得する必要があります。この重要なステップは、マイケルが反応しなくなるか、協力しなくなる場合に、彼女が資金を回収できるようにするものです。
チャネルは、サラとマイケルの間の現在のバランス分配を表すコミットメントトランザクションを通じて運営されます。たとえば、サラがコンサルティングサービスのためにマイケルに2BTCを支払う場合、新しいコミットメントトランザクションを作成して署名し、更新されたバランスを反映します。これらのトランザクションには、詐欺的行動を防ぐための高度なタイムロックメカニズムと取り消しシークレットが含まれています。
セキュリティプロトコルは、古いコミットメントトランザクションをブロードキャストしようとすると、誠実な当事者にすべての資金が損なわれるペナルティシステムを実装しています。このメカニズムは、当事者間の信頼を必要とせずにトランザクションの最終性を確保します。各新しいトランザクションは取り消しシークレットの交換を伴い、以前のコミットメントトランザクションを無効にし、チャネルの整合性を保持します。
チャネルの終了は、相互合意、一方的な終了、またはペナルティ執行の3通りで発生する可能性があります。相互終了では、両当事者が最終バランスをブロードキャストすることに合意し、最も効率的で費用対効果の高い解決が得られます。一方で、一方的な終了は一方の当事者が反応しなくなった場合に発生し、アクティブな当事者が最後のコミットメントトランザクションを公開し、タイムロックの終了を待つ必要があります。ペナルティ執行は、一方の当事者が古いトランザクションを公開しようとした場合に発動され、誠実な当事者が取り消しメカニズムを通じてすべての資金を請求できます。
ペイメントチャネルの真価は、より大きなペイメントチャネルネットワークに統合されると発揮されます。たとえば、サラはマイケルやエマのような中継ノードを介してレイチェルに支払いを送ることができます。それにより、直接チャネル接続がなくても、Hashed Timelock Contracts (HTLCs)を使用して複数のチャネルにわたる安全でアトミックなトランザクションを確保しながら、ネットワークの有用性が大幅に拡大されます。
ペイメントチャネルを実装する際、ビジネスはチャネルの容量、流動性分配、監視要件を考慮する必要があります。不正な終了試行を防ぐためには、ノードを運営するかウォッチタワーサービスを利用することが重要です。しかし、このインフラに投資することで、取引手数料が劇的に削減され、即座の決済機能が得られ、頻繁にブロックチェーントランザクションを必要とするビジネスにとって魅力的なソリューションとなります。
ビジネスがライトニングネットワークを統合することで得られる利益は？
レイヤー2ペイメントチャネルを統合しようとするビジネスにとって、Lightning Networkは、特に魅力的な4つの利点を提供します。まず、それは主要なブロックチェーンからトランザクションを移動させることでスケーラビリティを劇的に向上させ、ビジネスが複数のトランザクションを処理し、Bitcoinネットワークを混雑させることなく行えるようにします。第二に、それはほぼ即時のトランザクションを可能にし、通常のBitcoin転送で発生する長い待ち時間を排除します。第三に、それは小額支払いをサポートし、ビジネスが制限的な手数料をかけずに小額の取引を処理することを可能にします。
最終的に、伝統的なBitcoin取引よりもはるかに少ないエネルギーを必要とし、環境に配慮したビジネスにとって魅力的です。
たとえばカフェが日常の取引のためにLightning Networkを導入すると考えてください。各コーヒー購入をメインブロックチェーンで処理する代わりに（数時間かかる可能性があり、手数料が高い）、店舗は常連客と支払いチャネルを確立できます。これにより、最小の手数料で即座に支払いを行えるようになり、顧客体験が大幅に向上し、運営コストが削減されます。チャネルの残高が低くなると、顧客はチャネルを補充するか、チャネルを閉じることができ、すべてのトランザクションがメインブロックチェーンに統合され記録されます。
しかし、ビジネスは、ペイメントチャネルを最初に設定する際の費用や技術的な専門知識を考慮する必要があります。さらに、ビジネスはカウンターパーティのリスクを管理し、適切なチャネルの流動性を維持する必要があります。これらのリスクを軽減するために、多くのビジネスがLightningサービスプロバイダーや不正行為や技術的な問題を監視するウォッチタワーを利用しています。
これらの課題にもかかわらず、Lightning Networkの採用は拡大を続けており、ネットワークにロックされたBTCは5,400以上、アクティブなチャネルは約75,700です。
エコシステムにはBreezやWallet of Satoshiのようなモバイル対応のウォレットも含まれており、ビジネスが利用するアクセスしやすいものとなっています。取引コストは平均0.0016サトシで、ネットワークは企業が効率的な暗号通貨支払いを採用するための魅力的な解決策を提示しながら、Bitcoinネットワークのセキュリティと分散化のメリットを維持します。
統合を検討している企業にとっての鍵は、システムに慣れるにつれて徐々に拡大しながら、最初は定期客との少数のペイメントチャネルを開設することであり、リスクと技術的課題を最小限に抑えながら経験から学ぶことです。