支払いチャネルとは何ですか？

支払いチャネルの基本を理解する

支払いチャネルは、ブロックチェーンネットワーク、特にBitcoinやイーサリアムなどの暗号通貨で高速で低コストのトランザクションを可能にするように設計されたレイヤー2スケーリングソリューションです。ブロックチェーン上のすべてのトランザクションを記録する代わりに、支払いチャネルにより、2つの当事者が最終的な状態オンチェーンのみを解決しながら、複数のオフチェーントランザクションを実施できます。これにより、ネットワークの混雑が削減され、取引手数料が削減されます。基本的なアイデアは、両方の参加者が制御するマルチ署名ウォレットに資金をロックすることにより、チャネルを開くことです。オープンすると、ネットワークに放送せずに現在の残高を反映する署名済みのトランザクション更新を交換できます。

この概念は、セキュリティと公平性を確保するために、暗号化の署名とタイムロックされたスマートコントラクトに大きく依存しています。各トランザクションの更新は、有効であるために両当事者によって署名され、最新の州が以前の当事者をオーバーライドする必要があります。一方の当事者が時代遅れの残高を放送して不正行為を試みた場合、もう一方の当事者はペナルティメカニズムを使用して定義された時間枠内でそれに挑戦することができます。これにより、参加者がお互いを完全に信頼していなくても、システムは信頼性が高く安全になります。

支払いチャネルが段階的に機能する方法

支払いチャネルを開始するには、ユーザーは一連の正確な手順に従う必要があります。

• 両当事者は、両方のプライベートキーを使用するために両方のプライベートキーを要求するマルチ署名アドレスを生成します。
• 彼らは、一定量の暗号通貨をチャンネルに堆積させる資金調達取引を作成して署名し、それがブロックチェーンにブロードキャストされます。
• 確認後、彼らはチャネル内の資金の現在の分布を表すコミットメント取引を交換します。
• 新しい支払いごとに、コミットメントトランザクションの新しいペアを作成し、取り消しキーやプリイメージを介して以前のトランザクションを取り消すことが含まれます。
• 閉鎖する準備ができたら、いずれかの党が最新のコミットメントトランザクションを放送し、チャレンジ期間の後、最終的なバランスは鎖で解決されます。

このプロセスにより、オフチェーンが発生する転送の数に関係なく、オープニングとクロージングの2つのトランザクションのみがブロックチェーンに記録されることが保証されます。ハッシュされたタイムロック契約（HTLC）を使用すると、条件付き支払いが可能になります。これは、 Lightningネットワークなどのネットワークの複数のチャネルをルーティングするために不可欠です。

支払いチャネルの種類

支払いチャネルにはいくつかのバリエーションがあり、それぞれ異なるユースケースに適しています。

• 単方向チャネルは、通常、送信者からレシーバーへの支払いのストリーミングに使用される1つの方向のみで支払いを可能にします。これらの実装はより簡単ですが、柔軟性が低くなります。
• 双方向チャネルは双方向のトランザクションをサポートし、両当事者が繰り返し資金を送信および受け取ることができます。これは、 Lightningネットワークのような最新の実装で使用される最も一般的なタイプです。
• 状態チャネルは、概念を支払いを超えて一般的なスマートコントラクトの相互作用に拡張し、鎖最終性を備えた複雑な操作のオフチェーン実行を可能にします。
• 流出チャネルは、容量に達したときに過剰な資金を新しいチャネルに自動的にルーティングし、流動性管理を改善します。

各タイプは、その機能に合わせたスマートコントラクトまたはスクリプトベースのロジックを使用して、拡張されたオフチェーンインタラクション中でもファンドが安全に保証されます。

Lightningネットワークに支払いチャネルを構築します

Lightningネットワークに支払いチャネルを作成するには、特定のツールとコマンドが含まれます。以下は、人気のある実装であるC-Lightningを使用した詳細なガイドです。

• c-lightningをインストールし、 bitcoin Dが再テストまたはメインネットモードで実行されていることを確認します。
• lightningd --daemonを使用してウォレットを生成し、ブロックチェーンと同期していることを確認します。
• ノードの公開キーと希望のatshi量を使用して、 fundchannelコマンドを使用してください。 lightning-cli fundchannel 。
• Mempoolをチェックするか、 listfundsを使用して、資金取引が放送されることを確認してください。
• 確認されると、チャネルはアクティブになり、 payまたはinvoiceコマンドを介して支払いを送信または受信するために使用できます。

支払いを受け取るには、以下を使用して請求書を生成します。 lightning-cli invoice 。送信するには、使用してください。 lightning-cli pay 。監視チャネルのステータスは、バランス、状態、およびルーティング容量を示すlistpeersおよびlistchannelsで行われます。

支払いチャネルのセキュリティメカニズム

支払いチャネルのセキュリティは、いくつかの暗号化および経済的インセンティブを通じて維持されます。

• 取り消し可能なシーケンス満期契約（RSMC）は、時代遅れの州を使用して資金を盗むことができないことを保証します。各古いコミットメント取引は、放送の場合、カウンターパーティが支出可能になり、不正行為に対する罰として機能します。
• ハッシュタイムロック契約（HTLC）は、タイムウィンドウ内でのプリイメージの啓示を必要とすることにより、複数のチャネル間の信頼のないルーティングを可能にします。
• Watchtowersは、不正な放送のブロックチェーンを監視し、オフラインのユーザーに代わってペナルティトランザクションを自動的に送信するサードパーティサービスです。
• 違反治療の取引は、チャネルの更新中に両当事者によって事前に署名され、古い州を解決しようとすると即座に報復が可能になります。

これらのメカニズムは、一人の参加者が悪意を持って行動したとしても、経済的損失に直面し、正直な行動を最適な戦略にすることを集合的に保証します。

一般的な課題と制限

その利点にもかかわらず、支払いチャネルには固有の制限があります。

• 流動性の制約では、ユーザーは資金を前もってロックする必要があり、取引できる金額を制限します。
• チャネルの不均衡は、一方の当事者がアウトバウンド容量を使い果たしたときに発生し、その方向へのさらなる支払いを防ぎます。
• オンチェーン依存性とは、チャネルを開閉する必要があることを意味します。ブロックチェーンの相互作用が必要であり、ユーザーをネットワーク料金と遅延にさらすことです。
• ルーティングの複雑さは、ネットワークサイズとともに増加し、効率的なパスファンディングアルゴリズムと最新のチャネル状態情報が必要です。

ユーザーは、円形の支払いを介したリバランスやスプライシングテクニックを使用して、閉鎖せずに資金を追加または削除するなど、チャネルを積極的に管理する必要があります。

よくある質問

支払いチャネルが開いている間にインターネット接続が低下した場合はどうなりますか？オフラインにすると、ノードは古い状態を放送する悪意のある試みに応答できません。ただし、 Watchtowersはお客様に代わってブロックチェーンを監視し、詐欺が検出された場合はペナルティトランザクションを提出できます。信頼性の高い監視塔サービスを使用するか、高い稼働時間を維持することをお勧めします。

一方的に支払いチャネルを閉じることはできますか？はい、どちらの当事者も、所有する最新のコミットメントトランザクションを放送することにより、一方的な近接を開始できます。資金は、支出可能になる前に（ to_self_delay経由で）事前定義された期間にロックされ、時代遅れの状態が使用された場合に相手が争うことができます。

支払いチャネルに資金を受け取るのに十分な能力があるかどうかをどのように知ることができますか？ノードソフトウェアのlistchannelsコマンドを使用して、支出可能な金額と売掛金額を表示します。 Remote_Balanceフィールドは、カウンターパーティがあなたにどれだけ送信できるかを示します。受信者から請求書を要求して、受信能力を確認することもできます。

複数の支払いチャネルを通じて支払いをルーティングすることは可能ですか？はい、 Lightningネットワークは、支払いがいくつかのチャネルを横断するマルチホップルーティングを使用します。これには、 HTLCをサポートし、十分な流動性を持つために各中間ノードが必要です。ルーティングは、ソースルーティングやLSPアシストルーティングなどのアルゴリズムを使用して、ノードによって自動的に処理されます。