なぜブロックチェーンはすべてを持つことができないのか？トリレンマの謎を解明する

業界全体を悩ませる問題

誰もが同時に制御するネットワークを想像してみてください。それは壊れにくく、同時に超高速です。夢のように聞こえますか？それがブロックチェーンのトリレンマです - イーサリアムの共同創設者であるヴィタリック・ブテリンが暗号通貨業界の最大の課題の一つとして普及させた謎です。

もちろん、ブロックチェーン技術は、分散型ネットワークが銀行や仲介者に取って代わることを約束しています。しかし、すべてのブロックチェーンネットワークは、同時に達成するのが難しい3つの目標に直面しなければなりません。

• 分散化 – どのプレーヤーもコントロールの独占を持たない
• セキュリティ – ネットワークは攻撃や操作に対して耐性があります
• スケーラビリティ – 数十億のトランザクションを効率的に処理できます

一つを改善すると、通常は残りの二つを失います。これがブロックチェーンのトリレンマです。

矛盾する三つの柱

分散化:分散型電源

伝統的な銀行？一つの機関が資金と取引の記録を管理しています。ビットコインかイーサリアム？数千のノードがあり、それぞれが全履歴のコピーを保持しています。誰も特権を持っていません – 皆が合意する必要があります。

これは素晴らしいアイデアです、特にWeb3の文脈において、ユーザーがメガコーポレーションにデータを渡すのではなく、自分のデータに対するコントロールを取り戻すからです。しかし、それには代償があります：コンセンサスには時間がかかります。

ビットコインが数万の参加者の間で各トランザクションを調整しなければならないとき、平均して1秒あたり約5件のトランザクションを送信します (TPS)。イーサリアムは18 TPSを達成しています。ビザは？ 中央集権的なシステムで数千TPSです。違いは巨大です。

セキュリティ: 混沌からの保護

ブロックチェーンが安全でなければ、それは単なる別のデータベースです。ハッカーは取引の履歴を改ざんすることができ、ネットワークは崩壊するでしょう。

ビットコインは、Proof of Work (PoW)を通じてこれを行います。参加者はマイナーと呼ばれ、ネットワークにブロックを追加するために複雑な数学の問題を解きます。これには多くのエネルギーと時間がかかりますが、偽造が非収益的であることを保証します。各ブロックはユニークなデジタル署名(ハッシュ)によって保護されているため、変更はすぐに明らかになります。

マイナーやバリデーターのノードが多ければ多いほど、ネットワークはより安全になります。理論的には、誰かがネットワークの51%以上のハッシュパワーをコントロールして(の51%攻撃)を行った場合、制御を奪うことができるでしょう。しかし、分散型ネットワークでは、それは実質的に不可能です。

問題ですか？PoWは遅く、エネルギーを消費します。スケーラビリティを犠牲にしてセキュリティを強化しています。

スケーラビリティ: 帯域幅は夢のように

数十億人がブロックチェーンを受け入れるためには、迅速で安価かつ信頼性の高い取引処理が必要です。今日？ほとんどの大規模ネットワークでは、わずか数から十数TPSです。

分散化とセキュリティは、各取引が独立したバリデーターによって検証されることを要求します。これはすべてを遅くします。バリデーターの数を減らしたり、コンセンサスルールを簡素化することでスループットを増やすと、分散化とセキュリティのリスクを冒すことになります。

ブロックチェーン・トリレマの本質です。

業界はこの悪夢をどのように解決しようとしているのか？

小さな部分への分割 – シャーディング

NEARプロトコルはシャーディングと呼ばれる技術を実験しています。1つのチェーンの代わりに、ネットワークは複数の並行パーティション(シャード)に分割され、それぞれに独自のレジストリがあります。メインチェーンはそれらの間の相互作用を調整します。

結果は？NEARは8つのアクティブシャードをサポートしており、約600ミリ秒でトランザクションを確定します。これは従来のアプローチよりもはるかに速く、分散化は維持されています。

コンセンサスの新しい方法

プルーフ・オブ・ワークは唯一の道ではありません。プルーフ・オブ・ステーク (PoS)は、バリデーターが自分のトークンをステークして(ロック)することを可能にします。複雑なパズルを解く代わりに、専門的な機器は少なく、誰にでもアクセスしやすいです。

BNBスマートチェーンは、Proof of Staked Authority (PoSA)を使用して前進しています。バリデーターはBNBをステークし、わずか3秒のブロック時間を達成しています。これは、統合されたセキュリティを持つスケーラビリティの飛躍です。

Confluxは、セキュリティを犠牲にすることなく処理を加速するために、PoWの要素とDirected Acyclic Graph (DAG)の構造を組み合わせています。

メインチェーン外のソリューション – レイヤー 2

メインネットが自力で対処できないとき、なぜその上に構築しないのか？

ロールアップは、オフチェーンで多くのトランザクションを圧縮し、メインチェーンに1つの証明を送信します。アービトラム(オプティミスティックロールアップ)は、トランザクションが異議を唱えられない限り有効であると想定しています。スクロール(ZKロールアップ)は、詳細を開示することなく有効性を確認するために暗号証明を使用します。

イーサリアムはロールアップに移行しました - 大部分のDeFi、ゲーム、NFTの活動はレイヤー2で行われており、これにより手数料が大幅に削減され、速度が向上します。

ライトニングネットワークビットコインは状態チャネルです - 参加者はオフチェーンで取引を行い、ブロックチェーンは開閉の瞬間のみを記録します。迅速で安価、そして依然として安全です。

ブロックチェーンのトリレンマはいつ解決されるのか？

普遍的な解決策は存在しません。各ネットワークは、自分の優先事項に応じて異なる妥協を選択します。

しかし、進展を観察しています。Ethereumはロールアップを用いたモジュラーな未来に取り組んでいます。レイヤー1のプロトコルはシャーディングと新しいコンセンサスメカニズムに焦点を当てています。モジュラーネットワークは、分散化、安全性、スケーラビリティを構成要素として扱っています。

業界はトリレンマを解決することはできませんが、バランスを見つけることにますます近づいています。そして、それはブロックチェーン技術が今日私たちが想像するだけのグローバルアプリケーションをサポートするのに十分です。

ブロックチェーントライレマは依然として課題ですが、もはや克服できない障害ではありません。