Alice がルートノードのBobを通じてCarolに支払いを行う例を取り上げます。初期状態では、AliceとCarolはそれぞれチャネル内に2万サトシを持っており、Bobは各チャネルに1万サトシを持っています。数回の取引の結果、チャネル内の残高は次のようになります（ルートノードのBobが取引手数料を取ることを考慮しないため、単純化されています）:
Carol は、彼と Bob の支払いチャネルで同じハッシュ値 H を使用して HTLC を作成します：Carol は、4 ブロック以内に秘密値 R を提供できる場合、Bob に 1 万聡を支払います。そうでない場合、このお金は Carol に返されます（簡単にするため、ここでは取引所が請求するサービス料金は考慮しません）。
ライトニングネットワークが直面している主な課題
著者:RGB++ Fans;; ソース: バイト要素 CKB
前回の記事「ライトニングネットワークの仕組み（2）」では、BTCライトニングネットワーク（Lightning Network）の仕組みについて説明しました。ライトニングネットワークは、精巧に設計された支払いチャネルシステムであり、支払いチャネルをつなぎ合わせて広範で相互接続された支払いネットワークを形成し、直接接続されていない各当事者がマルチホップルーティングを通じて相互支払いを行うことができるようにします。HTLC、PTLCなどの契約により、ルーティングの安全性が保証されます。
多くの年月の発展の後、ライトニングネットワークは技術とユーザーエクスペリエンスの面で大きな進歩を遂げてきましたが、我々は直面しなければならない現実があります：それはまだ大規模な採用には至っていないのです。 本日の記事では、ライトニングネットワークが現在直面している重要な課題である流動性の問題に焦点を当てます。この問題はさらにネットワーク全体の流動性不足と流動性の配分の問題の2つの側面に分けることができます。
ネットワーク全体の流動性不足
mempoolの最新の統計によると、ビットコインライトニングネットワークには現在12,389のノード、48,000の支払いチャネルがあり、そのすべてが合計で5,311.8BTCになります。
ライトニングネットワークはP2Pの流動性ネットワークであり、**本当に大規模に採用されるには、ノードの数、チャネルの数、チャネルの容量など、何百倍、何千倍という上昇が必要です。**では、どのようにしてもっと多くのノードをネットワークに引き込むことができるのでしょうか？
まず、**BTCライトニングネットワークノードの構築とメンテナンスの敷居を下げ、技術的なバックグラウンドのない一般ユーザーも簡単にライトニングネットワークノードを実行できるようにすることは非常に重要です。BTCエコシステムでは、Umbrelのハードウェアボックスなど、即用のハードウェアデバイスが多数提供されており、BTCライトニングネットワークノードの実行をサポートしています。また、Fi5BoxはBTCライトニングネットワークだけでなく、他のライトニングネットワークノード（たとえばCKBのFiber Network）も実行できます。彼らはユーザーにメンテナンスフリーのライトニングネットワークノードソリューションを提供しています。
次に、追加のインセンティブメカニズムを導入することは、ライトニングネットワークが良性循環に入るための鍵となります。ライトニングネットワークがチャネルを開設すると、資金がロックされます。たとえば、Alice がライトニングネットワークサービスプロバイダ（LSP）になりたい場合、100人とチャネルを開設する必要があります。各チャネルに1BTCを入金すると、合計で100BTCがロックされることになります。この100BTCは流動すると収益が生まれますが、静止していると収益は生まれません。なぜなら、ライトニングネットワークノードの収益の主な源泉は手数料だからです。手数料の請求基準は「基本料金（Base Fee）+サトシごとの料率（Fee Rate）」であり、基本料金はライトニングネットワークノードが各取引に対して請求する固定の費用であり、取引金額には関係ありません。一方、サトシごとの料率は取引に対してサトシごとに請求される費用の比率です。
mempoolの統計によれば、現在のBTCライトニングネットワークの平均基本手数料は950 mSat（約0.95サトシ）で、平均サトシあたりの手数料率は764 ppm（つまり、1サトシあたり0.000764 Satの手数料がかかります）。つまり、1万サトシ（0.0001 BTC、現在の価値に換算すると約6.5ドル）の取引の場合、ルートノードが受け取る手数料はまだ9サトシに満たないです。さらに、現在のライトニングネットワークの取引量は大きくないため、多くの取引はルートノードを経由しないで行われています（つまり、直接支払いチャネルを持つ取引相手）。そのため、BTCを保有して手数料を稼ぐためにBTCをライトニングネットワークに預けることは、理財をするBTC保有者にとっては最初の選択肢ではありません。代わりに、取引所で貸し出しをしたり、新興プロジェクトでステーキング/リステーキングを行ったりすることが第一の選択肢となります。
追加のインセンティブメカニズムを導入することにより、より多くの人々がライトニングネットワークのノードを実行したり、LSPになったりすることにより、より多くのBTCホルダーがBTCをライトニングネットワークに保管し、インセンティブを獲得することを望むようになれば、流動性不足の問題は解決され、ライトニングネットワークはより使いやすくなるでしょう。ライトニングネットワークがより使いやすくなると、より多くの人々がライトニングネットワークを使用するようになり、より多くの取引が発生し、ルーティングノードの手数料収入が増加し、より多くの人々がLSPになるようにインセンティブが与えられます…最終的には、ライトニングネットワークは良い循環に入ることができます。
現在、BTCエコシステムでは、**UTXO Stackはライトニングネットワークのステークレイヤーに移行しました。**分散化ステークプロトコルを通じて、ライトニングネットワークにより良い流動性と収益モデルを提供します。同時に、UTXO Stackはトークンインセンティブメカニズムも導入し、ユーザーにBTCをステークし、ライトニングネットワークの支払いチャネルの流動性を向上させるよう奨励します。
流動性配分の問題
全体的な流動性不足の問題が解決されたとしても、この流動性を効果的に配分する方法はまだ課題である。
Alice がルートノードのBobを通じてCarolに支払いを行う例を取り上げます。初期状態では、AliceとCarolはそれぞれチャネル内に2万サトシを持っており、Bobは各チャネルに1万サトシを持っています。数回の取引の結果、チャネル内の残高は次のようになります（ルートノードのBobが取引手数料を取ることを考慮しないため、単純化されています）:
将来の一定期間内に、アリスとキャロルの間でビジネスがある場合、アリスはどのようにキャロルに支払いを行う必要がありますか？ボブはもはや支払いをルーティングすることができません（つまり、ボブとキャロルのチャネルではボブが資金をキャロルに移動できなくなっています）、ボブは自分のチャネルを再バランスする必要があります。
上記の状況は、ライトニングネットワークのルーティングノードにとって非常に一般的です。ノードのオペレーターは、自分のチャネル間の流動性を常にバランスさせる必要があります。チャネルの片側に資金がない場合、支払いを送信することはできません。チャネル内のすべての資金が片側にある場合、支払いを受け取ることはできません。
上記の例では、BobとCarolの間のチャネルを直接閉じて新しいチャネルを開く方法がありますが、これは経済的ではありません。なぜなら、チャネルを閉じて開く取引はすべてブロックチェーン上で行われ、BTCガス手数料を支払う必要があるからです。ライトニングネットワークの設計意図は、オンチェーン操作を減らし、できるだけ多くの取引をオフチェーンチャネルに配置することです。もしライトニングネットワークで1日に何億ものチャネルを開閉する必要があるとしたら、BTCブロックチェーンは常に混雑しており、ガス手数料は過剰に高くなります。
BTCコミュニティは、流動性分配の問題を解決するために、さまざまな創新的なアプローチを提案しています：
サブマリンスワップ（潜水艇スワップ）
Submarine Swapは、ユーザーがライトニングネットワークのスワップサービスプロバイダーにチャネル内のBTCを送信し、プロバイダーが対応する数量のBTCをBTCオンチェーンの受信アドレスに送信することができます。またはその逆で、ユーザーがオンチェーンのBTCをスワップサービスプロバイダーに送信し、プロバイダーがチャネル内のBTCを指定の受信ノードに送信することもできます。このプロセスにはスワップサービスプロバイダーが参加していますが、HTLC（ハッシュタイムロックコントラクト）を介して行われるため、信頼は必要ありません。
サブマリンスワップは、後続の多くのものに影響を与えました。たとえば、チャネルバランス調整プロトコルPeerSwapは、ユーザーが直接チャネルの相手と潜水艦スワップを行うことができます。上記の例では、Carolは直接スワップサービスプロバイダーの役割を果たすことができ、BobはBTCをCarolにチェーン上で転送し、Carolはチャネル内でBobに対して対応する量のBTCを支払うことができます。具体的には：
閉じたチャネルを閉じて新しいチャネルを開くよりも、サブマリンスワップはオンチェーンのトランザクションのみで経済的であり、信頼する必要がありません。
チャネルスプライシング
通道拼接は、オンチェーンのリバランス手法の一種です：**ノードは1つのトランザクションでチャネルを閉じ、再度開くことで、チャネルにロックされている残高を変更します。**このようなノードが資金をロックすることを増やす場合、それを「splice in」と呼びます。ロックされた資金が減少した場合は、「splice out」と呼ばれます。上記の例では、BobとCarolの間のチャネルはチャネルの拡張を通じて拡張できます。
通道の結合は、チャネルを閉じて再度開くよりもはるかに便利ですが、依然としてトランザクションをネットワークにブロードキャストし、オンチェーンでガス手数料を支払い、トランザクションの確認を待つ必要があります。
マルチパスペイメント(MPP)
マルチパス支払いでは、1つの支払いを複数の部分に分割し、これらの部分を同時に異なる場所で停止または転送することができます。たとえば、AliceがCarolに1万サトシを支払い続ける必要があり、Bobが支払いをルーティングできなくなった場合でも、AliceはルートノードDavidを介してCarolに6000サトシを支払うことができます。ルートノードEvaを介してCarolに4000サトシを支払うこともできます。そのため、Aliceの1万サトシトランザクションはマルチパス支払いによって完了することができます。
多経路支払い技術の初心は、単一の支払いの限界を克服し、より大きな支払い額を小さな複数の部分に分割して送信することを許可することです。例えば、1 BTCのライトニングネットワーク取引は、100の0.01 BTCの取引に分割して完了することができます。多経路支払いは、ネットワークの分散化と取引のプライバシー保護に役立ちます。安全性に関しては、アトミックマルチパス支払い（AMP）技術は、1つのパスが支払いを完了できない場合、すべての支払いが失敗することを保証し、混乱や詐欺を防止します。
ちなみに、ライトニングネットワークでは、**多経路支払いによる大口取引に加えて、ワンボ通道でも取引が可能です。**ワンボ通道では、通常のライトニング通道の上限である0.1667 BTCがなくなり、ノードはより大きな通道容量を持つことができ、大口取引をサポートすることができます。
まとめ
流動性はライトニングネットワークの発展を制約する主要な要素の一つです。ドロップライトニングネットワークノードの構築とメンテナンスのハードル、追加のインセンティブメカニズムの導入により、ライトニングネットワークの流動性不足の問題を解決することができます。サブマリンスワップ、チャネルスプライシング、マルチパスペイメントなどの解決策は、ライトニングネットワークの流動性の配分に一定の助けとなります。
上記の提案に加えて、BTCコミュニティはLightning Pool（チャネルのレンタルオークション市場）、Liquidity Advertisement（チャネルのレンタルプラン）、環路支払い（ノードが支払いチャネルで形成されたループを介して自分自身に支払いを行い、オフチェーンでのリバランスを実現する）など、ネットワークの流動性を最適化するための他の提案も行われています。
流動性管理は、ライトニングネットワークが直面する複雑な課題の一つであり、技術の進歩やコミュニティの努力により、これらの流動性の問題が解決されることを期待できます。