Trampoline Payment

LNの支払いでは、受信者から Invoiceを受け取った送信者が、受信者までの支払いの経路を決定する   ソース・ルーティングという仕組みを採用している。   1 LNのルーティング  送信者  受信者 
ホップ１  ホップ２  ホップ３  Invoice  Onion Payload 1 • short_channel_id • amt_to_forward • cltv_value Onion Payload 2 • short_channel_id • amt_to_forward • cltv_value Onion Payload 3 • short_channel_id • amt_to_forward • cltv_value Onion Payload 4 • amt_to_forward • cltv_value • payment_secret • total_msat 経路上の各ノードの   Onion Payloadを作成  • ランダムなセッション鍵を生成   • 各ホップのノード公開鍵とのECDHで共有シークレット/セッション鍵を導出   • 各ホップの共有シークレットを使って Onion Payloadを暗号化  • 各Onionをレイヤー化し OnionPacketを構築 

2 チャネルグラフの構築  Lightning Node  Lightning Node  Lightning Node  Lightning Node 
channel  Node  Channel  Node  Lightning Node  DNS Server  返ってきたノード情報を元に、  ネットワーク内のノードに接続  ネットワークに参加すると、リモートピアから、  チャネルとノードに関する通知を受け取ることができる。    • node_announcement  ノードに関する情報を公表  公開鍵、接続情報（IPアドレス、ポート）  サポートする機能など  • channel_annoucement  新しいチャネルの情報を公表  • chanel_update  各方向毎のチャネルの情報を公表  ◦ 手数料  ◦ タイムロックの差分  ◦ HTLCの最低金額  Lightning Node  Channel Graph  LNノードはこのチャネルグラフを   最新に保ちながら、支払いを   ルーティング可能な経路を探索する  

3 経路探索  ネットワークにゴシップされるのはチャネルのキャパシティ（総量）のみ  チャネルの参加者のどちらにどれだけの残高があるかは不明    ノードは、支払い額以上のキャパシティを持つ経路をピックアックし、    • 手数料（固定、比例）  •
タイムロック時間  • これまでの支払いの試行の成功確率    の重みを持つ有向グラフ（フローネットワーク）から、  最適な経路を選択する。    ダイクストラ（Dijkstra）法など、最短経路問題のアルゴリズムを適用。  ネットワーク内のチャネル情報を最新に保ち、  経路計算をする必要があり、（ストレージ、計算コスト的に）  常時稼働していないスマートフォンなどのデバイスには不向き 

4 Trampoline Payment  スマートフォンなど制限のあるデバイス向けに、経路探索をアウトソースする提案：            
          • Trampoline Routing:  https://github.com/lightning/bolts/pull/829/   • Trampoline onion format:  https://github.com/lightning/bolts/pull/836/   Lightning Node  Trampoline Node  Light Client  Lightning Node  Lightning Node  Lightning Node  軽量デバイスは、近隣の  Trampoline Nodeまでの経路計算して支払いを送信  ※ ネットワーク全体のViewを持つ必要はない    Trampoline Nodeは送信者に代わって、   受信者までの以降のルートを計算し、支払いを転送する。   ネットワーク・トポロジーの全体像を保持するノード。  

5 Trampoline Paymentの流れ  Lightning Node  L3  Trampoline Node T3  Light
Client  Lightning Node  L5  Lightning Node  L6  Lightning Node  L4  Trampoline Node T1  Trampoline Node T2  Trampoline Node T4  Lightning Node  L2  Lightning Node  L1  Invoice    Trampoline Hint • T1 • T2 • T3 ① 受信者は近隣のTrampoline Node情報を   　Trampoline Hintとして記載したインボイスを送信   　（受信者が非公開チャネルの場合に利用）   ② 支払人は、支払いに使用するTrampoline Nodeを選択し   　（T4, T3）、Trampoline Packetを作成する（後述）  ③ 支払人は、最初のTrampoline Nodeまでの経路を選択し、   　Onion Packetを作成し（後述）支払いを転送する   ④ Trampoline Nodeは、 Trampoline Packetを解釈し、  　次のTrampoline Nodeまでの経路を計算し、   　経路に沿ってOnion Packetを作成し、支払いを転送する   ⑤ 受信したOnion Packet内の   　Trampoline Packet から   　Trampoline Paymentを認識  

6 Trampoline Payload  Lightning Node  L3  Trampoline Node T3  Light
Client  Lightning Node  L6  Lightning Node  L4  Trampoline Node T4  Lightning Node  L2  Lightning Node  L1  Onion Payload for L1     • short_channel_id   • amt_to_forward   • cltv_value  Onion Payload for T4     • amt_to_forward   • cltv_value  • payment_secret   • total_amount   • Trampoline Onion   Trampoline Payload T4   • amt_to_forward   • cltv_value  • outgoing_node_id   Trampoline Payload T3   • amt_to_forward   • cltv_value  • outgoing_node_id   Trampoline Payload L6   • amt_to_forward   • cltv_value  • total_amount   • payment_secret   Onion Payload for T3     • amt_to_forward   • cltv_value  • payment_secret   • total_amount   • Trampoline Onion   Trampoline Payload T3   • amt_to_forward   • cltv_value  • outgoing_node_id   Trampoline Payload L6   • amt_to_forward   • cltv_value  • total_amount   • payment_secret   Onion Payload for L6     • amt_to_forward   • cltv_value  • payment_secret   • total_amount   • Trampoline Onion   Trampoline Payload L6   • amt_to_forward   • cltv_value  • total_amount   • payment_secret   送信者が作成する   Onion Payload   …  …  Trampoline Node T4 が作成  Trampoline Node T3 が作成  Trampoline Routingの場合も通常のOnion Routingと同様のプライバシーがある  

7 Gossip Protocolに期待される変更  ※ 支払人は、少なくとも近隣のTrampoline Nodeまでの経路は計算する必要がある   Light Client  Lightning
Node  Lightning Node  channel_update   channel_update   Filter  Filter  • Nホップより遠いノードの更新情報のリレーの破棄を依頼   • 最大Nホップまでのノードのアップデート情報を照会       近隣のピアとTrampoline Nodeのみのネットワークグラフを維持し   ストレージコストとネットワーク帯域幅を削減  

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shigeyuki azuchi

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Trampoline Payment

LNの支払いでは、受信者から Invoiceを受け取った送信者が、受信者までの支払いの経路を決定する   ソース・ルーティングという仕組みを採用している。   1 LNのルーティング  送信者  受信者

2 チャネルグラフの構築  Lightning Node  Lightning Node  Lightning Node  Lightning Node

4 Trampoline Payment  スマートフォンなど制限のあるデバイス向けに、経路探索をアウトソースする提案：

5 Trampoline Paymentの流れ  Lightning Node  L3  Trampoline Node T3  Light

6 Trampoline Payload  Lightning Node  L3  Trampoline Node T3  Light

7 Gossip Protocolに期待される変更  ※ 支払人は、少なくとも近隣のTrampoline Nodeまでの経路は計算する必要がある   Light Client  Lightning