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イーサリアムのスケーラビリティ問題とは?

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イーサリアムビットコインなどの仮想通貨はトランザクション情報をブロックチェーンに記録することで成り立っています。

ブロックチェーンの分散型台帳ネットワークでは、利用者がお互いに不正や改ざんされた取引などがないか監視しあっているのでセキュリティが強く取引データなどを改ざんできないような仕組みになっています。

 

仮想通貨のトランザクションは最新のものから順にブロックチェーンのブロックの部分に書き込まれ、マイニングによってその取引が正しいものだと認証されると今までの取引記録が書き込まれたチェーンに繋がれます。

ブロックはある一定時間ごとに一つずつ作成され、ブロックが作成されるとそこに取引記録が書き込まれていきます。

 

通貨によっても異なりますが、ブロックサイズがあらかじめ決まっているので1つのブロックに記録することができるトランザクション容量はあらかじめ決まっています

そのためトランザクション数やユーザーが増えると、送金が詰まってしまう可能性があるのです。

 

少し難しいかと思うので例を挙げて説明していきます。

 

例えば、1分間に1つのブロックが作成される仮想通貨があったとします。

このブロック1つにつき30件のトランザクションが保存できるとします。

この場合で未承認のトランザクションが300件あったとすると、取引を全てブロックに記録して承認するのに10分かかってしまいます。

 

このようにと取引情報の保存が追いつかずに送金詰まりが発生してしまう問題をスケーラビリティ問題といいます。

実際にイーサリアムもこのスケーラビリティ問題を抱えています。

この見出しで出てきた仮想通貨関連ワードについての記事を以下にまとめました。

仮想通貨の勉強をする際に必須の知識なので是非ご覧下さい。

仮想通貨Bitcoin(BTC・ビットコイン)とは?特徴、将来性、取引所を徹底解説!|Coinwall [コインウォール]

仮想通貨Ethereum(ETH・イーサリアム)の特徴、買い方、取引所、将来性を解説!|Coinwall [コインウォール]

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【初心者向け】マイニングってなに?その仕組みと儲かるのかを徹底解説!|Coinwall [コインウォール]

ブロックチェーンのスケーラビリティ問題とは?問題点や解決策を解説|Coinwall [コインウォール]

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イーサリアムのスケーラビリティ問題の要因

ユーザーの増加

トランザクションが詰まる要因としてユーザーの増加が挙げられます。

上記でも述べたとおりブロックチェーンサイズが決まってしまっているので、ユーザーが増えると当然処理も遅くなってしまいます。

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上の図は2018年5月31日現在のイーサリアムのアドレス数を表したものです。

現在アドレス数は3500万を突破しています。

 

仮想通貨の普及によりこれからさらにアドレス数が増加すると予想できます。

Dappsの増加

イーサリアムはビットコインなどの通貨としての利用ではなく、アプリケーション開発のプラットフォームを目指しています。

そのためユーザーはイーサリアム上でDappsの開発やスマートコントラクトの実行をしています。

 

これらのデータはイーサリアムのブロックチェーンネットワークに保存されることになるので、トランザクションの書き込み以外にブロックチェーンの容量を使用してしまうことになります。

 

スマートコントラクトはブロックチェーン技術に自動契約技術を組み込んだものです。

以下の記事で詳しく解説しているので是非ご覧ください。

スマートコントラクトって何?ブロックチェーン・仮想通貨との関係は?|Coinwall [コインウォール]

スケーラビリティ問題の解決方法(オフチェーン処理)

オフチェーン処理とは本来イーサリアムのブロックチェーン上で処理しているデータの一部をブロックチェーンではない場所で処理してしまうという考え方です。

これによりブロックチェーン内で処理できる容量が増えるため処理速度を高めることができます。

Plasmaチェーンの導入

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イーサリアムのスケーラビリティ問題の解決策としてまずPrasmaの導入が挙げられます。

このプラズマという技術は2017年の8月にイーサリアム創設者であるVitalik氏とライトニングネットワークの共同開発者であるJoseph Poon氏によって公式発表されました。

 

Prasma Cashチェーンとは、イーサリアムのブロックチェーンを親PlasmaCashチェーンとしてサイドチェーン(子Plasmaチェーン)を形成し、サイドチェーン内で高速な処理を行うことでブロックチェーン内でのトランザクション処理速度を高めようという技術です。

 

このサイドチェーンはイーサリアムのブロックチェーンをルートチェーンとして階層構造で成り立っており、トランザクションの拡張を可能としています。

 

プラズマを利用することによってメインチェーン内での処理データが減るので、より高速にデータ処理をすることが可能になります。

またトランザクション詰まりを解消することによって手数料の高騰も防ぐことができ、ブロックチェーン外で取引されるので安全性も担保されます。

 

しかしながら両方のチェーンの検証作業が必要となり、参加者が増えれば増えるほど莫大な検証作業が必要になるなどの懸念材料もあります。

イーサリアムの開発者であるVitalic Buterin氏とサイドチェーンについて以下の記事で詳しく解説しているので是非ご覧下さい。

Vitalic Buterin氏とは?

サイドチェーンとは(親チェーン?子チェーン?ビットコインとの関係性は?)|Coinwall [コインウォール]

Raiden Network(ライデンネットワーク)

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ライデンネットワークとはイーサリアムの機能を拡張するためのオープンソースプロジェクトです。

ライデンネットワークを利用することで、ブロックチェーンを経由することなくブロックチェン外で取引を完結することができます。

この方法もスケーラビリティ問題解決の1種です。

 

そのため少ない手数料で早くデータをやりとりすることが可能になります。

ブロックチェーンの外で行う取引でも非中央集権的な取引を行うことが可能です。

 

ライデンネットワークではERC20というトークンに対応しています。

ERC20はイーサリアムのICOなどによく使用されるトークンです。

ERC20は誰でも簡単にセキュリティの高い仮想通貨トークンを作成できるので人気を集めています。

 

そしてライデンネットワークは以下のような特徴を持っています。

 

・数秒で送金が完了する

・手数料が安い

・ブロックチェーン上に取引が記録されない

・秒間100万トランザクション

 

ライデンネットワークに参加するユーザーはあらかじめEtherを口座に入れて送金を行います。

これによりこのEtherの金額を超えない範囲であれば無制限に取引を行うことができます。

 

しかしながらこのライデンネットワークはまだ開発段階にあり、実装されていないというのが現状です。

ライデンネットワークが完成された場合、イーサリアムなどの仮想通貨の処理能力はクレジットカード決済の処理能力を超えるとも言われています。

 

スケーラビリティ問題の解決策(オンチェーン処理)

シャーディング

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イーサリアムのスケーラビリティ問題の解決策としてシャーディングが挙げられます。

 

シャーディングとは本来処理しなければならないトランザクションをいくつかのシャード(shard=破片)分割し、それぞれをグループに分けて処理していくというものです。

グループにはいくつかのノードが割り当てられ、そこでシャードを処理します。

 

シャーディングの導入によってスケーラビリティ問題の解決ができるのではないかと言われてます。

 

またセキュリティの関係上、シャーディングの導入にはPoSの導入が必要不可欠と言われています。

その理由について説明します。

 

シャーディングでは全てのノードがトランザクション検証を行うわけではなく、ある程度のノードがグループになってトランザクション検証を役割分担します

少ないマイナーのハッシュパワーでセキュリティを維持しているので、コンセンサスアルゴリズムに『proof-of-work』を採用してしまうと51%攻撃が容易にできてしまうからです。

 

以上の理由からPoSの導入が必要不可欠であると考えられています。

 

またコンセンサスアルゴリズムと51%攻撃に関しては以下の記事で解説しているので是非ご覧ください。

ブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズムとは?|Coinwall [コインウォール]

ビットコインの51%攻撃とは? 中国のマイニングプールの独占で起きる!?|Coinwall [コインウォール]

PoSの導入

スケーラビリティ問題の解決策としてPoSの導入も検討されています。

PoSとは『Proof-of-Stake』の略です。

 

現在イーサリアムにはビットコインと同じ『Proof-of-Work』が採用されています。

このコンセンサスアルゴリズムではトランザクションの検証に成功したものだけがマイニング報酬を受け取ることができますが、『Proof-of-Stake』ではその通貨をより多く、より長く保有している人に報酬が与えられる仕組みになっています。

 

この『Proof-of-Stake』をコンセンサスアルゴリズムに採用することによって本来マイニングにかかっていた時間がなくなるので、取引処理の改善が見込めます。

イーサリアムのスケーラビリティ問題 まとめ

今回はイーサリアムのスケーラビリティ問題について解説しました。

いかがでしたでしょうか!

 

上記で説明した4つの解決策はまだ検証段階にあり、実用化されていないみたいです。

スケーラビリティ問題の解決策が実用化されたらイーサリアムの利用者はさらに増えそうですね。

 

これからのイーサリアムの動向に目が離せませんね!

 

最後までご覧いただきありがとうございました。

仮想通貨関連記事を以下にまとめたので是非ご覧ください。

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