ブロックチェーンのスループットとは何ですか?

ブロックチェーンのスループットを理解する

1. ブロックチェーンのスループットとは、ブロックチェーン ネットワークが特定の時間枠内で処理できるトランザクションの数を指し、通常は 1 秒あたりのトランザクション (TPS) で測定されます。この指標は、ブロックチェーン システムのスケーラビリティと効率を評価するために重要です。スループットの向上により、確認時間が短縮され、分散型取引所や支払いプラットフォームなどのリアルタイム アプリケーションの幅広い採用がサポートされます。

2. ブロックチェーンのスループットは、ブロック サイズ、ブロック間隔、コンセンサス メカニズム、ネットワーク遅延などのいくつかの技術的要因の影響を受けます。たとえば、Bitcoin は 1MB のブロック サイズと 10 分のブロック時間により平均約 7 TPS ですが、イーサリアムはネットワークの混雑とガス使用量に応じて約 15 ～ 30 TPS を処理できます。

3. Solana や Binance Smart Chain のようなネットワークは、高いスループットを実現するように設計されており、履歴の証明や委任されたプルーフ オブ ステークなどのイノベーションを採用することで数千 TPS を達成します。これらの設計は速度とトランザクション量を優先するため、迅速な実行と低手数料を必要とするアプリケーションに適しています。

4. レイヤ 2 プロトコル (Lightning Network、Optimism、Arbitrum など) などのスケーラビリティ ソリューションは、基礎となるベース レイヤを変更せずにスループットを向上させることを目的としています。これらのシステムは、トランザクションをオフチェーンで処理し、最終結果をメインネット上で決済することにより、混雑を軽減し、実効スループットを大幅に向上させます。

5. スループットは、分散化とセキュリティ、いわゆる「ブロックチェーンのトリレンマ」に対してバランスを取る必要があります。トランザクション容量を増やすには、多くの場合、検証ノードの数を減らしたり、検証ウィンドウを短縮したりするなどのトレードオフが必要となり、ネットワークの復元力や信頼モデルに影響を与える可能性があります。

スループットに影響を与える重要な要素

1. コンセンサス アルゴリズムは、スループットの決定において中心的な役割を果たします。 Bitcoin のような Proof-of-Work システムは、計算要件と長い確認サイクルにより本質的にトランザクション レートを制限します。対照的に、Proof-of-Stake とそのバリアントでは、より高速なブロックの作成と検証が可能になり、トランザクションのスループットが直接向上します。

2. ブロックのサイズと頻度によって、ブロックごとに含めることができるデータ量とブロックが追加される頻度が決まります。ブロックが大きいほど、より多くのトランザクションに対応できますが、ネットワーク全体の伝播時間が長くなり、フォークのリスクが高まります。ブロック間隔を短くすると応答性が向上しますが、堅牢な同期メカニズムが必要になります。

3. トランザクションの複雑さは、特にスマート コントラクト プラットフォームのスループットに影響します。複数のコントラクト呼び出しを含む単一の複雑な DeFi スワップは、単純なトークン転送よりも多くの計算リソースを消費するため、1 秒あたりに実行可能なトランザクションの総数が事実上減少します。

4. ネットワーク帯域幅とノードの分散は、トランザクション データの拡散速度に影響します。地理的に分散し、接続が制限されているノードでは、新しいブロックの受信と検証に遅延が発生し、理論上の容量が高くても実効スループットを制限するボトルネックが発生する可能性があります。

5. オンチェーン ガバナンスとプロトコルのアップグレードにより、スループット パラメータが変更される可能性があります。たとえば、「The Merge」を介したイーサリアムの Proof-of-Stake への移行により、ブロック生成の一貫性が向上し、レイヤー 2 統合と組み合わせると、ピーク需要期間中のスループットの向上が間接的にサポートされます。

チェーン間のスループットの測定と比較

1. 現実のスループットを理論上の最大値と混同しないでください。一部のブロックチェーンは理想的な条件下で数万の TPS をアドバタイズしますが、実際のパフォーマンスは、ネットワーク負荷、バリデーターの調整、経済的インセンティブにより不足することがよくあります。

2. Artemis、Chainaracy、Dune Analytics などのベンチマーク ツールや分析プラットフォームは、日々の取引量と確認率に関する実証データを提供します。これらの洞察は、開発者や投資家がブロックチェーンのスループットが意図したユースケースと一致しているかどうかを評価するのに役立ちます。

3. 相互運用性プロトコルにより、スループットを測定する際に複雑な層が追加されます。クロスチェーンブリッジとメッセージングシステムは、ソースチェーンと宛先チェーンの両方でアクティビティに一時的なスパイクを引き起こし、コンテキスト内で注意深く分析しない限り、標準のメトリクスを歪める可能性があります。

4. ユーザーの行動は、観測されるスループットに影響を与えます。 NFTの鋳造イベントや暗号通貨市場のフラッシュクラッシュ中には、トランザクション需要が劇的に急増し、ネットワークが限界に達し、管理されたテストを超えた真の容量制約が明らかになる可能性があります。

5. 料金市場は、スループット圧力の間接的な指標として機能します。需要が供給を上回ると、ユーザーは参加を優先するためにガソリン価格を高く入札し、渋滞の兆候を示します。継続的な高額な料金は、ユーザーの需要に対してスループットが不十分であることを示唆しており、スケーリング介入を求める声が高まっています。

よくある質問

パブリック ブロックチェーンのスループットが低下する原因は何ですか?スループットの低下は、多くの場合、分散化とセキュリティの維持を目的とした保守的な設計選択に起因します。ブロック サイズの制限、ブロック時間の遅さ、リソースを大量に消費するコンセンサス メカニズムにより、トランザクション フローが制限されます。対応するインフラストラクチャのアップグレードを行わない高い需要により、問題がさらに悪化します。

ブロック サイズを増やすとスループットの問題は解決できますか?ブロックが大きくなると、より多くのトランザクションを含めることができますが、ノードからのより多くのストレージと帯域幅も必要になります。これにより、運営コストの増加により小規模な参加者が脱落し、集中化につながる可能性があります。さらに、大きなブロックは伝播に時間がかかり、孤立したブロックやチェーンが不安定になる可能性が高くなります。

レイヤ 2 ソリューションはどのようにしてスループットを向上させますか?レイヤ 2 ネットワークはメインのブロックチェーン上で動作し、数百または数千のトランザクションを単一のオンチェーン決済にまとめます。ロールアップ、ステート チャネル、サイドチェーンによりプライマリ チェーンの負荷が軽減され、暗号化証明によってセキュリティを維持しながら、ほぼ瞬時の処理が可能になり、料金が大幅に削減されます。

高スループットはブロックチェーンにとって常に有益ですか?必ずしもそうとは限りません。適切な分散化が行われずにスループットが高すぎると、ネットワークが検閲や単一障害点に対して脆弱になる可能性があります。一部の高速チェーンは少数のバリデーターセットに依存しており、ブロックチェーンの核となる原則を損なっています。持続可能なスループットにより、速度とオープン性および耐障害性のバランスが取れます。