暗号のトリレンマの説明: 問題と解決策 [2023] | ビットペイ

ブロックチェーンにより、安全かつ許可のない分散型の情報ストレージとトランザクションの円滑化が可能になります。 しかし、これらの分散データベースは、セキュリティ、スケーラビリティ、分散化という XNUMX つの重要な領域のうち少なくとも XNUMX つで制限に直面する傾向があります。

ブロックチェーン技術のこれらの側面のバランスを取る試みによってもたらされる課題は、「ブロックチェーンのトリレンマ」として知られるようになりました。

ここでブロックチェーンのトリレンマについて説明します。

ブロックチェーンのトリレンマとは？

ブロックチェーンのトリレンマは、イーサリアムの共同創設者ヴィタリック・ブテリンの造語である用語で、分散型を維持しながら安全でスケーラブルなブロックチェーン アーキテクチャを作成する際に開発者が直面する困難を表しています。

たとえば、ビットコインのブロックチェーンを見てみましょう。 ビットコインのネットワークは世界で最も安全です。 ハッシュレート 毎秒460エクサハッシュ以上。 ビットコインのプルーフ・オブ・ワーク暗号を解読できるコンピューターは世界中に知られていません。 また、世界中に何千もの独立したノード オペレーターが存在するため、ネットワークは分散化されたままであり、したがって攻撃が難しくなります。

しかし、トランザクションに関しては、ビットコインのベースレイヤーはほとんど拡張性がありません。 ネットワークは 7 秒あたり約 XNUMX トランザクション (TPS) しか処理できません。

TPS レートを高めるどのような方法でも、セキュリティまたは分散化、またはその両方の低下につながります。

程度の差こそあれ、すべてのブロックチェーンは同様のシナリオに直面しています。つまり、一部の領域では優れているものの、他の領域では劣っています。

ブロックチェーンの XNUMX つの柱を理解する

ブロックチェーンのトリレンマを理解するには、まず、1) セキュリティ、2) スケーラビリティ、3) 分散化など、ブロックチェーン テクノロジーの基本的な柱をよく理解する必要があります。

セキュリティ

ブロックチェーンに関してはセキュリティが最も重要です。 攻撃者が台帳を操作できる場合、その台帳は完全性を失い、信頼できず価値がないと見なされます。

分散化により、ブロックチェーンは攻撃されにくくなり、安全になります。 ネットワークを停止するには、そのすべてのノードを停止するか、少なくともノードの大部分を制御する必要があります。 しかし同時に、保護を XNUMX 人の個人や団体の手に委ねることはできないため、中央制御点を持たないシステムにとってセキュリティの実現は課題となる可能性があります。

ブロックチェーン ネットワークを攻撃する最も一般的な方法の 51 つは、XNUMX% 攻撃と呼ばれるものです。 誰かがネットワークのノードの大部分を制御できる場合、台帳を改ざんすることができます。 これにより、トランザクションの二重支出、以前のトランザクションの消去、または攻撃者のニーズに合わせたその他のデータ操作が可能になる可能性があります。 オリジナルのイーサリアムチェーンであるイーサリアムクラシック（ETC）は苦境に陥っている 複数の51％の攻撃例えば。

セキュリティは重要ですが、ブロックチェーンのトリレンマの他の XNUMX つの側面、スケーラビリティと分散化と依然として絡み合っています。 セキュリティを強化すると、多くの場合、ブロックチェーンの他のコンポーネントの削減につながります。

スケーラビリティ

スケーラビリティとは、速度、効率、手数料に影響を与えることなく、大量のトランザクションを大規模に処理するブロックチェーンの能力を指します。 ほとんどのブロックチェーンが世界規模で採用されるという野心を持っていることを考えると、その技術は大量のトランザクションを送信する非常に多数のユーザーに対応できなければなりません。 しかし、分散化とセキュリティという他の XNUMX つの柱を維持しながらスケーラビリティを実現するのは難しい場合があります。

ブロックチェーン ノードのオペレーターに必要なハードウェアを考慮してください。 ハイエンドのハードウェアはネットワークのパフォーマンスを向上させ、拡張性を強化します。 ただし、このような厳しいハードウェア標準を設定することにより、ネットワークに参加できる人が制限されます。 参加者が少ないほど、システムはより集中化される可能性があります。 基本的に、スケーラビリティを追求すると、分散化に関して妥協する可能性があります。

ブロックチェーンのセキュリティを強化するとスケーラビリティが低下する可能性があるのと同様に、スケーラビリティを向上させるとセキュリティと分散化が低下する可能性があります。

地方分権化

ブロックチェーンは分散化されているという点で、データを保存したりトランザクションを促進したりする他の方法とは異なります。 すべてのデータが XNUMX つのサーバーに保存され、その所有者によって制御されるのではなく、ブロックチェーンは次の形式を構成します。 分散型元帳技術 (DLT)。 分散台帳は、地理的に異なる場所にある複数のサーバーにデータを保管します。 ブロックチェーンが他の形式の DLT と異なる点は、サーバーまたはノードが独立した個人によって実行されることが多く、データがタイムスタンプ付きのチェーンを形成するブロックに継続的に保存されることです。

分散化により、単一の攻撃ベクトルや障害点が排除され、ネットワークの安全性が高まります。 ただし、これには、データの記録に関する合意形成などの新たな課題が伴います。これは、参加者の数が増加するにつれて困難になり、スケーラビリティの問題が発生する可能性があります。 また、悪意のある攻撃者が簡単にネットワークに参加してその運用に影響を与えると、分散化が強みではなく弱みになる可能性があります。

スケーラビリティ

スケーラビリティとは、速度、効率、手数料に影響を与えることなく、大量のトランザクションを大規模に処理するブロックチェーンの能力を指します。 ほとんどのブロックチェーンが世界規模で採用されるという野心を持っていることを考えると、その技術は大量のトランザクションを送信する非常に多数のユーザーに対応できなければなりません。 しかし、分散化とセキュリティという他の XNUMX つの柱を維持しながらスケーラビリティを実現するのは難しい場合があります。

ブロックチェーン ノードのオペレーターに必要なハードウェアを考慮してください。 ハイエンドのハードウェアはネットワークのパフォーマンスを向上させ、拡張性を強化します。 ただし、このような厳しいハードウェア標準を設定することにより、ネットワークに参加できる人が制限されます。 参加者が少ないほど、システムはより集中化される可能性があります。 基本的に、スケーラビリティを追求すると、分散化に関して妥協する可能性があります。

ブロックチェーンのセキュリティを強化するとスケーラビリティが低下する可能性があるのと同様に、スケーラビリティを向上させるとセキュリティと分散化が低下する可能性があります。

地方分権化

ブロックチェーンは分散化されているという点で、データを保存したりトランザクションを促進したりする他の方法とは異なります。 すべてのデータが XNUMX つのサーバーに保存され、その所有者によって制御されるのではなく、ブロックチェーンは次の形式を構成します。 分散型元帳技術 (DLT)。 分散台帳は、地理的に異なる場所にある複数のサーバーにデータを保管します。 ブロックチェーンが他の形式の DLT と異なる点は、サーバーまたはノードが独立した個人によって実行されることが多く、データがタイムスタンプ付きのチェーンを形成するブロックに継続的に保存されることです。

分散化により、単一の攻撃ベクトルや障害点が排除され、ネットワークの安全性が高まります。 ただし、これには、データの記録に関する合意形成などの新たな課題が伴います。これは、参加者の数が増加するにつれて困難になり、スケーラビリティの問題が発生する可能性があります。 また、悪意のある攻撃者が簡単にネットワークに参加してその運用に影響を与えると、分散化が強みではなく弱みになる可能性があります。

現在のソリューションとイノベーション

セキュリティ、スケーラビリティ、分散化のバランスによって生じる暗号のトリレンマに対処するためのソリューションが数多く提案されています。 これらのほとんどは、レイヤー 1 レベル (別名ベースレイヤー) で変更を実装するか、ベースレイヤーの上にあるツールを利用することによって問題を解決しようとします。 レイヤー2として知られています.

レイヤー1ソリューション

コンセンサスプロトコルの改善: ブロックチェーンのトリレンマを解決するための最も包括的なアプローチは、単純に コンセンサスメカニズム ネットワークが依存しているもの。 これは、たとえばプルーフ・オブ・ワーク (PoW) コンセンサス・モデルからプルーフ・オブ・ステーク (PoS) モデルに移行することで実現できます。 ネットワークを保護するためにエネルギーを大量に消費する計算を行うマイナーノードに依存する代わりに、PoS ネットワークでは、検証ノードが一定期間トークンをロックアップまたは「ステーキング」する必要があります。 イーサリアムは 2022 年後半にこのプロセスを経ました。 マージ.

シャーディング水平パーティショニングとも呼ばれるデータベース管理方法では、データを断片またはシャードに分割し、異なる場所に保存します。 ブロックチェーンのデータの一部を異なるノード間で分割することにより、トランザクションの並列処理のためにより多くのスペースを解放できます。 通常、ブロックチェーン内の各完全なノードは、トランザクションの最初のブロックから最新のブロックまで、チェーン全体のデータセットを保存する必要があります。 しかし、シャーディングを使用すると、その必要はありません。

ブロックチェーンのデータをより小さな部分に分割すると、各ノードがより多くのトランザクションを処理できるようになり、スケーラビリティが向上します。

レイヤー2ソリューション

ブロックチェーンのトリレンマを解決するための最も一般的な提案の多くは、ブロックチェーンのベースレイヤーではなく、レイヤー 2 ソリューションで発生します。 XNUMX 番目のレイヤーで作業すると、変更されないメイン チェーンの分散化とセキュリティを維持しながら、スケーラビリティを向上させる方法が提供されます。

• ネストされたブロックチェーン 主鎖といくつかの二次鎖を含む構造を使用します。 これにより、チェーンが互いに連動して動作することが可能になります。 メイン チェーンはタスクの割り当てとパラメータの制御に重点を置き、セカンダリ チェーンはトランザクションを処理できます。 OMG Plasma は、拡張性を高めるためにイーサリアムのレイヤー 2 の上にネストされたブロックチェーンを使用するレイヤー 1 の一例です。
• 州のチャンネル 参加者がオフチェーンで直接取引する方法を提供し、基本層が取引の最終的な裁定者として機能します。 ユーザーは、ブロックチェーン上のマルチ署名トランザクションを使用してオフチェーン チャネルを開きます。 その後、チャネルを閉じて、決済をチェーン上で直接行うことができます。 Bitcoinの雷ネットワーク は、状態チャネル層 2 の例です。
• サイドチェーン 基本層と並行して実行される独立したブロックチェーンとして機能します。 前述したように、これらは独自のコンセンサス方式を使用しており、これによりスケーラビリティが向上します。 XNUMX つの欠点は、サイドチェーンがそのベース層のセキュリティの恩恵を受けられず、潜在的な脆弱性が生じることです。 ポリゴン、Polkadot、Cosmos、Avalanche は、サイドチェーンを利用する人気のあるプロジェクトの例です。

将来への影響

暗号通貨の状況が進化するにつれて、ブロックチェーンベースの決済とテクノロジーの採用が主流を打ち破り続けるでしょう。

Ethereum レイヤー 2 についてはすでに説明されています トランザクション数が XNUMX 倍 イーサリアムベースレイヤーとして。 さらに、BitPay がライトニング ネットワーク トランザクションのサポートを追加して以来、毎月 ライトニングトランザクションはほぼXNUMX倍に 10 か月以内に完了し、オフチェーン ソリューションの可能性を示しています。

暗号通貨コミュニティはトリレンマへの取り組みを揺るぎなく追求し、分散化、スケーラビリティ、セキュリティの調和のとれた融合を目指して努力を続けています。 特に暗号通貨決済の分野では、将来は有望に見えます。 団結した努力と創意工夫により、私たちは金融パラダイムを再構築する瀬戸際にいます。 最高のものはまだ来ていないので、楽しみにしていてください。

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• 情報源： https://bitpay.com/blog/the-crypto-trilemma/