ブロックチェーンのスケーラビリティ問題とは？意味や原因、対処法を解説 

要約

「スケーラビリティ問題って何？」「スケーラビリティ問題の解決策はないの？」といった疑問を持っていませんか？ 

スケーラビリティ問題は仮想通貨の実用化にとって大きな障壁となっています。今後実用化を進めるためには、必ず解決しなければなりません。 

本記事では、スケーラビリティ問題の意味や原因、対処法を解説します。 

スケーラビリティ問題とは？ 

スケーラビリティ問題とは、仮想通貨の取引量が増加した際に、取引の処理速度が低下したり、手数料が高騰したりする問題です。 

仮想通貨の基盤技術であるブロックチェーンは、取引データをブロックと呼ばれる単位で記録し、鎖のように連結して管理します。 

ブロックには記録できるデータ量に上限があるため、取引量が増加すると、新しい取引の承認に時間がかかり、処理速度が低下します。 

また、取引の承認を早めるために、ユーザーがより高い手数料を支払うことで、手数料の高騰も発生しやすくなる点にも注意が必要です。 

スケーラビリティ問題を抱えている仮想通貨  

スケーラビリティ問題を抱えている代表的な仮想通貨は、ビットコイン（BTC）とイーサリアム（ETH）です。 

ビットコインは、1秒間に7件程度の取引しか処理できず、取引量が増加すると処理遅延や手数料高騰が発生します。 

イーサリアムについては、スマートコントラクトと呼ばれる複雑な処理を実行できますが、取引データが大きくなりやすく、取引量が増加すると処理遅延や手数料の高騰が発生することがあります。 

スケーラビリティ問題による処理の遅延や手数料の高騰が起きると、日常的に利用しにくくなるので注意が必要です。 

一方で、ソラナ（SOL）、エイダ（ADA）、ポルカドット（DOT）のようにスケーラビリティ問題を解決するために開発された仮想通貨もあります。 

これらの仮想通貨なら、取引処理速度の向上や手数料を抑えることが可能です 

スケーラビリティ問題が起きる原因  

スケーラビリティ問題は、主に以下の4つの原因によって発生します。 

1. ブロックサイズが制限されている 

2. 取引処理にかかる時間が長い 

3. ネットワーク参加者の増加 

4. マイナーの報酬競争 

それぞれの原因について詳しく解説します。 

1.ブロックサイズが制限されている  

1つ目の原因は、ブロックサイズが制限されていることです。 

ブロックサイズとは、1つのブロックに記録できるデータ量の上限のことです。 

ビットコインやイーサリアムなどの仮想通貨は、ブロックサイズに上限があるため、一度に処理できる取引数に限りがあります。 

よって、取引量が増加すると、新しい取引がブロックに追加されるまでに時間がかかり、処理遅延が発生しやすくなります。 

2.取引処理にかかる時間が長い

2つ目の原因は、取引処理にかかる時間が長いことです。 

仮想通貨の取引は、ブロックチェーン上での承認作業が必要です。 

承認作業には時間がかかるため、取引量が増加すると、承認待ちの取引が増えて処理遅延が発生します。 

特に、コンセンサスアルゴリズムにプルーフ・オブ・ワークを採用している仮想通貨は、承認に時間がかかる傾向があります。 

その理由は、プルーフ・オブ・ワークを採用している仮想通貨はマイナーと呼ばれる参加者が計算競争を行うのに時間がかかるので、取引の承認に時間がかかりやすいからです。 

3.ネットワーク参加者の増加 

3つ目の原因は、ネットワーク参加者の増加です。 

仮想通貨のネットワーク参加者が増加すると、取引量が増加し、処理能力を超えることがあります。 

例えば、仮想通貨取引所のユーザー数が増加すると、取引処理の負荷が高まり、処理遅延やシステムダウンが発生することがあります。 

ネットワーク参加者の増加は、仮想通貨の普及にとって喜ばしいことですが、スケーラビリティ問題を悪化させる要因にもなるので注意が必要です。 

4.マイナーの報酬競争 

4つ目の原因は、マイナーの報酬競争です。 

マイナーは報酬を得るためにより多くの計算処理を行おうとするので、ネットワーク全体の負荷が高まります。 

特に、ビットコインのようにマイニング難易度が調整される仮想通貨は、マイナーの報酬競争が激化しやすくなります。 

マイナーが増えると、スケーラビリティ問題が悪化しやすくなるので注意が必要です。

スケーラビリティ問題の解決方法  

スケーラビリティ問題を解決するために、さまざまな取り組みが行われています。 

代表的な解決方法は、以下の6つです。 

1. ブロック容量を拡大する 

2. 取引データを圧縮する 

3. ライトニングネットワークを使う 

4. サイドチェーンを利用する 

5. ブロックの生成時間を短縮する 

6. ハードフォークを行う 

それぞれの解決方法について詳しく解説します。 

1.ブロック容量を拡大する

ブロック容量を拡大すれば、1つのブロックに記録できる取引数を増やし、処理能力を向上させることができます。 

例えば、ビットコインキャッシュ（BCH）は、ビットコインからハードフォークして、ブロックサイズを8MBに拡大しました。 

ただし、ブロック容量の拡大は、ブロックチェーンのデータサイズの増加を招くので、ネットワークの負荷を高める可能性があります。 

2.取引データを圧縮する 

取引データを圧縮すれば、ブロックに記録するデータ量を減らせるので、処理能力を向上させることが可能です。 

なぜなら、ブロックに記録するデータ量が減ると、1つのブロックにより多くの取引データを記録できることで、取引の処理速度が向上するからです。 

例えば、モナコインは、SegWitと呼ばれる技術の導入で、取引データを約60％圧縮させることに成功しました。 

取引データを圧縮する場合、ブロック容量を拡大するよりもネットワークへの負荷を抑えながら処理能力を向上させることができます。 

3.ライトニングネットワークを使う 

ライトニングネットワークとは、ブロックチェーンの外で取引を行うオフチェーン技術の一つです。 

ライトニングネットワークは、ビットコインのスケーラビリティ問題を解決するために開発されました。 

ライトニングネットワークを利用することで、少額決済などの頻繁な取引をオフチェーンで処理し、必要なデータのみをブロックチェーンに記録できるようになります。 

その結果、ブロックチェーンの負荷を軽減し、処理能力を向上させることが可能です。 

4.サイドチェーンを利用する 

サイドチェーンとは、メインのブロックチェーンとは別に、独立したブロックチェーンを構築する技術です。 

サイドチェーンを利用すれば、メインチェーンの負荷を分散し、処理能力を向上させることができます。 

また、サイドチェーンは、メインチェーンとは異なるコンセンサスアルゴリズムやルールを採用できるため、より柔軟な運用が可能です。 

例えば、Liquid Networkは、ビットコインのサイドチェーンとして開発され、高速な取引や機密性の高い取引を実現しています。 

5.ブロックの生成時間を短縮する

ブロックの生成時間を短縮すれば、新しいブロックが生成される頻度を多くできるので、処理能力を向上させることが可能です。 

例えば、ライトコイン（LTC）は、ビットコインよりもブロックの生成時間を短縮したため、取引処理にかかる時間を短縮できました。 

ただし、ブロックの生成時間を短縮すると、ブロックチェーンの安定性やセキュリティが低下する可能性があるので注意が必要です。 

6.ハードフォークを行う

ハードフォークとは、ブロックチェーンのルールを変更し、新しいブロックチェーンを分岐させることです。 

ハードフォークを行えば、ブロック容量の拡大やコンセンサスアルゴリズムの変更など、抜本的な改善ができるようになります。 

しかし、ハードフォークは、コミュニティおよび仮想通貨の分裂を引き起こす可能性があるため、慎重な判断が必要です。

スケーラビリティ問題の解決を目的に発行される仮想通貨も増えている 

スケーラビリティ問題が残った状態では、迅速かつ低いコストが求められる決済手段では使うのが難しくなります。近年は、スケーラビリティ問題の解決を目的に発行される仮想通貨も増えてきています。投資家ができることは少ないですが、取引処理が早くて取引コストが低い仮想通貨が流通していくのを待ちましょう。 

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