なぜ「速い」ブロックチェーンは最も重要な時に失敗するのか | 意見

10年以上にわたり、ブロックチェーン開発者は、パフォーマンスの主要な指標である「速度」を追求してきました。(TPS) 1 秒あたりのトランザクション数は、ネットワークが従来の金融システムを凌駕する競争を繰り広げる中、技術進歩の業界のベンチマークとなりました。しかし、スピードだけでは、かつて思い描いていたような大量採用は実現していません。それどころか、高TPSブロックチェーンは、現実世界の需要がある時期に何度もつまずいてきました。その根本原因は、ホワイトペーパーではめったに取り上げられない構造的な弱点、つまりボトルネックの問題です。

「高速」ブロックチェーンは、理論的には、プレッシャーの下で優れた性能を発揮するはずです。実際には、多くの人がつまずきます。その理由は、高負荷時のネットワークコンポーネントの動作にあります。ボトルネックの問題とは、ブロックチェーンがシステム上の摩擦に適切に対処せずにスループットを優先した場合に発生する一連の技術的制約を指します。これらの制限は、ユーザーアクティビティが急増しているときに最も顕著に現れます。皮肉なことに、ブロックチェーンが最も必要とされる瞬間です。

最初のボトルネックは、バリデーターとノードレベルに現れます。高いTPSをサポートするために、ノードは膨大な数のトランザクションを迅速に処理し、検証する必要があります。これには、処理能力、メモリ、帯域幅など、大量のハードウェアリソースが必要です。しかし、ハードウェアには限界があり、分散型システムのすべてのノードが理想的な条件下で動作するわけではありません。トランザクションが蓄積されると、パフォーマンスの低いノードはブロックの伝播を遅らせたり、完全に脱落したりして、コンセンサスを断片化し、ネットワークを遅くします。

問題の 2 番目の層は、ユーザーの行動です。トラフィックの多い時期には、保留中のトランザクションの保持領域であるmempoolsは、アクティビティで溢れかえります。洗練されたユーザーとボットは、最前線の戦略に従事し、キューをジャンプするためにより高い料金を支払います。これにより、正当な取引が押し出され、その多くが最終的に失敗します。mempoolは戦場となり、ユーザー体験が劣化します。

第三は伝播遅延です。ブロックチェーンは、ノード間で取引やブロックを共有するためにピアツーピア通信に依存しています。しかし、メッセージの量が急速に増加すると、伝播が不均一になります。一部のノードは、他のノードよりも重要なデータを早く受け取ります。この遅延は、一時的なフォーク、無駄な計算、極端な場合にはチェーンの再編成を引き起こす可能性があります。これらすべてが最終性への信頼を損ないます。

もう一つの隠れた弱点は、コンセンサス自体にあります。TPSを維持するためには、高頻度のブロック作成が必要であり、コンセンサスアルゴリズムに大きなストレスがかかります。一部のプロトコルは、ミリ秒の緊急性で決定を下すように設計されていませんでした。その結果、バリデーターの不整列やスラッシングエラーがより一般的になり、ネットワークの完全性を確保するメカニズムそのものにリスクがもたらされます。

最後に、ストレージの問題があります。速度が最適化されたチェーンは、多くの場合、ストレージの効率を無視します。取引量が増えると、台帳のサイズも大きくなります。剪定、圧縮、または代替の保管方法がなければ、チェーンのサイズは膨れ上がります。これにより、ノードの運用コストがさらに増加し、高性能なインフラストラクチャを購入できる人々の手に制御が統合され、それによって分散化が弱まります。この問題に対処するために、近い将来のレイヤー0ソリューションの主要なタスクの1つは、ストレージと速度を1つのブロックチェーン内でシームレスに統合することです

幸いなことに、業界はこれらの脅威に直接対処するエンジニアリングソリューションで対応してきました。ローカル手数料市場は、セグメント需要とグローバルメモリプールへの圧力を軽減するために導入されました。MEV保護レイヤーやスパムフィルターなどのアンチフロントランニングツールは、ユーザーを操作的な行動から保護するために登場しました。また、Solanaの(SOL) Turbineプロトコルのような新しい伝搬技術により、ネットワーク全体のメッセージレイテンシが大幅に短縮されました。Celestiaのようなプロジェクトに代表されるモジュール式のコンセンサスレイヤーは、意思決定をより効率的に分散し、実行とコンセンサスを分離します。最後に、ストレージの面では、スナップショット作成、プルーニング、および並列ディスク書き込みにより、ネットワークはサイズや安定性を損なうことなく高速を維持できるようになりました。

これらの進歩は、技術的な影響だけでなく、市場操作を阻害するという別の効果があります。パンプ・アンド・ダンプ方式、スナイパー・ボット、人為的な価格インフレは、多くの場合、ネットワークの非効率性を利用することに依存しています。ブロックチェーンが輻輳やフロントランニングに対して耐性を持つようになると、このような操作を大規模に実行することが難しくなります。これにより、ボラティリティが低下し、投資家の信頼が高まり、基盤となるネットワークインフラストラクチャの負荷が軽減されます。

現実には、多くの第一世代の高速ブロックチェーンは、これらの連動制約を考慮せずに構築されています。パフォーマンスが低下した場合の解決策は、バグにパッチを適用するか、コンセンサスロジックを書き直すか、問題により多くのハードウェアを投入することでした。これらのクイック フィックスはいずれも、基本的なアーキテクチャに対処していませんでした。対照的に、今日の主要なプラットフォームは異なるアプローチを取っており、最初からこれらの教訓を念頭に置いて構築しています。これには、スピードが効率性の副産物であるシステムの設計も含まれます。

ブロックチェーンの未来は最も速いものには属さない。エラーなしでVisaの65,000 TPSに到達したら、ブロックチェーンは将来の負荷に耐えてweb2の決済システムの完全なアナログになるべきであり、ボトルネック問題は現在ブロックチェーンエンジニアリングの中心的な課題である。これに早期に取り組む者が、次のweb3時代のパフォーマンスの標準を定義するだろう。

クリストファー・ルイ・ツー

クリストファー・ルイス・ツ(Christopher Louis Tsu)は、グローバルなweb3インフラストラクチャのためのスケーラブルで安全、かつコンプライアンスに準拠したソリューションに焦点を当てたレイヤー0ブロックチェーンプロトコルであるVenom FoundationのCEOです。AmazonやMicrosoftでのリーダーシップの役割を含め、金融とテクノロジーの交差点で20年以上の経験を持つ彼は、現在、従来の金融と分散型テクノロジーを橋渡しする相互運用可能なエコシステムの開発を主導しています。