ロンドン大学ユニバーシティ・カレッジの報告書: ビットコインシステムは非効率的だが、1MB のブロック制限が主な理由ではない (全文ダウンロード)

ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン（UCL）ブロックチェーン技術センターの研究報告書（コインライブラリの全文をダウンロード）によると、「トランザクションの43%は送信後ブロックチェーンに書き込まれるまでに1時間以上かかり、トランザクションの20%は30日経っても確認できず、これもビットコインシステムの非効率性を証明している」とのことです。

3か月間にわたってビットコインネットワークを調査したUCLの研究では、12,000のノードにより大規模なトランザクションを処理する際の効率が向上したことが判明した。

報告書には次のように記されている。

このプロセス（取引確認）の処理速度はまだ遅いですが、ほとんどの取引（93%）は3時間以内に完了し、30日経っても確認されていない取引はわずか0.1%であることがわかりました。

この研究ではいくつか興味深い結論が出ました。たとえば、1 週間で 20 万個近くのブロックが追加されましたが、そのうち「本物」または意味のあるブロックは 2,000 個だけでした。ロンドン大学ロンドン校の研究員であり、この報告書の著者の一人であるジュゼッペ・パッパラルド氏は、この現象について次のように説明した。

ノードがブロックを受信すると、ブロック自体だけでなく、ブロック内のすべてのトランザクションを検証する必要があります。トランザクションとブロックの両方が有効な場合、ノードは INV メッセージを使用して他のノードに結果を通知します。したがって、ノードが INV メッセージを使用してブロックまたはトランザクションに関するメッセージを送信すると、ブロックが検証されたことを意味します。

ノードがブロック情報を送信する理由は、すべてのノードが完全なブロックチェーン記録を保持しているわけではないため、一部のノードはブロックを検証できないか、これらのノードの機能がブロックをまったく検証しないことである可能性があるためです。

適切な検証を行わないと、古いブロックがサイクル内でノード間でブロードキャストされるだけです。

明らかに、この現象は多くのリソースが浪費されるため、ビットコイン システムの非効率性を示しています。取引に関しては、UCL が手数料の規模とそれが取引処理で果たす役割を研究したかどうかは明らかではありません。著者らは単に小規模取引と大規模取引の違いを指摘しているだけです。

一部の取引の確認には数か月かかるため、ビットコイン システムでは正確な取引処理時間を保証できません。この現象の原因は、1MB のブロック サイズ制限ではなく、各ブロックに数千のトランザクションしか格納できないためでもないことがわかりました。現時点ではネットワークは飽和状態にはなっていないようで、平均ブロック サイズはわずか 0.8 MB、サイズが 0.99 MB を超えるブロックはわずか 3%、トランザクションがまったく含まれていないブロックもあります。

この調査は昨年5月に始まり、その後すぐに、Blockchain.infoは1日あたりの平均ブロックサイズが0.96MBに達したと発表した。取引の遅延は昨年から頻繁に発生しており、現在200万ビットコイン（25億ドル）以上が確認待ちとなっている。

非効率的なトランザクション処理

しかし、報告書では、ブロックサイズに制限があるかどうかにかかわらず、マイナーがブロックに含めるトランザクションを自由に選択できるため、「トランザクションがタイムリーに処理されるという保証はない」と述べている。

トランザクションがタイムリーに処理されることを保証するために、サトシ・ナカモトはメカニズムを提案しましたが、これは必須ではなく、プロトコル層に属するものではありません。このメカニズムは、First Seen と呼ばれます。ノードとマイナーは最初に見つけたトランザクションを処理し、この方法を使用してトランザクションの順序を調整することになっていますが、ブロック容量が増加し続けると、この方法は効果がありません。このメカニズムは、ブロック容量が通常のレベルに留まっている場合には必須ではありませんが、ほとんどのマイナーは、その合理性のためにこの方法を採用するでしょう。

また、First Seen により、トランザクションが確認されていない場合でも二重支払いが困難になります (一部のマイナーは First Seen を使用しない場合があります)。この方法により、ほとんどの場合、ビットコイン取引を即座に処理できます。

この研究の著者がこのメカニズムの存在を認識していたかどうかは不明です (このメカニズムは長い間、料金の優先順位付け方法に置き換えられてきました)。パパラルド氏は、一部の取引が確認されていない理由を突き止めるにはさらなる調査が必要だと考えている。

すべてのトランザクションを含めることでマイナーが追加の経済的インセンティブを受け取らないため、一部のトランザクションは無視されると考えられます。しばらくすると、マイナーが古いトランザクションを処理する可能性が低くなります。

パパラルド氏はさらに、「ビットコイン ネットワークの効率性に対する信用の失墜が続いているにもかかわらず、UCL ブロックチェーン センターはブロックチェーンとそのコンセンサス メカニズムの可能性を固く信じています。このレポートの目的は、取引を正確かつタイムリーに記録する効率的な P2P ブロックチェーン システムを作成するための適切な経済的インセンティブ システムを求めることです。」と述べました。

では、どの経済的インセンティブシステムが効率的でしょうか?パパラルド氏は、「適切な取引処理とタイムリーな記録保存に対する経済的インセンティブを提供しないシステムは効率的ではない」と答えた。

ブロック容量紛争

ブロック容量紛争は2年間続いています。 1MB のブロック上限は維持されるべきであり、ビットコインの基本プロトコルの効率は本質的に低いと考える人もいるため、ライトニング ネットワーク (LN) をサポートすることを選択します。しかし、ブロック サイズの制限を直接増やすことで、最初に見たメカニズムを復元する必要があると考える人もいます。

非効率性を主張する人々は、最近の拡張ブロック提案を含め、プロトコルへのあらゆる変更提案を阻止し続けています。この動作の結果、ビットコイン取引のほぼ半数が確認に1時間以上かかるようになり、ビットコイン決済ネットワークの非効率性が明らかになり始めている研究もあります。

ビットコイン ネットワークの非効率性が最終的に解決されるかどうかはまだわかりませんが、ブロック サイズに関する議論を終わらせるのに役立つ、科学的事実と公正な姿勢に基づいた独立した研究を歓迎します。