なぜブロックチェーンネットワークは非同期設計を選ぶのか：速度と整合性のトレードオフ

ブロックチェーンにおける非同期システムについて話すとき、私たちは操作が中央クロックや調整されたタイミングに依存しないネットワークを説明しています。代わりに、ノードは独立してトランザクションを処理し、必要に応じて通信します。この基本的な設計選択は、ネットワーク全体の動作に影響を与えます。

非同期ブロックチェーンの実際の動作方法

非同期ブロックチェーンでは、ノードはお互いや外部信号を待つことなく進行します。各ノードは独自のペースでデータを処理し、メッセージを中継できるモジュラーフレームワーク内で独立して動作します。この独立性には大きな利点があります: トランザクションスループットが向上し、ネットワークは遅い参加者によってボトルネックされません。

しかし、この自由には代償が伴います。純粋な非同期ネットワークでは、ノードはトランザクションの状態についてリアルタイムのフィードバックを受け取らないため、異なるノードがネットワークの状態に対して異なる見解を持つことがあります。これは、タイミングに関するグローバルな合意がないために起こります。今送信されたメッセージが後で届くことがあり、一時的な不一致を生じさせます。

セミ同期コンプロマイズ

セミ同期ネットワークは、これらの緊張のバランスを取ろうとします。グローバルな状態が統一されたままになるように設計されており、ネットワークが分割されるのを防ぎます。ネットワークが分割されると、接続が回復するまでコンセンサスが一時的に遅くなります。このアプローチは、信頼性のためにいくつかの速度を犠牲にしています。

非同期と半同期の選択は、ネットワークが何を優先するかによります:

• アベイラビリティファースト: すべての取引は中断なく追加されますが、ノードは一時的に状態について意見が一致しない場合があります
• 一貫性優先: 一部の取引は、前の取引が完全に確認されるまで一時停止する場合があり、すべての人が同じ真実を見ることを保証します。

ビザンチンフォールトトレランス:技術的な解決策

非同期ネットワークのリスクに対処するために、多くのブロックチェーン設計は非同期ビザンチン耐障害性(aBFT)を実装しています。このアプローチは、攻撃者がネットワークの3分の1までを制御していても、最終的に合意が達成されることを数学的に保証します。

重要な革新：この文脈において「非同期」とは、メッセージのタイミングに関して前提がなされないことを意味します。システムは、メッセージが即座に到着するか、遅延するかに関係なく機能し、タイミングに基づく攻撃やネットワークの不規則性に対して堅牢です。これが、aBFTが現代のブロックチェーンアーキテクチャの礎になった理由です。