ブロックチェーンのスループットは何ですか？スループットを改善する方法は？

ブロックチェーンのスループットは何ですか？スループットを改善する方法は？

ブロックチェーンのコンテキストでのスループットとは、ブロックチェーンネットワークが1秒あたり（TPS）処理できるトランザクションの数を指します。このメトリックは、ブロックチェーンシステムのスケーラビリティと効率に直接影響するため、重要です。スループットが高いということは、ネットワークがより多くのトランザクションを処理できることを意味し、さまざまなアプリケーションでの広範な採用や使用により適しています。

ブロックチェーンスループットの理解

ブロックチェーンスループットは、ブロックサイズ、ブロック時間、ネットワークで使用されるコンセンサスメカニズムなど、いくつかの要因に影響されます。たとえば、最も早く、最もよく知られているブロックチェーンの1つであるBitcoinは、10分間のブロック時間やブロックサイズの制限1 MBなどの設計選択により、約7 TPのスループットがあります。一方、Eth​​ereumのような新しいブロックチェーンは、これを改善することを目指しており、Ethereum 1.0は約15〜20 TPSを達成しています。

ブロックチェーンスループットに影響する要因

いくつかの要素は、ブロックチェーンネットワークのスループットに貢献しています。

• ブロックサイズ：大きなブロックには、より多くのトランザクションが含まれている可能性があり、スループットが増加します。ただし、ブロックが大きいほど、ネットワーク全体で伝播するデータが増えることも意味します。これにより、帯域幅が高いノードのみが維持できる場合、集中化につながる可能性があります。

• ブロック時間：新しいブロックをマイニングするのにかかる時間は、スループットに直接影響します。ブロック時間を短くすると、1秒あたりの処理されるトランザクションの数が増加する可能性がありますが、孤立したブロックの可能性も高くなる可能性があります。

• コンセンサスメカニズム：トランザクションを検証してブロックチェーンに追加するために使用される方法は、スループットに大きな影響を与える可能性があります。 Bitcoinで使用されている仕事の証明（POW）は、Ethereum 2.0のような新しいブロックチェーンで使用されている株式の証明（POS）と比較して、より遅く、エネルギー集約型です。

• ネットワークの輻輳：トランザクションに対する高い需要は、ネットワークの輻輳につながる可能性があります。ネットワークの輻輳が発生し、トランザクションがキューに追い出され、処理が遅くなり、効果的なスループットが減少します。

ブロックチェーンスループットを改善する方法

ブロックチェーンスループットの改善は、多くの開発者や研究者にとって大きな焦点です。提案および実装されたいくつかの戦略は次のとおりです。

ブロックサイズを増やします

スループットを増やす簡単な方法の1つは、ブロックサイズを増やすことです。これにより、より多くのトランザクションを各ブロックに含めることができ、それによりTPS全体が増加します。ただし、このアプローチは、分散化を維持する必要性とバランスをとる必要があります。これは、より大きなブロックが帯域幅の低いノードに不利な理由であるためです。

ブロック時間を短縮します

ブロック時間を短縮することも、スループットを高めることができます。ブロック時間を短くすると、特定の期間にチェーンにブロックが追加されるため、より多くのトランザクションを処理できるようになります。ただし、これは、ネットワークを不安定にする可能性のある孤立したブロックの速度を上げることを避けるために慎重に行う必要があります。

オフチェーンソリューションを実装します

BitcoinのLightningネットワークやEthereumのサイドチェーンなどのオフチェーンソリューションは、スループットを大幅に改善できます。これらのソリューションは、メインブロックチェーンの外側のトランザクションを処理し、ネットワーク上の負荷を削減し、より速く、より安価なトランザクションを可能にします。たとえば、Lightningネットワークを使用するには、次の手順に従ってください。

• チャネルを開く：2つの当事者は、マルチシグネチャウォレットに資金をロックすることにより、支払いチャネルを開きます。
• トランザクションの実施：当事者は、チェーン外で複数のトランザクションを実施し、メインブロックチェーンにブロードキャストすることなくチャネルのバランスを更新できます。
• チャンネルを閉じます：終了すると、チャンネルの最終状態がブロックチェーンにブロードキャストされ、トランザクションが解決されます。

シャードを使用します

シャードは、ブロックチェーンがより小さなピース、または破片に分割され、それぞれ独自のトランザクションセットを処理できる技術です。この並列処理は、ネットワークの全体的なスループットを大幅に増加させる可能性があります。たとえば、Ethereum 2.0は、スケーラビリティを向上させるためにシャーディングを実装しています。

より効率的なコンセンサスメカニズムに切り替えます

株式証明（POS）や委任された株式証明（DPO）などのより効率的なコンセンサスメカニズムに切り替えると、スループットを強化することもできます。これらのメカニズムは、作業証明（POW）よりもリソース集約型ではなく、トランザクションをより迅速に処理できます。 EthereumのPOSへのEthereum 2.0への移行は、スループットを大幅に増加させると予想されます。

レイヤー2スケーリングソリューションを実装します

状態チャネルやロールアップなどのレイヤー2スケーリングソリューションは、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、負荷を削減し、スループットを増加させるように設計されています。たとえば、ロールアップは、メインチェーン上の単一のトランザクションに複数のトランザクションをバッチし、1秒あたりの処理されるトランザクションの数を大幅に増やすことができます。

スループット改善の実用的な実装

これらの改善のいくつかを実際に実装するには、Bitcoinに稲妻ネットワークチャネルをセットアップする例を考えてみましょう。

• Lightning Networkウォレットを取り付ける：ZapやMuunなどのLightningネットワークをサポートするウォレットを選択します。
• 財布に資金を提供する：Bitcoinを財布に移して資金を提供します。
• チャネルを開く：ウォレットを使用して、別のパーティと一緒に支払いチャネルを開きます。これには、Bitcoinの量を選択して、チャネルとカウンターパーティの公開キーにロックします。
• 取引の実施：チャネルが開いていたら、すぐに支払いを送信して、最小限の料金で受け取ることができます。
• チャネルを閉じます：完了したら、チャネルを閉じてBitcoinブロックチェーンの最終バランスを決済します。

よくある質問

Q：ブロックチェーンスループットはトランザクション料金にどのように影響しますか？

A：スループットが高くなると、ネットワークが1秒あたりのトランザクションを処理できるため、トランザクション料金の削減につながり、ブロックスペースの競争が削減されます。逆に、スループットが低いと、ブロックスペースが限られているための需要が増加するため、より高い料金が発生する可能性があります。

Q：ブロックサイズを増やすと集中化につながる可能性がありますか？

A：はい、ブロックサイズを大きくすると、ブロックが大きいほど帯域幅とストレージが必要になるため、集中化につながる可能性があります。リソースが限られているノードは、維持するのに苦労する可能性があり、より重要な機能を備えたノードが支配するネットワークにつながる可能性があります。

Q：オンチェーンスケーリングソリューションとオフチェーンスケーリングソリューションの違いは何ですか？

A：オンチェーンスケーリングソリューションには、ブロックサイズの増加やブロック時間の短縮など、メインブロックチェーンプロトコルの変更が含まれます。 Lightningネットワークやサイドチェーンなどのオフチェーンスケーリングソリューションは、メインブロックチェーンの外側のトランザクションを処理し、メインチェーンのプロトコルを変更せずに負荷を削減し、スループットを増加させます。

Q：ShardingはEthereum 2.0でどのように機能しますか？

A：Ethereum 2.0では、シャードには、ネットワークを複数のシャードに分割することが含まれ、それぞれ独自のトランザクションセットを処理できます。この並列処理により、ネットワークの全体的なスループットが増加します。各シャードは独自の状態とトランザクションを維持し、クロスシャード通信プロトコルにより、さまざまなシャード間でトランザクションを処理できるようになります。