ブロックチェーントリレンマの意味とその解決方法

ブロックチェーンの「トリレンマ」は、ブロックチェーンプロジェクトが分散化、スケーラビリティ、セキュリティを完全に達成することを妨げる課題として説明されます。
ブロックチェーン開発では、分散性と安全性を保ちつつ、拡張性のあるブロックチェーンを作ることが課題となっています。
ブロックチェーンの性能を高めるためのイノベーションは数多くありますが、よく見ると、どれもスケーラビリティのために分散化やセキュリティを水増ししていることがわかります。
このトリレンマを解消するために現在使われている新技術が、シャーディング、ロールアップ、サイドチェーン、レイヤー2です。

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はじめに
ブロックチェーンは、技術の反復の成長を牽引する世界で最もエキサイティングな産業の1つであり、中央集権的な機関なしで機能する安全で信頼性の高い通貨プロトコルを提供することを目指しています。しかし、分散化、スケーラビリティ、およびセキュリティは、ブロックチェーンネットワークの最も基本的な特徴と考えられています。
分散化とは、ブロックチェーンのネットワークが中央組織によって管理されていないことで、世界中の誰もがブロックを検証できます。
スケーラビリティとは、増大するデータやトランザクション処理をいかにうまく処理できるかです。
セキュリティとは、ブロックチェーンが24時間365日ネットワークを稼働させるために、ユーザーにとって安全で、さまざまな攻撃から保護されなければならないことを意味します。

暗号資産の世界の開発者やクリエイターは、業界の発展の過程で困難な課題、特にブロックチェーンネットワークの中核概念に直面する課題を克服するために、たゆまぬ努力を続けています。最も一般的な挫折の1つは、ブロックチェーンのトリレンマです。

ブロックチェーンのトリレンマとは

ブロックチェーン開発は当初から、分散性と安全性を保ちながら拡張可能なネットワークを構築することが課題でした。しかし、ブロックチェーンのトリレンマにより、これはほとんど不可能なタスクと見なされています。

ブロックチェーントリレンマという言葉は、2014年にイーサリアムの共同創業者であるVitalik Buterin氏によって作られたものです。彼はイーサリアムに携わり、ブロックチェーンアーキテクチャについてブログを書いていた経験から、この言葉を提唱しました。

ブロックチェーントリレンマの影響
分散性、拡張性、安全性を同時に最大化することは非常に困難です。たとえば、人気の高いプルーフ・オブ・ワーク（PoW）システムであるビットコインは、分散型で安全性が高いのですが、スケーラビリティがなく、速度も遅いため、広く採用されるには至っていません。一方、PoS（Proof of stake）システムはビットコインよりも拡張性がありますが、拡張性のあるプロジェクトの多くは純粋な中央集権型であるため、本質的に安全ではありません。

ブロックチェーンネットワークは、分散化とセキュリティを維持したままスケーラビリティをあきらめるか、分散化せずにスケーラビリティとセキュリティを選択するかのどちらかです。

さらに、暗号資産が少数のマニアによって利用されているニッチな産業であったころは、ブロックチェーンのトリレンマは問題ではありませんでした。今、伝統的な金融やその他の主流産業が、交換やコラボレーションのための透明で信頼できる環境としてブロックチェーンに注目しているため、これらの欠点はますます障害になっています。

ブロックチェーンのトリレンマは、コインの価値にも影響を及ぼします。暗号資産の実用性は、市場の投機を超越して、分散化、スケーラビリティ、セキュリティを提供する能力にかかっているのです。


ブロックチェーントリレンマの解決方法
レイヤー0ソリューション
レイヤー0の基礎的な部分は、いくら強調してもし過ぎることはありません。しかし、このレイヤーの作りが悪いと何も効果的に行えません。

- リレーチェーン
リレーチェーンは、ブロックチェーンのトリレンマに固有のデメリットをネットワークが経験することなく、複数のブロックチェーンネットワークを簡単に接続できるようにします。Polkadotは、この手法であるPolkadotリレーチェーンを採用し、最大のスケーラビリティ、セキュリティ、ガバナンスを実現したブロックチェーンの1つです。

レイヤー1ソリューション
レイヤー1は、ネットワークが本来の能力を発揮するために必要な基礎を提供します。レイヤー1がしっかりしていないネットワークは、必ずと言っていいほど問題が発生します。

- プルーフ・オブ・ステーク
ブロックチェーンのトリレンマを解決するためには、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）によるコンセンサスでは不可能かもしれません。PoWネットワークは、ネットワークのスケーラビリティを促進するPoSシステムに切り替える必要があります。イーサリアムコミュニティは、ブロックチェーンのトリレンマを解決するために、コンセンサス全体をPoWからプルーフ・オブ・ステーク（PoS）に変更することを選択しました。

- シャーディング
トランザクションをまとまった大きさの単位にまとめる独自の手法は、「シャード」と呼ばれています。この手法はブロックチェーン全体を水平に分割し、複数のサーバーに負荷を分散させ、ネットワークへの参加と処理能力の幾何級数的な増加を可能にします。シャーディングにより、バリデーターはより高速に処理され、より多くのトランザクションのための新しいスペースが生まれ、スケーラビリティが向上します。

- レイヤー2ソリューション
レイヤー2は、メインブロックチェーン上に構築されたソリューションで、取引の大部分を処理します。サイドブロックチェーンは、メインネットにリンクしていても、全く別のコンセンサスを持つことができ、スケーリングが可能です。これにより、ネットワークの混雑を緩和し、スループット率を向上させることができます。

- 入れ子のブロックチェーン
これは、ブロックチェーンのトリレンマを解決するための最も効果的でわかりやすい方法の1つです。ネットワークは入れ子のブロックチェーンに処理を委ね、特化した処理ソリューションはブロックチェーン上で簡単に作成されます。この手法は、紛争を解決するための不正の証拠を提供することが可能です。

- サイドチェーン
サイドチェーンとは、ブロックチェーンの相互運用性と処理能力を高めるために、複数のチェーンを並行して稼働させる技術です。取引を多数のチェーンに分割することで、メインネットの重さを解放しようとするものです。ビットコインネットワークは、取引プロセスを高速化するためにサイドチェーンの技術を採用しています。

- ロールアップ
シャード方式と同様に、ロールアップは取引をかなりの大きさの塊にしますが、オフチェーンです。ロールアップはレイヤー1ブロックチェーンの外で取引を実行し、コンセンサスが得られた後にそれをアップロードします。この技術はあまり複雑ではなく、ユーザーに迅速な最終決定を提供します。

- ステートチャンネル
ステートチャンネルは、ブロックチェーンとオフチェーン取引との間の双方向の相互作用メカニズムです。最終的な「状態」を報告するスマートコントラクトモデルを備えているため、マイナーは取引の確認に必要ありません。

ボトムライン
ブロックチェーンのトリレンマは、分散化、スケーラビリティ、セキュリティを扱うもので、ブロックチェーン技術が主流となるために克服しなければならない障害の1つです。今日のブロックチェーンは、大規模なユーザーベースに対応することが可能ですが、セキュリティの問題や分散化に関する激しい議論とまだ戦っています。

しかし、この業界がまだ黎明期であることを考慮し、ブロックチェーンのトリレンマなどの新たな課題を最低限に抑えるための大きな前進も見られました。

執筆者 M. Olatunji（Gate.io 研究員）
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