ブロックチェーンのトリレンマ
ブロックチェーンのトリレンマとは何か？分散化、セキュリティ、スケーラビリティの間のトレードオフと、レイヤー2がブロックチェーンネットワークのスケーリングをどのように支援するかについて学びましょう。
ブロックチェーンのトリレンマは、分散化、セキュリティ、スケーラビリティの間のエンジニアリング上のトレードオフを表しています。オープンなブロックチェーンは、広範なノード参加と強固なネットワークセキュリティを維持することを目指していますが、単一のベースレイヤーでは処理できるデータ量と計算量に限界があります。レイヤー2ソリューションは、トランザクション実行とバッチ処理の一部をベースレイヤーの外に移しつつ、決済、データ可用性、または検証のためにレイヤー1に依存し続けます。このアプローチは、基盤となるセキュリティモデルを可能な限り維持しながら、ネットワーク容量を増やすことを目指しています。
ブロックチェーンのトリレンマとは何か？
ブロックチェーンのトリレンマとは、分散化、セキュリティ、スケーラビリティという3つの主要な目標の間のトレードオフを指します。
分散化：多くの独立した参加者がネットワークデータを検証できるかどうか、つまり制御が少数の主体に集中していないかに焦点を当てます。
セキュリティ：ネットワークが二重支払い、悪意のあるブロック、チェーン再編成、その他の攻撃に耐えられるかどうかに焦点を当てます。
スケーラビリティ：ネットワークがどれだけのユーザー、トランザクション、データ、計算を処理できるかに焦点を当てます。
ブロックチェーンのトリレンマは、数学的に証明された法則として扱うべきではありません。むしろ、ブロックチェーンアーキテクチャを分析するためのエンジニアリングフレームワークとして理解するのが適切です。イーサリアムの現在のレイヤー2ドキュメントも、分散化、セキュリティ、スケーラビリティの観点からブロックチェーンのトリレンマを論じています。
そのため、「すべてのブロックチェーンは3つのうち2つしか選べない」というのは過度な単純化です。現代のネットワークは、レイヤードアーキテクチャ、並列実行、データ可用性ソリューション、その他の技術を用いて、これらの目標間のバランスを改善しています。
なぜ高いパフォーマンスが分散化に影響を与えうるのか？
あるブロックチェーンが1秒あたりに処理できるトランザクション数を大幅に増やしたいとします。簡単なアプローチの1つは、ブロック容量を増やし、ブロック時間を短縮し、ノードにより強力な計算およびネットワークハードウェアの使用を要求することです。
これはスループットを改善するかもしれませんが、完全検証ノードを運用するコストも増加させます。
バリデータが高価なサーバー、大量のストレージ、高速帯域幅を必要とする場合、独立してノードを運用できる参加者は少なくなるかもしれません。その結果、検証力は専門の運用者に集中する可能性があります。
対照的に、ネットワークが一般ユーザーに比較的控えめなハードウェアで参加してほしいと考える場合、各ノードが処理しなければならないデータ量と計算量を制限する必要があります。それにより、ベースレイヤーが直接サポートできるトランザクションスループットが低下する可能性があります。
したがって、トリレンマは、最高のTPSを持つブロックチェーンが自動的に最も先進的であることを示唆するのではなく、パフォーマンス、セキュリティ、参加要件の間の現実的なエンジニアリングコストを浮き彫りにします。
なぜレイヤー2が重要なスケーリング手法になったのか？
レイヤー2の中心的な考え方は、ベースレイヤーがすべてのトランザクションを直接実行する必要はないというものです。
イーサリアムを例にすると、レイヤー1は基盤となるコンセンサス、セキュリティ、決済を提供し続け、一部のレイヤー2ネットワークはトランザクションをバッチで処理し、関連するデータ、証明、または状態結果をイーサリアムに戻します。
イーサリアムは現在、レイヤー2をイーサリアムを拡張する独立したブロックチェーンと定義し、オプティミスティックロールアップとZKロールアップを主要なアプローチとして挙げています。その目標は、イーサリアムをセキュリティとデータ可用性の基盤として使用しながら、トランザクションコストを削減し、容量を増やすことです。
このアーキテクチャを理解する簡単な方法は次のとおりです。
レイヤー1は信頼された決済基盤を提供し、レイヤー2はより日常的なトランザクション活動を処理します。
これにより、すべてのレイヤー1ノードが増え続ける無制限の計算を処理する必要がなくなります。
レイヤー2はブロックチェーンのトリレンマを完全に解決できるのか？
レイヤー2は重要なスケーリング手法ですが、すべてのエンジニアリング上のトレードオフを排除するわけではありません。
レイヤー2ネットワークごとに、トランザクションの順序付け、データ可用性、証明システム、クロスチェーンブリッジ、管理制御について異なる設計を用いる場合があります。イーサリアムも、レイヤー2ソリューションは技術的成熟度と信頼前提が異なる場合があると指摘しているため、「レイヤー2」というラベルを使用することが、すべてのネットワークがイーサリアムメインネットと同じセキュリティプロファイルを持つことを自動的に意味するわけではありません。
サイドチェーン、Validium、ロールアップも同様に同一視すべきではありません。一部のシステムは独立したバリデータを使用したり、データをメインチェーンの外に保存したりするため、セキュリティモデルが異なります。
したがって、レイヤー2を理解する鍵は、単にTPSを何倍に増やせるかを問うことではなく、階層型アーキテクチャが実行、データ、証明、および決済の責任をどのように再分配するかを理解することにあります。
最終的に、ブロックチェーンのトリレンマは、異なるネットワークが競合する目標の間で異なる設計上の選択を行うことを示しており、レイヤー2は開発者にそれらの目標をどのように組み合わせるかにより大きな柔軟性を与えます。
よくある質問
ブロックチェーンのトリレンマとは何ですか？
これは、ブロックチェーンネットワークにおける分散化、セキュリティ、およびスケーラビリティの間のエンジニアリング上のトレードオフを分析するためのフレームワークです。ブロックチェーンは3つの目標のうち2つしか達成できないのですか？
必ずしもそうではありません。トリレンマは主に3つの間のトレードオフを強調するものであり、現代のブロックチェーンはレイヤー2およびモジュラーアーキテクチャを使用してバランスを改善しています。レイヤー2とは何ですか？
レイヤー2とは、ベースブロックチェーンの上に構築されたスケーリングネットワークまたはプロトコルを指し、トランザクション作業負荷の一部を処理しながら、決済またはセキュリティ検証のためにレイヤー1に依存します。ロールアップはレイヤー2と見なされますか？
イーサリアムエコシステムでは、オプティミスティックロールアップとZKロールアップは、最も重要なレイヤー2スケーリングアプローチの一つです。すべてのレイヤー2ネットワークはイーサリアムと同じくらい安全ですか？
いいえ。異なるレイヤー2ネットワークは、技術的成熟度、データ可用性モデル、ブリッジ設計、および管理制御のレベルが異なるため、それらのセキュリティと信頼の前提は個別に評価する必要があります。
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参考文献：
ブロックチェーンフォークとは？ソフトフォークとハードフォークの解説
