三者のトレードオフ：なぜ暗号通貨はすべてを手に入れることができないのか

ブロックチェーントリレンマは、暗号通貨が主流採用を達成するのが難しい理由の中心にあります。Vitalik Buterinがこの概念を普及させたとき、彼はすべての暗号通貨プロジェクトに影響を与える根本的な制約を特定しました：3つの重要な特性のうち2つを最適化することは可能ですが、3つすべてを同時に最適化することは稀です。これらの3つの柱—セキュリティ、分散化、スケーラビリティ—はブロックチェーンインフラの背骨を形成していますが、一つを追求するともう一つを犠牲にせざるを得ません。

ブロックチェーンアーキテクチャの3つの柱

すべての暗号通貨ネットワークは、次の3つの競合する優先事項のバランスを取る必要があります。

セキュリティは、暗号技術やアルゴリズムによる保護を指し、悪意のある行為者やデータ改ざんからブロックチェーンを守ります。これには、コンセンサスメカニズム、暗号化プロトコル、検証手順が含まれ、取引の完全性を保証します。強固なセキュリティ対策は、ユーザーに資産が保護されているという信頼を提供します。

分散化は、中央権限に依存せずに取引を処理・検証するノードの分散ネットワークを指します。真の分散型ブロックチェーンは、意思決定権を参加者ネットワーク全体に分散させ、単一点の故障や検閲リスクを排除します。このアーキテクチャの選択は、暗号通貨を従来の金融と区別する要素です。

スケーラビリティは、ネットワークが増大する取引量を効率的に処理できる能力を測るものです。スケーラブルなブロックチェーンは、ピーク時でも迅速かつ低コスト（gas feesを最小化）で取引を処理します。この特性は、ユーザー体験や実用性に直接影響します。

この課題は避けられません：セキュリティと分散化を重視すると、取引処理能力は制約されがちです。一方、スケーラビリティを優先すると、運用を効率化するために分散化やセキュリティの一部を犠牲にする必要があります。

ブロックチェーントリレンマの実例

ビットコインの保守的な設計

ビットコインは、速度を犠牲にしてセキュリティと分散化を優先したネットワークの例です。プロトコルはproof-of-work（PoW）コンセンサスを採用し、各ブロックの検証には計算作業が必要で、約10分ごとに新しいブロックが生成されます。4MBのブロックサイズ制限（SegWitアップグレード後）は、ネットワークの耐性を維持するために意図的にスループットを制限しています。その結果、ビットコインは約seven TPSを処理し、ネットワークのセキュリティ特性を維持しつつ取引容量を制限しています。

比較として、Visaは最大65,000 TPSを処理し、分散型ブロックチェーンと中央集権的決済処理のギャップを浮き彫りにしています。

ビットコインキャッシュのフォーク

2017年のビットコインキャッシュ（BCH）のハードフォークは、コミュニティ内でのブロックチェーントリレンマの議論がいかに議論の余地があるかを示しています。ビットコインキャッシュは、ブロックサイズを8MBに増加させ（ビットコインの1MBに対して）、より高い取引処理能力を優先しました。支持者はこのトレードオフがスケーラビリティを高めると主張しましたが、批評家は、大きなブロックサイズがノード運営者に負担をかけ、ネットワークの分散化を減少させ、参加の障壁を高める可能性があると警告しました。

なぜこのトレードオフが重要なのか

ブロックチェーントリレンマは、暗号通貨が従来の金融システムと競争し、初期採用者を超えて拡大する能力に直接影響します。この制約に対処しなければ、暗号通貨の有用性には上限が生じます。

• 大量採用のために：ユーザーは高速で安価な取引を期待します。しかし、堅牢なセキュリティを維持する分散型ネットワークは、両方を同時に提供できないことが多いです。
• 開発者にとって：新しいプロトコルを設計する際、少なくとも一つの側面の制限を意識的に受け入れる必要があります。
• 業界にとって：このトリレンマは、どの暗号通貨も法定通貨に取って代わったり、すべてのデジタル取引のデフォルトの支払い層になったりしていない理由を説明します。

これら3つの力の間の緊張は、コンセンサスアルゴリズムの選択からブロックパラメータに至るまで、すべてのアーキテクチャ決定に影響します。

ブロックチェーントリレンマを克服するための新たな取り組み

暗号通貨コミュニティは、この制約を乗り越えるための技術的アプローチを積極的に模索していますが、それぞれの解決策には独自のトレードオフも伴います。

シャーディングと並列処理

シャーディングは、取引データを複数のノードサブセットに分割し、逐次処理ではなく並列検証を可能にします。各ノードは自分のシャード内の取引の一部だけを検証し、その結果をメインチェーンにブロードキャストして最終化します。これにより、検証者ごとの計算負荷が軽減され、全体のスループットが向上しつつ、暗号証明によるネットワークのセキュリティも維持されます。

ロールアップ技術

ゼロ知識（ZK）ロールアップは、取引をオフチェーンでまとめ、進んだ暗号証明を用いてバッチを検証し、メインチェーンに提出します。検証者は基礎となる取引を処理せず、正当性の数学的証明だけを確認します。

オプティミスティックロールアップは逆のアプローチを取り、取引が有効と仮定し、無効な提出を検出する紛争解決メカニズムに依存します。両者とも、計算をメインブロックチェーンから移すことで、混雑とガス料金を削減します。

レイヤー2プロトコル

レイヤー2ネットワークは、Ethereum（ETH）やビットコインのようなレイヤー1ブロックチェーンの上に構築され、取引を独立して処理し、定期的に基盤層に決済します。これにより、より高速な確認時間と低コストを享受しつつ、基盤となるチェーンのセキュリティ保証を維持します。例として、ビットコインのLightning NetworkやイーサリアムのPolygon (MATIC)があります。レイヤー2ソリューションが十分な分散化とセキュリティを維持すれば、根本的なアーキテクチャの変更なしにスケーラビリティを向上させる道を提供します。

ガバナンスと調整

DAO（分散型自律組織）などの分散型ガバナンスプロトコルは、中央権限なしにコミュニティ主導の意思決定を可能にします。decentralized autonomous organizationsを保有するコミュニティメンバーは、プロトコルのアップグレードを提案・投票できます。Smart contractsは結果を自動的に実行し、ブロックチェーンが合意を通じて適応・拡張できるようにします。

ブロックサイズの調整

最大ブロックサイズを増やすことは、取引容量を直接拡大します。より大きなブロックはより多くの取引データを収容できます。ただし、この方法は中央集権化のリスクを高め、ハードウェア要件を引き上げ、小規模な参加者を排除し、検証権を資源の豊富な主体に集中させる可能性があります。

継続するバランスの取り方

ブロックチェーントリレンマは絶対的に解決されたわけではありませんが、革新は続いています。完璧な解決策を見つけるのではなく、シャーディング、ロールアップ、レイヤー2、ガバナンスの最適化など複数のアプローチを組み合わせることで、可能な範囲を徐々に拡大しています。

現時点では、完全なセキュリティ、完全な分散化、無制限のスケーラビリティを同時に実現したブロックチェーンは存在しません。トリレンマは、すべての暗号通貨プロジェクトが乗り越えなければならない設計上の制約として残っています。これらのトレードオフを理解することは、ブロックチェーンのアーキテクチャを評価し、その制限を予測し、実世界の応用可能性を判断する上で不可欠です。

業界が成熟するにつれ、ブロックチェーントリレンマへのアプローチと、その妥協をどれだけ透明に認識しているかに基づいてプロジェクトを区別することが、情報に基づいた意思決定にますます重要になっています。