ブロックチェーントリレマとは何ですか？トレードオフをする方法は？

ブロックチェーントリレマは、暗号通貨とブロックチェーンテクノロジーの世界における基本的な概念です。これは、スケーラビリティ、セキュリティ、および分散化という3つの重要なプロパティを同時に達成するという課題を指します。これらの3つの側面は、あらゆるブロックチェーンネットワークの成功と広範な採用に不可欠です。ただし、3つすべてを高レベルで達成することは非常に困難であり、多くの場合、トレードオフを行う必要があります。この記事では、ブロックチェーンのトリレマの詳細を掘り下げ、さまざまなブロックチェーンプロジェクトがこれらの課題にどのように対処するかを探り、関係するトレードオフについて議論します。

ブロックチェーントリレマを理解する

ブロックチェーントリレマは、イーサリアムの共同設立者であるVitalik Buterinによって最初に導入されました。彼は、次の3つのプロパティすべてを同時に達成することは困難であると主張しました。

• スケーラビリティ：多数のトランザクションを迅速かつ効率的に処理するブロックチェーンの能力。スケーラブルなブロックチェーンは、大幅な遅延やコストの増加なしに、トランザクションを高いレートで処理できます。
• セキュリティ：攻撃や悪意のある俳優に対するブロックチェーンの堅牢性。安全なブロックチェーンは、トランザクションが正しく検証され、ネットワークがハッキングや詐欺的な活動に耐性があることを保証します。
• 分散化：単一のエンティティではなく、ノードの分散ネットワークによってブロックチェーンが運用される程度。分散型ブロックチェーンは、単一の当事者による検閲とコントロールに対してより耐性があります。

課題は、これらの側面の1つを改善することがしばしば他の側面を犠牲にしてもたらされるという事実にあります。たとえば、スケーラビリティを向上させると、セキュリティや分散化が損なわれる可能性があります。

スケーラビリティ：速度の必要性

スケーラビリティは、多くのブロックチェーンネットワークにとって重要な問題です。特に、人気と使用状況が成長するためです。たとえば、Bitcoinは、スケーラビリティに重大な課題に直面しており、ピーク時に長い取引時間と高い料金につながります。これに対処するために、いくつかのソリューションが提案され、実装されています。

• レイヤー2ソリューション：これらは、メインブロックチェーンの上に構築されたプロトコルであり、トランザクションスループットを増やします。例には、BitcoinのLightning NetworkとEthereumの楽観的なロールアップが含まれます。これらのソリューションにより、メインチェーンからそれらを処理してからバッチに落ち着くことにより、より速く、より安価なトランザクションが可能になります。
• シャード：この手法では、ブロックチェーンをシャードと呼ばれる小さなピースに分割します。それぞれが独自のトランザクションセットを処理できます。 Ethereum 2.0は、トランザクション容量を大幅に向上させるために、シャーディングを実装することを目的としています。
• コンセンサスアルゴリズムの変更：EOSのような一部のブロックチェーンは、委任された証明のステーク（DPO）などのさまざまなコンセンサスメカニズムを使用して、より高いトランザクション速度を達成します。ただし、これらのソリューションは、多くの場合、地方分権化を犠牲にして行われます。

セキュリティ：ネットワークの保護

ブロックチェーンネットワークのセキュリティは最重要です。堅牢なセキュリティ対策がなければ、トランザクションの完全性とシステムへの全体的な信頼が損なわれる可能性があります。セキュリティを強化するためにいくつかの戦略が採用されています。

• コンセンサスメカニズム：コンセンサスメカニズムの選択は、ブロックチェーンのセキュリティに重要な役割を果たします。 Bitcoinが使用する仕事の実証（POW）は、トランザクションを検証するために重要な計算能力を必要とし、悪意のあるアクターが攻撃を成功させることを困難にします。一方、Sport of Stake（POS）は、ネットワークに財政的な出資をしているバリデーターに依存しており、正直に行動するよう奨励しています。
• 暗号化技術：高度な暗号化アルゴリズムは、トランザクションを確保し、認定された当事者のみがブロックチェーンのデータにアクセスして変更できるようにするために使用されます。たとえば、パブリックキーとプライベートキーを使用すると、ユーザーのアイデンティティとトランザクションの詳細を保護するのに役立ちます。
• ネットワークのサイズと多様性：ノードのより大きく多様なネットワークは、攻撃者がネットワークのかなりの部分を制御することを難しくすることにより、セキュリティを強化することができます。これは、分散型ネットワークにとって特に重要です。より分散したノード構造は、単一の障害点を防ぐことができるためです。

地方分権：多くの力

分散化は、ブロックチェーンテクノロジーの決定的な機能と見なされることがよくあります。これにより、単一のエンティティがネットワークを制御できず、検閲に対する透明性と抵抗を促進することが保証されます。ただし、高いレベルの地方分権を達成することは困難な場合があります。

• ノード分布：真に分散型ネットワークには、さまざまな地理的位置に多数のノードが広がる必要があります。これは、特に十分な数の参加者を引き付けるのに苦労するかもしれない新しいブロックチェーンでは、達成するのが難しい場合があります。
• ガバナンスモデル：分散化された自律組織（DAO）が使用するものなど、分散型ガバナンスモデルは、ネットワーク参加者が変更とアップグレードに投票できるようにします。ただし、これらのモデルは複雑であり、意思決定プロセスが遅くなる可能性があります。
• 経済的インセンティブ：参加者がノードを実行し、トランザクションを検証するようにインセンティブ化されることを保証することは、地方分権を維持するために重要です。これには多くの場合、バリデーターに暗号通貨に報いることが含まれますが、適切なバランスを見つけることは困難な場合があります。

トレードオフをする：三重炎のバランス

ブロックチェーントリレマの固有の課題を考えると、多くのプロジェクトは、他の側面よりも特定の側面を優先するためにトレードオフを行うことを選択します。さまざまなブロックチェーンがこれらのトレードオフにどのようにアプローチするかの例をいくつか紹介します。

• Bitcoin ：Bitcoinは、スケーラビリティよりもセキュリティと分散化を優先します。作業証明の使用とノードの大規模な分散ネットワークは、高いセキュリティと地方分権化を保証します。ただし、これは、ピーク期間中にトランザクション時間が遅く、料金が高い費用がかかります。
• Ethereum ：Ethereumは歴史的に地方分権化とセキュリティに焦点を当ててきましたが、今後のEthereum 2.0のアップグレードにより、シャードやその他のレイヤー2ソリューションを通じてスケーラビリティを向上させることを目的としています。これは、トリレマへのアプローチの変化を表しています。
• EOS ：EOSは、委任された株式（DPO）コンセンサスメカニズムを使用して、スケーラビリティとユーザビリティを優先します。これにより、トランザクション処理が速くなりますが、限られた数のブロック生産者のみがトランザクションの検証に責任があるため、分散化の削減を犠牲にします。

トレードオフの実用的な例

トレードオフが実際にどのように行われるかをよりよく理解するために、いくつかの具体的な例を見てみましょう。

• Bitcoinのブロックサイズの議論：Bitcoinのブロックサイズ1 MBの制限は、論争の多い問題でした。ブロックサイズを大きくすると、ブロックごとにより多くのトランザクションを可能にすることでスケーラビリティが向上する可能性がありますが、重要なリソースを持つノードのみがより大きなブロックを処理できるため、集中化につながる可能性もあります。これにより、Bitcoin現金が作成され、ブロックサイズが8 MBに増加し、地方分権よりもスケーラビリティが優先されました。
• イーサリアムの杭の証明への移行：イーサリアムの仕事の証明から株式の証明への移行Ethereum 2.0は、スケーラビリティとエネルギー効率を改善することを目的としています。ただし、POSシステムのテストが少なく、さまざまな種類の攻撃に対して脆弱である可能性があるため、このシフトはセキュリティに影響を与える可能性があります。
• Rippleの集中アプローチ：Ripple（XRP）は、検証装置の集中ネットワークを使用して、スケーラビリティと効率を優先します。これにより、ネットワークは限られた数のエンティティによって制御されているため、高速で安価なトランザクションが可能になります。

トレードオフを評価する方法

さまざまなブロックチェーンプロジェクトによって行われたトレードオフを評価する場合、ネットワークの特定のユースケースと目標を考慮することが重要です。これらのトレードオフを評価するのに役立ついくつかの手順を以下に示します。

• 優先順位を特定します。特定のユースケースでは、トリレマのどの側面が最も重要であるかを判断します。たとえば、支払いネットワークはスケーラビリティとセキュリティに優先順位を付けることができますが、ガバナンスプラットフォームは地方分権化に焦点を当てることができます。
• ソリューションの分析：ブロックチェーンが使用する特定のソリューションとテクノロジーを見て、トリレマに対処します。これらのソリューションが3つの側面のそれぞれにどのように影響するかを考えてください。
• トレードオフの評価：プロジェクトが行ったトレードオフを評価します。ある領域の利点が他の領域の妥協点を上回るかどうかを考えてください。
• 長期的なビジョンを考えてみましょう。プロジェクトの長期的な目標とロードマップを理解してください。一部のプロジェクトは、特定のトレードオフから始まるかもしれませんが、将来のアップグレードでそれらに対処することを計画しています。

よくある質問

Q：ブロックチェーンは、トリレマの3つの側面すべてを完璧に達成できますか？

A：ブロックチェーントリレマの3つの側面すべてを高レベルで達成することは、現在のテクノロジーでは不可能ではないにしても、非常に挑戦的です。ほとんどのプロジェクトは、特定の目標とユースケースに基づいて、他の側面よりも特定の側面を優先するためのトレードオフを行います。

Q：レイヤー2ソリューションは、ブロックチェーントリレマにどのように役立ちますか？

A：Lightningネットワークや楽観的なロールアップなどのレイヤー2ソリューションは、メインブロックチェーンからトランザクションを処理してからバッチに落ち着くことにより、スケーラビリティを改善するのに役立ちます。これにより、メインチェーンのセキュリティと分散化を損なうことなく、トランザクションスループットを増やすことができます。

Q：ブロックチェーンのトリレマにおいて、コンセンサスメカニズムはどのような役割を果たしますか？

A：コンセンサスメカニズムは、ブロックチェーントリレマのバランスをとる上で重要です。仕事の証明、利害関係の証明、委任された株式の証明などのさまざまなメカニズムは、スケーラビリティ、セキュリティ、地方分権化にさまざまな影響を与えます。適切なコンセンサスメカニズムを選択することは、望ましいバランスを達成するために不可欠です。

Q：ユーザーは、ブロックチェーンネットワークの分散化にどのように貢献できますか？

A：ユーザーは、独自のノードを実行し、ガバナンスプロセスに参加し、バリデーターをサポートするために暗号通貨をステーキングすることにより、ブロックチェーンネットワークの分散化に貢献できます。これらのアクションは、より広い参加者のネットワーク全体に制御と意思決定を配布するのに役立ちます。