ブロックチェーンのスケーラビリティと分散型金融の需要

作者: Energi

编译: ChainCatcher

最近の牛市では、ブロックチェーンのスケーラビリティが注目の焦点となっています。イーサリアムネットワーク上の取引需要が増加するにつれて、取引手数料も上昇し、Uniswapでの単一スワップ取引のコストはピーク時に400ドルを超えました。

1秒あたり15取引（TPS）の最大スループット制限により、イーサリアムブロックチェーンは急増する需要に対応できず、処理する取引のためにますます高い価格を提示することを余儀なくされています。

これにより、暗号コミュニティは、分散型金融（DeFi）の持続的な成長を支えるためのスケーラビリティの必要性について真剣に議論し始めました。では、スケーラビリティとは何であり、TPSは本当にその中で最も重要な部分なのでしょうか？

ブロックチェーン技術に関して言えば、スケーラビリティは複雑な概念です。基本的には、ブロックチェーンがボトルネックに直面することなく、ネットワークの安定性や分散性を犠牲にすることなく、増大する取引需要を処理する能力を指します。

暗号通貨の初期には、需要と採用率が低かったため、スケーラビリティは問題ではありませんでした。しかし、暗号への関心と投資が増加するにつれて、取引やデータストレージの需要も増加しています。これは主にDeFiの爆発的な成長によって推進されており、DeFiはその分散型アプリケーションのためにより多くの取引を必要としています。

これまでのところ、イーサリアムネットワークはDeFiを大いに促進してきました。スマートコントラクトを初めて導入したブロックチェーンとして、イーサリアムはDeFiのデフォルトの拠点となりました。しかし、今日のDeFiの需要に対して、イーサリアムの15 TPSは非常に不十分であり、DeFiの需要は世界の金融市場の1％にも満たないのです。これにより取引手数料が高騰し、ほとんどのユーザーが排除されています。

しかし、TPSだけが問題ではありません。ますます多くの取引がチェーン上で処理されるにつれて、チェーンデータのサイズは指数関数的に増加しています。これにより、イーサリアムネットワークを運営するフルノードの数が減少しています。実際、最近の牛市のピーク以来、イーサリアムのノード数は約60％減少しました。これは、ノードの運営がますます困難になり、コストが増加しているためです。この問題が悪化するにつれて、ネットワークの分散性と安全性は時間とともに弱まっていき、全体のエコシステムが危険にさらされることになります。

もしDeFiが数十億人の金融ニーズを満たすのであれば、それを構築するプラットフォームは、現在だけでなく、予見可能な未来においても取引スループットとデータ管理の面で信じられないほどの需要に応えることができる必要があります。これがスケーラビリティが重要な理由です。なぜなら、それがなければDeFiはグローバルスタンダードになることはできず、その過程で中央集権的な銀行や貸し手はもはや必要なくなるからです。

ブロックチェーンのスケーラビリティ問題を解決する方法は、ブロックチェーンの数とほぼ同じくらいあります。最も一般的なアプローチは、既存のブロックチェーンのスループット能力を拡張するか、より高速な新しいブロックチェーンを構築することです。しかし、どちらの方法も何らかのトレードオフを伴います。

シャーディングは、特にPolkadotやCosmosなどの新しいブロックチェーンにおいて、スケーラビリティ問題を解決するためのますます人気のある方法です。イーサリアム2.0もイーサリアムネットワークをシャーディング台帳に移行します。

シャーディングの仕組みは、ネットワークノードをいくつかのグループに分け、各グループが個別の台帳を処理および保存することです。その後、シャード間で相互に通信し、合意に達し、全体の台帳が正確であることを確認します。

この方法は、トランザクションを並行処理することでネットワークのスループットを大幅に向上させることができます。しかし、明らかな欠点もあります。

ロールアップは第2層ソリューションであり、これはイーサリアムなどの既存のブロックチェーンに適用してスループットを向上させることができることを意味します。イーサリアム上の多くのdAppsは、遅いネットワーク上の需要を満たすために何らかの形のロールアップを使用しています。

ロールアップの機能は、取引をバンドルし、オフチェーンで実行し、その後、何らかの証明を使用してデータを第1層ブロックチェーンに公開して正確性を確認することです。これにより、処理時間を短縮しつつ、依然として基盤となるブロックチェーンの合意メカニズムに依存して検証とセキュリティを確保できます。

ロールアップには主に2つの方法があります。オプティミスティックロールアップとゼロ知識（ZK）ロールアップです。どちらも既存の第1層ブロックチェーンのスループットを向上させることに成功していますが、DeFiの成長に伴ってスケールすることができる長期的なソリューションを実際に提供しているわけではありません。これは以下の理由によります。

最後に、Solanaのようなブロックチェーンもあり、これらは単一層ネットワーク上で全ての活動を行います。この方法は、非常に強力なサーバーが通信し、毎秒非常に高いレベルのトランザクション処理を実現することを含みます。

Energiも同様のアプローチを取り、非常に強力なサーバーで構成されたネットワークを持って取引を処理します。しかし、Energiは単に第1層で運営されるのではなく、私たちの第2層（マスターノード）にも類似のシステムがあります。これにより、Energiは毎秒数万件の取引を処理できるようになりますが、単一層ブロックチェーンと比較していくつかの主要な利点があります。具体的には：

次のセクションでは、Energiのアプローチについてさらに詳しく探ります。

Energiでは、スケーラビリティと取引スループットの問題を解決するために非常に異なるアプローチを採用しています。私たちはまず、第3世代のアップグレードでイーサリアムと互換性のあるコードベースの上に第2層ソリューションを実装しました。これにより、私たちのマスターノード第2層ネットワークはほぼ即座に取引を処理できるようになります。Energiマスターノードの仕様は、ネットワークの需要が増加するにつれて増加し、ネットワークの使用量が非常に多い場合でもほぼ即時の取引確認を確保します。各ブロックで、マスターノードは取引を私たちが最終的に保存する第1層ネットワークにダンプします。

イーサリアムと比較して、このアプローチはスループットを大幅に向上させます。イーサリアムは約15秒のブロック時間のためにブロック伝播の問題に制約されています。Energiの1分間のブロック時間は、私たちが第1層でより多くの取引を処理できるようにし、検証者に優位性を与えることなく、ネットワークの分散性を危険にさらすことなく実現します。また、必要に応じてブロック時間を増やすことができ、Energiネットワークは毎秒数万件の取引を処理しつつ、敏捷性、迅速な確認、高度な分散性を維持します。

EnergiはDeFiの増大するスループット需要に応える準備が整っていますが、私たちはスループットがスケーラビリティを追求する上で最も重要な障害ではないことも理解しています。チェーンの規模は差し迫った問題であり、ネットワークが今後数年でスムーズに拡張するためには、この問題に対処する必要があります。

需要の増加とともに、チェーン上の取引処理が増えると、チェーン上のデータも増加します。イーサリアムのアーカイブチェーンデータは現在8TBを超え、同期が非常に面倒で、ノードに巨大なストレージ容量を要求します。

イーサリアムのチェーンの規模はまだ臨界点に達していませんが、すぐに臨界点に達するでしょう。採用率の増加に伴い、チェーン上のデータは指数関数的に増加します。多くのプロジェクトは、増大する需要に応じたスループットを提供することに焦点を当てていますが、取引の完全な記録を維持するために必要な大量のアーカイブデータを処理するソリューションについては議論されていません。

大規模なチェーンデータは、小規模なノードがネットワークを運営できなくなる原因となります。これにより、分散化から遠ざかる傾向が生じ、ネットワークは安全性が低下し、攻撃を受けやすくなります。これが、私たちがまずチェーンのサイズの問題を解決することに焦点を当てている理由です。より小さなアクティブチェーンを使用することで、より多くのノードがそれを運営でき、より大きなスループットとより強力で分散化されたネットワークを生み出すことができます。

この問題を解決するために、私たちは独自のアーカイブ方法を実施しており、これによりアクティブチェーンのサイズを管理可能に保ちながら、アーカイブデータが適切に維持され、アクセス可能であることを確保します。この方法は「スナップショット」であり、Energi 2.0から3.0への移行に使用するプロセスに基づいています。

私たちのメインチェーンが約5-10TBの最大サイズに達するたびに、その時点でそのチェーンのスナップショットを作成します。このスナップショットは別のアーカイブチェーンとなり、スナップショットの運用ハッシュ記録がアクティブチェーンに接続されます。これらのアーカイブチェーンは、より小さな検証者グループによって維持され、彼らは抵当報酬によってそれを行う価値があると奨励されます。アーカイブノードのアクセス要件は低下し、AWSのGlacier製品のようなより安価なストレージソリューションを使用できるようになります。

需要とスループットの増加に伴い、チェーンがこれらの制限に達するまでの時間は数年から数ヶ月、さらには数日へと短縮されます。アーカイブチェーンは定期的に剥離され、アクティブチェーンが常に管理可能な規模に保たれることを保証します。これにより、チェーンがネットワークに対して不均衡な制御権を持つ大規模な検証者に集中することを防ぎます。

DeFi業界の発展に伴い、それを運営するネットワークへの需要も増加しています。最近の牛市は、イーサリアムネットワークが需要を満たすことができず、その過程で手数料が不合理なレベルに押し上げられたことを浮き彫りにしました。スケーラビリティの問題に対処する方法は多くありますが、チェーンのサイズという重要な問題とそれに伴う中央集権のリスクを解決する方法はほとんどありません。

Energiは、スケーラビリティの問題を解決するために全体的なアプローチを取っています。私たちは第2層ソリューションを実装し、イーサリアムよりもはるかに多くの取引を毎秒処理できるようにし、今日のほとんどの第1層ブロックチェーンが欠けている高度な分散性を保持しています。

同様に重要なのは、私たちが大いに無視されているチェーンサイズの問題に対処するための青写真を設計し、Energiが毎秒できるだけ多くの取引を処理できるようにし、アーカイブブロックチェーンが毎日剥離されるシステムを設計したことです。私たちは、Energiが迅速でスケーラブルであり、未来に適応できるようにするための独自のアーカイブチェーンデータの方法に誇りを持っています。