概要

ファイバー ネットワークは、Nervos CKB とオフチェーン チャネル上に構築された次世代の共通ライトニング ネットワークです。RGB++ 資産に対して、高速で低コストの分散型マルチトークン支払いとピアツーピア トランザクションを提供するように設計されています。

背景

ブロックチェーン技術の進化と課題

ブロックチェーン技術は、ビットコインの誕生以来、急速な進化を遂げてきました。当初は単純な支払いのために設計されましたが、徐々にスマートコントラクト、分散型金融 (DeFi)、非代替性トークン (NFT) などのさまざまな領域に拡大してきました。セキュリティ、透明性、分散化における大きな利点があるにもかかわらず、ブロックチェーン技術はスケーラビリティとトランザクション速度の面でいくつかの課題に直面しています。

1. スケーラビリティ。ビットコインやイーサリアムなどの従来のブロックチェーンは、トランザクション スループットの点で大きなボトルネックに直面しています。ビットコインのブロック サイズの制限と 10 分間のブロック生成時間により、そのネットワークは 1 秒あたり約 7 件のトランザクションしか処理できません。一方、イーサリアムは改善が見られるものの、依然として従来の支払いネットワークよりはるかに低いトランザクション処理能力しか備えていません。

   
   

2. 高い取引手数料。ネットワークの混雑が増加すると、取引手数料が大幅に上昇します。たとえば、ピーク時の Ethereum ネットワークのガス料金は取引額自体を超える可能性があり、ユーザー エクスペリエンスに重大な影響を及ぼし、マイクロペイメントの実現可能性を低下させます。

   
   

3. トランザクションの確認に時間がかかる。従来のブロックチェーン ネットワークでは、トランザクションが最終的であるとみなされるには、複数のブロックの確認を待つ必要があります。このプロセスには数分から数時間かかる場合があり、即時支払いのシナリオには適していません。

   
   

Nervos CKB はパフォーマンスと確認時間の面で改善を遂げていますが、マイクロペイメントとインスタントペイメントの需要を満たすには、取引速度をさらに向上させ、取引コストを削減する必要があります。

ライトニングネットワークからのインスピレーション

ライトニング ネットワークは、ビットコイン ネットワークのレイヤー 2 スケーリング ソリューションであり、オフチェーン トランザクションと支払いチャネルを通じて高速かつ低コストのマイクロペイメントを実現することに成功しました。その中核となる概念は次のとおりです。

1. 支払いチャネル: ユーザーはオンチェーンで支払いチャネルを作成します。チャネルが開かれると、両当事者は無制限のオフチェーン取引を実行でき、チャネルが閉じられたときにのみオンチェーンで決済されます。これにより、オンチェーン取引の数が大幅に削減され、取引速度が向上し、取引手数料が削減されます。

   
   

2. ハッシュタイムロック契約 (HTLC) : HTLC を通じて、ライトニング ネットワークは安全な資金移動を保証し、相手方のリスクを軽減します。オフチェーン トランザクションが失敗した場合でも、ユーザーはオンチェーン契約を通じて資金を保護できます。

   
   

3. ルーティングメカニズム: Lightning ネットワークはマルチホップルーティングを使用しているため、ユーザーは受信者と直接チャネルを開かずに支払いを完了でき、ネットワークの柔軟性と使いやすさが向上します。

Nervos CKBの利点

Nervos CKB は、汎用性とセキュリティに重点を置いたブロックチェーン プラットフォームです。その独自の設計により、ブロックチェーンのスケーラビリティと相互運用性の問題に対処する上で明確な利点がもたらされます。

1. 合意メカニズム： NCマックスコンセンサス プロトコルでは、プルーフ オブ ワーク (PoW) とステート レント メカニズムを組み合わせて、ネットワークのセキュリティとリソースの有効活用を保証します。

   
   

2. 強力なスマート コントラクト機能: CKB 独自の Cell モデルと RISC-V 命令セット仮想マシンにより、UTXO モデルの機能が大幅に強化されます。これにより、チューリング完全なスマート コントラクトがサポートされるだけでなく、アカウントの抽象化や契約などの機能も簡単に実装できるため、分散型アプリケーションのプログラミングの柔軟性、相互運用性、スケーラビリティが向上します。

   
   

3. トークノミクス: CKB のトークノミクスは、ネットワーク リソースの長期保持と合理的な使用を促進し、アプリケーション、開発者、およびユーザーに安全で持続可能な分散環境を提供します。

ファイバーネットワークプロジェクトの意義

Nervos CKB 上にオフチェーン チャネルを構築することで、ライトニング ネットワークの成功体験と CKB の技術的利点を組み合わせて、高速で低コストの分散型マルチアセット リアルタイム決済ネットワークを構築することを目指しています。具体的には、次のようになります。

1. スケーラビリティ問題の解決: オフチェーン支払いチャネルとマルチホップルーティングにより、Fibre Network は高スループットのトランザクション処理を実現し、大規模ユーザーのニーズを満たします。

   
   

2. 取引コストの削減: オンチェーン取引の頻度を減らすことで取引手数料が下がり、マイクロペイメントが実現可能かつ効率的になります。

   
   

3. トランザクション速度の向上: オフチェーン トランザクションの即時確認により、さまざまな即時支払いシナリオに適した、瞬時の支払い確認エクスペリエンスが提供されます。

   
   

4. マルチアセットのサポート: Fiber Network はさまざまなデジタル資産での支払いをサポートし、ユーザーに幅広い支払いオプションを提供します。

   
   

5. 相互運用性: Fiber Network は Bitcoin Lightning Network との相互運用性をサポートし、クロスチェーン支払いと資産転送をサポートします。

建築デザイン

全体的なアーキテクチャ

ファイバー ネットワークの全体的なアーキテクチャには、次のコア モジュールが含まれます。

1. オフチェーン決済チャネル（ファイバーチャネル）
2. オンチェーン契約 (HTLC)
3. マルチホップルーティング
4. ものみの塔奉仕

オフチェーン決済チャネル

オフチェーン決済チャネルはファイバーネットワークの中核であり、チャネルが閉じられた場合にのみオンチェーン決済で複数のオフチェーントランザクションを可能にします。このメカニズムにより、オンチェーントランザクションの数が大幅に削減され、トランザクション速度が向上し、トランザクション手数料が削減されます。一般的なワークフローは次のとおりです。

1. チャネルの開設: 2 つの当事者がチェーン上で支払いチャネルを開き、一定量の CKB または RGB++ 資産をロックします。

   
   

2. オフチェーン トランザクション: チャネルが開いている場合、両当事者は無制限の数のオフチェーン トランザクションを実行でき、チェーンへの即時ブロードキャストなしでトランザクションごとにチャネルの状態を更新します。

   
   

3. チャネルの閉鎖: いずれかの当事者がチャネルを閉鎖することを決定すると、最終的なチャネル状態が決済のためにオンチェーンでブロードキャストされ、両当事者の最終残高が確認されます。

   
   

メッセージインタラクションフォーマットは、ファイバーネットワーク P2P メッセージ プロトコル。

オンチェーン契約

現在、オフチェーン取引のセキュリティを確保し、ライトニング ネットワークとの互換性を維持するために、ハッシュ タイムロック コントラクト (HTLC) を使用しています。これにより、カウンターパーティ リスクが軽減され、オフチェーン取引が失敗した場合でも、ユーザーはオンチェーン コントラクトを通じて資金を確保できます。

一般的なワークフローは次のとおりです。

1. トランザクションの開始: 支払いイニシエーターはハッシュロックとタイムロックを使用してトランザクションを作成し、一定量の CKB をロックします。

   
   

2. ハッシュ検証: 支払いの受取人は、トランザクションのロックを解除して資金の送金を完了するために、指定された時間内に正しいハッシュ プリイメージを提供する必要があります。

   
   

3. タイムアウト払い戻し: 受信者が指定された時間内に正しいハッシュ プリイメージを提供できない場合、トランザクションは自動的にロック解除され、支払い開始者に払い戻されます。

   
   

CKB のチューリング完全性により、より柔軟で安全なオンチェーン契約を実装できます。今後は、バージョンベースの失効メカニズムや、より安全なポイントタイムロック契約の導入など、契約機能をさらに拡張していきます。

マルチホップルーティング

マルチホップ ルーティングにより、ユーザーは相手方との直接支払いチャネルを確立することなく、複数の中間ノードを介して支払いを完了できます。このメカニズムにより、ネットワークの柔軟性とカバレッジが向上します。

一般的なワークフローは次のとおりです。

1. パス検出: 支払い開始者は、ルーティング モジュールを通じて、自分から支払い受取人までの最適なパスを検出します。

   
   

2. パス ロック: パス上の各ノードは対応する HTLC 契約を作成し、安全な資金移動を保証します。

   
   

3. 支払い完了: 支払いの受取人が HTLC のロックを解除し、資金はパス上の各ノードに順番に転送されます。

   
   

また、HTLC契約を使用したクロスチェーン決済も実装し、クロスチェーンハブサービスを通じてライトニングネットワークとの相互運用性をサポートします。詳細については、 HTLC による支払いチャネル クロスチェーン プロトコル。

ものみの塔奉仕

ウォッチタワーサービスはファイバーネットワークの重要なコンポーネントであり、オフチェーン支払いチャネルの状態を監視し、チャネルと資金のセキュリティを確保する役割を担っています。その機能と役割は次のとおりです。

1. チャネル監視: チャネルの開設、更新、終了など、参加しているすべてのユーザーの支払いチャネルの状態をリアルタイムで監視します。

   
   

2. 異常検出: 悪意のあるユーザーが古い状態のチャネルを閉じようとしたり、二重支払い攻撃を行ったりするなど、チャネル内の異常なアクティビティを検出します。

   
   

3. 積極的な対応：異常が検出されると、最新のチャネル状態をブロックチェーン ネットワークに速やかにブロードキャストし、悪意のある行為による資金の損失を防ぎます。

現在の進捗状況と今後の計画

現在、ファイバー ネットワークのプロトタイプが完成しており、2 つのノード間のチャネルを開く、更新する、閉じるという基本機能を実装し、ビットコイン ライトニング ネットワークとのクロスチェーン機能を検証しています。プロジェクト コードは、次の GitHub リポジトリにあります。

1. https://github.com/nervosnetwork/fiber

2. https://github.com/nervosnetwork/fiber-scripts

   
   

次のステップには、マルチホップ ルーティングとウォッチタワー サービスの完成、および開発者がファイバー ネットワークに簡単にアクセスできるように RPC インターフェイスと SDK を改善することが含まれます。

マルチホップ ルーティング プロトコルは、ダイクストラ アルゴリズムに基づいて支払い経路を検索することで、ルーティング料金を削減し、マルチホップ パス支払いの成功率を向上させます。Fibre Network が稼働した後、ネットワーク トラフィックと運用状況に基づいてルーティング アルゴリズムを最適化します。ユーザーのさまざまなルーティング設定とニーズに適応するために、2 つまたは 3 つのパス検索戦略を提供する予定です。Fibre Network は、マルチパス支払い戦略も導入し、大きな支払い額を複数の部分に分割し、それぞれが異なるパスを介して送信することで、支払いが成功する可能性をさらに高めます。

監視塔サービスは、ファイバーネットワーク内のいくつかのノードによって提供されます。これらのノードはオンライン状態を維持し、ネットワーク内の異常な状況を監視し、チャネル内の資産の保護に役立ちます。監視サービスは、クロスチェーンハブサービスも追跡します。ユーザーが一定期間オフラインであっても、監視サービスにより、ライトニングネットワークとの正常な交換が保証されます。

さらに、CKBのプログラマビリティを活用したプライバシー保護アルゴリズムの実装や、これに基づくルーティングアルゴリズムと監視サービスの最適化など、Fiber Networkにさらなる機能を追加し、ユーザーの支払い情報のセキュリティとプライバシーを強化することも検討していきます。