ブロックチェーンのトリレンマとは何ですか？

ブロックチェーンの発足は、ユーザーが分散型ネットワーク上で取引したり資産を作成したりできる先進的なエコシステムの基盤を整えました。ブロックチェーン技術は、分散化、セキュリティ、スケーラビリティという3つの主要なコンセプトを推進し、暗号空間における今日の進歩を牽引しています。この革新的な技術により、私たちはブロックチェーン上で取引、運営、創造、マネタイズする様々な機能を探求することができるようになった。しかし、ブロックチェーンのすべての能力を同時に最適化することは難しい。

ブロックチェーン技術は、その可能性が最大限に発揮されることを阻害するパラドックスに直面しています。ブロックチェーンの課題とは何なのか、そして、それを克服することができるのかについて考えてみよう。

ブロックチェーン・トリレンマの説明

ブロックチェーンは、第三者が承認するのを待つことなく、申請や取引ができるという考えを促進します。プライベートで機密性の高い情報を保管する中央組織の必要性がなくなります。

この考えは、ブロックチェーンのプラットフォームがセキュリティ、分散化、スケーラビリティを最適化することを要求しています。しかし、今日の課題は、この3つのクラスを高いレベルで同時に最適化することであり、イーサリアムの共同創設者であるヴィタリック・ブテリンはこれを「ブロックチェーンのトリレンマ」と名付けました。

トリレンマの定義から行くと、それは誰かが3つの選択肢を与えられて決める必要がある状況です。この場合、挑戦は分散化、スケーラビリティ、セキュリティを同じレベルで最適化することです。

これはトリレンマであり、ある側面を発展させることは別の要素を犠牲にすることになるからです。例えば、ブロックチェーンのスケーラビリティを高めると、セキュリティが損なわれる可能性があり、これは概念的にブロックチェーンの基本に反するものです。

最新のアップデートで、イーサリアム2.0はこのパラドックスを解決すると主張した。しかし、この新しいイテレーションはまだ段階的に導入されている段階であり、いつ、どのように解決されるかは不明です。

トリレンマの3つの要素について、それぞれがブロックチェーンにとって何を意味し、どのように貢献しているのか、深く掘り下げてみましょう。

スケーラビリティ

スケーラビリティのあるブロックチェーンは、ネットワークのピーク時に効率的に動作し、複数のブロックチェーンプロトコルシステムにまたがって使用できるため、さまざまなユースケースをサポートすることができます。

スケーラビリティは、いくつかのブロックチェーンネットワークと連携し、開発者にデジタル資産、金融アプリケーション、分散型アプリの作成と運用の機会を与える、重要なブロックチェーンの機能です。 

スケーラビリティの優れたブロックチェーンによって、開発者は機能や使い勝手を損なうことなく、複数の分散型プラットフォームでdAppsを立ち上げることができます。

しかしながら、スケーラビリティは、検証ノードとアクティブユーザーの数を考えると、トランザクションのスループットを処理することに関して、今日のブロックチェーンにとって重要な問題です。

ブロックチェーンの中には、1秒間に4,000件や6,000件の取引を処理できるものもある。しかし、これは5万人のオンライン・ユーザーに対して数台のノードが利用可能な場合です。ここでの疑問は、ブロックチェーンが数百万人にサービスを提供するときに、同様のトランザクション/秒の数字を維持できるかどうかということです

ビットコインを比較すると、ブロックチェーンは1秒あたり4,000や6,000のトランザクションを処理できます。

ビットコインのネットワークを従来のソーシャルメディアプラットフォームと比較すると、フェイスブックとツイッターは、BTCブロックチェーンのアクティブウォレットよりもはるかに多くの月間ユーザーをホストしています。 

BTCブロックチェーンは、2021年に2200万アクティブウォレットをホストしたのに対し、フェイスブックはほぼ同年には30億人のアクティブユーザーがいた。これは、ブロックチェーン・ネットワークが高いパフォーマンスを維持するには、まだまだ長い道のりがあることを意味しています。

非中央集権化

非中央集権はウェブ3.0の主要な概念であり、ブロックチェーン、暗号通貨、アプリケーションにおける今日のアップデートの多くを牽引しています。分散化されたネットワークは、中央当局が構造を管理または制御するのではなく、ユーザー間で権限が共有され、制御が分散されることを意味します。

ここで、分散型ネットワークの仕組みを振り返ってみよう。中央集権的なシステムなしに、決められたルールに基づいた取引を可能にするパーミッションのない構造です。

このネットワークにおいて重要な役割を果たすのがマイナーで、マイナーは複雑な方程式を解いてブロックチェーンの取引を確認する計算機です。その代わりに、マイナーや検証ノードは取引手数料を得たり、場合によっては報酬システムとしてトークンを得たりします。

このようにノードは、トークンとネットワークへの貢献によって平等な力を享受し、分散型の世界ではネットワークを平等に分配することができます。分散ネットワークの誰もが独立して意思決定することはできません。その代わり、決定は投票によってコンセンサスに達する。

しかし、スケーラビリティを高めたいブロックチェーンの場合、コンセンサスメカニズムは全員の票を獲得するのに時間がかかる可能性があります。そのため、ネットワークの処理時間が長くなり、輻輳が発生します。

さらに、悪意のある団体が検証プロセスに参加し、自分たちの利益になるような決定を下す可能性があるため、セキュリティ上の懸念もあります

セキュリティ

セキュリティは重大な関心事であり、分散型ネットワークの中心的な側面です。ブロックチェーン上では、日々何百万もの取引が行われており、洗練されたセキュリティシステムがなければ、ハッカーは簡単に侵入し、すべての保有資産からウォレットを枯渇させてしまう。イーサリアムやビットコインのような主要なブロックチェーン・ネットワークは通常、新興のネットワークよりも優れたネットワーク・セキュリティ構造を持っている。そのため、彼らのブロックチェーンに侵入するのはかなり難しくなります。

ハッカーがブロックチェーンを標的にした主な理由は、ブロックチェーンがオープンソースであり、誰でもハッシュコードを読み取り、トランザクションを追跡できるからです。

ブロックチェーンのセキュリティは、分散化やスケーラビリティといった他の要素とは相反する働きをするようです。ブロックチェーンが非常にスケーラブルで、複数のネットワークやプラットフォームと連携している場合、セキュリティはさらなる干渉を受けずにシステムの一貫性を保つことに関係します。

さらに、非中央集権は、制御が検証ノードの間にあることを意味し、ノードだけがトランザクションやその他の側面について決定を下すことができます。しかし、悪意のあるノードが投票に参加し、彼らのアジェンダに従って行動した場合、これはセキュリティ上の問題につながる可能性があります。

したがって、セキュリティを犠牲にすることなく、ブロックチェーンのスケーラビリティと分散化の開発に注力することが不可欠です。そうでなければ、ブロックチェーンのエコシステム全体が崩壊してしまうかもしれません。

ブロックチェーンのトリレンマはなぜ起こるのか

今日、ほとんどのブロックチェーン開発への取り組みは、一貫性を維持しながら、複数のチェーンやネットワークにまたがる多くのユーザーがそのようなネットワークを使えるようにする、スケーラビリティに焦点を当てています。

しかし、ブロックチェーンネットワークは1秒あたりのトランザクションの大幅な増加に対応できず、巨大な輻輳を引き起こし、ブロックチェーンを不安定にし、セキュリティを弱める可能性があります。

さらに、よりスケーラビリティのあるブロックチェーンは、増加する取引要求に対応するため、より多くの検証ノードを意味します。しかし、1つの悪意のあるノードによってネットワーク全体が妨害され、誤った注文が誘発される可能性があるため、すべてのノードが安全であることを保証する必要がありますさらに、よりスケーラブルなブロックチェーンは、増加する取引要求に対応するため、より多くの検証ノードを意味します。

セキュリティはブロックチェーンにとって非常に基本的なものであるため、妥協することはできず、スケーラビリティや分散化の増加はセキュリティ侵害につながる可能性があります。

そのため、3つの要素の中で最適な点に到達することが課題となります。なぜなら、1つの要素を増やすと、他の要素が犠牲になる可能性が高いからです。

ブロックチェーンのトリレンマを解決する方法

この問題には明確な解決策はありません。そうでないなら、今問題になることはないだろう。しかし、ブロックチェーントリレンマを解決しようとする試みとアップデートはいくつか行われている。これらの試みのいくつかを紹介し、トリレンマの解決における役割について議論します。

シャーディング

シャーディングとは、ブロックチェーンを小さな塊に分割し、それぞれのサブブロックチェーンにトランザクションと情報を個別に管理させることを意味します。最終的に、それぞれが自分の台帳に従って取引を処理できるようになる。そしてこれらの小さなブロックチェーン（シャード）は、メインネットを通じて接続さ れます。

この実装は、情報をそれぞれのシャードに割り当てられた小さな断片に分割することで、単一のブロックチェーンからプレッシャーを取り除くものです。

このソリューションは、それぞれのシャードが独立して動作するため、セキュリティを危険にさらすことなくブロックチェーンを拡張するのに役立ちます。また、ブロックチェーンのトランザクションを高速化することもできます。すべてのトランザクションがメインのブロックチェーン上でキューに入れられるのではなく、複数のミニトランザクションが同時に保持されるからです。

レイヤー2

開発者たちは、メインのブロックチェーン層に第2の層を追加することで、取引プロセスを容易にできると主張している。メインネットの上に構築された第二のレイヤーを導入することで、より迅速かつ効率的に情報を処理することができます。

レイヤー2またはサイドチェーンはメインネットと接続され、情報が2つのチェーン間を移動できるようにする。レイヤー2またはサイドチェーンはメインネットと接続され、情報が2つのチェーン間を移動できるようにします。サイドチェーンは独自のルールで運営され、メインネットに見せることなく取引を確定する権限が与えられます。

そして、スマートコントラクトがユーザー間のやり取りを可能にするために使われる。このソリューションはシャーディングに似ているかもしれない。しかし、レイヤー2はメインのブロックチェーンに2つ目のネットワークレイヤーを追加することに重点を置いているのに対し、シャーディングはメインのブロックチェーンを細かく分割し、メインネットの構造を変更することになります。

コンセンサスプロトコル

多くのブロックチェーンは、従来のプルーフ・オブ・ワーク（PoW）検証プロトコルを、プルーフ・オブ・ステーキング（PoS）に変更しつつあります。PoSは、コンセンサスメカニズムに参加する前に、検証ノードがトークンをステークしなければならないことを意味します。

古典的に、PoWは、複雑なアルゴリズムの実行とトランザクションの検証に強力なマシン（マイナー）を必要としていました。しかし、このプロセスは時間がかかり、かなりのエネルギーを必要としました。

そのため検証プロセスにより多くのノードを追加することがより良い選択肢であり、ノードがトークンをロックしてステークしているため、誠実に行動することが保証されます。

ブロックチェーンのトリレンマを解決するための継続的な取り組み

いくつかの試みは、既存のブロックチェーンに新たなアップデートを導入することで、この問題に取り組んできました。代表的なブロックチェーンネットワークであるイーサリアムは、セレニティ（イーサリアム2.0）の最新アップデートで、このトリレンマを克服するための本格的な取り組みを開始しました。

また、新しいアップデートでは、PoWメカニズムからPoSへの移行が含まれており、毎秒10万トランザクションを処理することが約束されている。しかし、この方法でトリレンマを解決するには、段階的なプロセスであるため時間がかかります。

シャーディングは新しいアップデートの主な目的でした。ブロックチェーンをより小さな断片に分割し、スケーラビリティを向上させるためです。しかしその後、イーサリアムはシャーディングをタイムラインから外し、代わりにレイヤー2チェーンを採用すると発表しました。

なぜブロックチェーンのトリレンマを解決する必要があるのか？

ブロックチェーン技術には大きな可能性があり、今日発見された発展にもかかわらず、まだその前段階にあります。理論的にはわかっていても、どうすればそこに到達できるのか、まだ解明されていない機能性が山ほどあるのです

ブロックチェーン技術には大きな可能性があります。

したがって、そこに到達するためには、スピードの問題に対する解決策を見つけ、取引をより速く、混雑時間を最小にし、手数料を低くすることが必要です 

しかし、さらにブロックチェーンを発展させると、私たちの知らない予期せぬセキュリティリスクにさらされる可能性があります。したがって、開発者たちは、ブロックチェーンの未来を探求し続けるためには、今ブロックチェーンを強化することが重要であると認識しています。

結局のところ、ブロックチェーンが登場してまだ20年も経っておらず、大きな可能性を探る必要がある。この問題を解決すれば、私たちが聞いたこともないような新しいレベルのブロックチェーン機能が見つかるかもしれません

最後のコメント

スケーラビリティ、セキュリティ、分散化の開発における課題を含むブロックチェーンのトリレンマは、ブロックチェーンの開発を困難なものにしています。これら3つの要素はブロックチェーンにとって不可欠ですが、1つの要素を高めると他の要素が損なわれる可能性があるようです。このブロックチェーンの課題に取り組み、より高速で安全なブロックチェーンを推進する努力が続けられている。イーサリアム2.0はこうしたアプローチの一例であり、取引をシームレスかつ安全にするためにシャーディングとレイヤー2を導入し、10万TPSの処理を約束しました。

最終的に、このトリレンマを解決することで、この革新的な技術から利益を得る新たな方法が開かれるでしょう。