ブロックチェーンのトリレンマ：基本的な課題を理解する

ブロックチェーンのトリレンマの本質

ブロックチェーン技術の開発の中心には、重要な問題が存在します: どのようにして同時に3つの基本的なニーズをバランスよく満たすか? ブロックチェーンのトリレンマ はまさにこの対立を表しています。イーサリアムの共同創設者であるヴィタリック・ブテリンによれば、どのブロックチェーンネットワークも、分散化、安全性、スケーラビリティの最適なレベルを同時に達成することは非常に難しいです。これらの特性の1つを強化すると、ほぼ必然的に他の2つのいずれか、または両方を妥協することになります。

三本柱：それが意味すること

地方分権化:権力の分配

定義上、分散型ブロックチェーンは単一のエンティティによって制御されません。制御はネットワークのすべての参加者の間で分配されます。各ユーザーは同じ台帳にアクセスでき、操作の試みはコミュニティによって検証され、拒否される可能性があります。

ビットコインと従来の銀行システムとの違いは明白です。銀行が信頼できる仲介者として機能する一方で、ビットコインはネットワークのすべてのユーザーに検証の責任を分散させます。これにより、ユーザーが中央集権的なプラットフォームに依存するのではなく、自分のデータやアイデンティティをコントロールできるWeb3が出現します。

しかし、このモデルには価格があります。何千ものノードが各トランザクションに合意する必要があるとき、そのプロセスは必然的に中央集権型システムに比べて遅くなり、スケーラビリティとの緊張を生み出します。

セキュリティ: 攻撃からの保護

堅牢なセキュリティがなければ、攻撃者はトランザクションの履歴を変更し、ネットワーク全体の整合性を損なう可能性があります。分散型ブロックチェーンでは、セキュリティは中央集権的な権威に依存することはできず、システム自体の設計から生まれなければなりません。

ビットコインは、暗号化とプルーフ・オブ・ワーク（PoW）(のメカニズムの組み合わせを通じてこの保護を実装しています。各ブロックは、ユニークなハッシュを介して前のブロックにリンクされており、改ざんがあった場合はすぐに検出可能です。PoWは、マイナーがトランザクションを検証する前に複雑な数学的なパズルを解くことを強制することで、さらなる保護を追加し、攻撃を経済的に不可能にします。

しばしば見過ごされる側面：ネットワークに参加するノードが多いほど、安全性が高まります。より広いネットワークは、悪意のある攻撃者が攻撃を実行するために必要な51％の計算能力を制御することを著しく困難にします。

) スケーラビリティ: 処理速度

スケーラビリティは、ブロックチェーンが処理できる1秒あたりのトランザクション数###TPS(を指します。大規模な採用をサポートするために、ブロックチェーンは迅速かつ便利にトランザクションを処理する必要があります。

ここで際立つ対比が現れます。Visaは中央集権的で管理された環境で、グローバルな合意を必要とせずに1秒間に何千ものトランザクションを処理します。一方、Bitcoinは平均して約5 TPSしか処理できず、Ethereumは約18 TPSです。この劇的な違いは、各トランザクションが複数の独立したバリデーターによって確認される必要があるためであり、避けられないボトルネックを生み出します。

中心的な対立

ブロックチェーンのトリレンマの真の問題は、1つの特性を最適化しようとするときに浮上します：バリデーターの数を減らすことで速度を向上させると、分散化とセキュリティの両方が弱まります。ネットワークはより脆弱になり、制御が少数の手に集中します。3つの特性は、ブロックチェーン技術の基本的な設計によって深く相互に関連しているため、単純な解決策は存在しません。

ブロックチェーンのトリレンマに対処するための新興戦略

) シャーディング: 負荷を分散する

シャーディングは革命的なアプローチを表しています：ネットワーク全体にトランザクションを処理させるのではなく、ブロックチェーンはより小さなパーティションに分割され、各シャード###は独自のレジスターと独立した処理能力を持っています。

NEARプロトコルは、Nightshade 2.0を通じてこのモデルを実装し、2025年8月に8つのアクティブなシャードで運用し、約600ミリ秒でトランザクションの確定を達成します。このアプローチは、メインチェーンを介して調整を維持しながら、計算負荷を分散させ、スケーラビリティを大幅に改善します。

( 代替合意メカニズム

プルーフ・オブ・ステーク )PoS###は、プルーフ・オブ・ワークへの重要な代替手段を示しています。膨大な計算資源を必要とするのではなく、PoSは参加者が自分のトークンをロックしてトランザクションを検証することを可能にします。このプロセスはエネルギー効率が良く、よりアクセスしやすいため、ネットワークは新しいバリデーターをより簡単に追加できるようになります。

BNBスマートチェーンは、バリデーターがBNBをステーキングして参加し、わずか3秒のブロック時間を達成するProof of Staked Authority (PoSA)を採用しています。Confluxは、PoWの要素を取り入れた有向非巡回グラフ(DAG)の構造を持ち、PoWのセキュリティ特性を維持しながら、パフォーマンスを向上させます。

( レイヤー2: 上に構築し、再構築しない

ブロックチェーンのトリレンマに対する洗練されたアプローチは、ベースレベルを変更せず、その上に構築することです。レイヤー2ソリューションは、メインチェーンの外部でトランザクションを処理し、その結果をメインチェーンに調整して、混雑を減らし、手数料を下げます。

ロールアップは、複数のオフチェーン取引を主チェーンに送信される単一の圧縮証明にまとめます。Arbitrumのようなオプティミスティックロールアップは、異議が唱えられない限り有効と見なされますが、Scrollのようなゼロ知識ロールアップ)ZK###は、プライバシーを保持しながら有効性を確認するために暗号証明を使用します。

Ethereumは徐々にこのモデルを採用しており、DeFi、ゲーム、NFT活動の重要な部分がLayer 2に移行して速度を向上させ、コストを削減しています。ビットコインのLightning Networkは、迅速かつ低コストの取引のためにステートチャネルを使用し、ほとんどの活動をオフチェーンで維持し、最終的な決済のためにビットコインのベースレイヤーに依存しています。

今後の展望

ブロックチェーンのトリレンマは依然として重要な課題ですが、進行中の努力は期待が持てます。ロールアップに焦点を当てたイーサリアムのロードマップと高性能のモジュラー型ブロックチェーンの登場は、バランスの取れた解決策への新たな道筋を描くでしょう。継続的な革新は、業界が分散化とセキュリティの基本原則を損なうことなく、グローバル規模のアプリケーションをサポートできるモデルに近づいていることを示唆しています。

ブロックチェーンのトリレンマの適応は、先進的な技術を通じて、現代のブロックチェーン開発における最も魅力的なフロンティアの一つであり続けています。