「3つの文」でイーサリアムは6年で100万TPSまで拡大できるのか？

ご存知のとおり、ブロックチェーン ネットワークは非常に強力です。ユーザーに共有の分散型デジタル台帳を提供し、ピアツーピア ネットワークの参加者が仲介者に頼ることなく情報や資産を直接交換できるようにします。しかし、アーキテクチャ上の理由により、ブロックチェーンは分散化、セキュリティ、スケーラビリティという3つの目標を同時に効率的に達成することはできず、3つのうち2つしか達成できず、「ブロックチェーン不可能三角形」理論とも呼ばれています。

ほとんどのブロックチェーン（ビットコインやイーサリアムなど）では、スケーラビリティを犠牲にして分散化とセキュリティが選択されます。しかし、オンチェーン技術の継続的な進歩により、「3つすべてを備える」ことがすぐに可能になるでしょう。他の 2 つの特性に影響を与えずに Ethereum がどのようにスケーリングできるかを見てみましょう。

長年にわたり、「不可能な三位一体」理論はブロックチェーン業界を悩ませており、多くの代替プラットフォームはトランザクション速度と引き換えに分散化を犠牲にすることさえ選択してきました。これはユーザー エクスペリエンスの向上に役立ちますが、集中化を選択すると、分散化に関連するイノベーション、文化、または利点は実現されなくなります。イーサリアムにはプラズマやサイドチェーンを含むいくつかの拡張ソリューションが登場していますが、設計目標は達成されていません。

モジュラーイーサリアム

一般的に、ブロックチェーンには、実行、コンセンサス、データの可用性という 3 つの主要なタスクがあります。実行とは、行われているすべてのトランザクションを指し、コンセンサスとは、発生した事象に関するネットワーク参加者間の合意を指し、データの可用性とは、誰もがデータにアクセスできることを保証します。ブロックチェーンは誕生以来モノリシックであり、つまり 3 つのタスクすべてを 1 つのチェーン上で実行する必要があることを意味します。しかし、10 年以上経って、専門化の概念を活用してこれらのタスクを個別の独立したチェーンに分離するモジュール式のブロックチェーン アーキテクチャがようやく登場したことは喜ばしいことです。 2022 年 9 月に Ethereum が Proof of Stake (PoS) にアップグレードすると、各タスクは独自のチェーンを持つようになります。コンセンサスは PoS ビーコン チェーンによって処理され、データの可用性は現在の Ethereum チェーンによって処理され、実行は Lay2 によって処理されます。 Lay2 は、Ethereum (Lay1) 上に構築された独立したブロックチェーンであることは注目に値します。 Lay2 は Lay1 と比較してスループットが速く、手数料が低く、分散化とセキュリティも考慮されています。

現在、イーサリアム上には多くのLay2が登場していますが、まだ拡張目標には程遠いようです。 Ethereum は現在約 10 TPS (1 秒あたりのトランザクション数) を処理しますが、スケーリング目標を達成するには、速度を少なくとも 100,000 倍高速化する必要があります (Visa は約 65,000 TPS を処理します)。 100 万 TPS に拡張するには、Ethereum はロールアップの改善、シャーディング、ネットワーク帯域幅の増加という 3 つのことをさらに達成する必要があります。

1.ロールアップ -スループットを100倍に向上

ロールアップは、トランザクションを実行するタスクを引き受ける独立したブロックチェーンであり、これにより、Ethereum はコンセンサスとデータの可用性に集中できるようになります。メインチェーンではなくロールアップでトランザクションを実行すると、Ethereum ネットワークのスケーラビリティが 10 倍向上する可能性があります。さらに、データ圧縮技術のアップグレードにより、さらなる最適化を実現できます。データ圧縮とは、同じ基本情報を表すために必要な詳細の数を減らすことを指します。圧縮されたデータを Ethereum に公開すると、コストがさらに削減され、スケーラビリティがさらに 10 倍向上します。

2. データシャーディング - スループットが100倍に向上

現在、すべてのコンセンサス参加者は、ブロックを検証する前に、ブロックからすべてのデータをダウンロードし、データを個別に検証する必要があります。プロセス全体が非常に非効率であり、ブロックチェーン ネットワークの大きなボトルネックとなっています。シャーディングは、データの可用性を拡張するネットワーク アーキテクチャであり、ネットワーク参加者がデータの可用性を確保しながら全データのサンプルのみをダウンロードできるようにすることで、Ethereum のスケーラビリティを 10 倍に向上させます。さらに、シャーディングにより、「BLOB 搬送トランザクション」という新しいトランザクション タイプが導入されます。現在のトランザクション タイプと比較すると、Lay2 で BLOB を運ぶトランザクション コストははるかに低く、Ethereum のスケーラビリティをさらに 10 倍向上させることができます。

3. ネットワーク帯域幅 – スループットを10倍に向上

イーサリアムの改善が必要な最後の部分である「ネットワーク帯域幅」は、ネットワークの拡張に外部技術の進歩に依存するという点で、前の 2 つの部分とは異なります。通常、消費者の帯域幅は年間約 50% 増加します (ムーアの法則と同様)。そのため、帯域幅を 10 倍に増やすには約 5 ～ 6 年かかります。下のグラフは、1983 年から 2019 年までのネットワーク帯域幅の増加を示しています。

要約する

イーサリアムが広く普及するためには、スケーラビリティを向上させることが不可欠です。イーサリアムの合併が成功すると（2022年9月に完了予定）、この記事で述べた拡張技術が優先的な開発となるでしょう。新しいテクノロジーの未熟さとネットワーク帯域幅の成長限界を考慮すると、イーサリアムは今後 6 年間で 100 万 TPS まで拡大すると予想されます。