ブロックチェーンネットワークの混雑を理解する: なぜあなたの取引が停止するのか

ブロックチェーンが処理できる以上のトランザクションが流入すると、ネットワークの混雑が発生します。これは、ビットコイン、イーサリアム、その他の主要なチェーンに影響を与える重要な課題です。ブロックチェーンのネットワークの混雑を引き起こす原因とその波及効果を理解することは、暗号通貨を利用するすべての人にとって不可欠です。

実世界の影響：なぜこれはユーザーにとって重要なのか

技術的なメカニズムに入る前に、ネットワークの混雑が実際には何を意味するのかを理解しましょう。あなたが提出するすべての取引は、メモリプールの略である待機エリアに入ります。ブロックチェーンのネットワークの混雑が発生すると、何千もの取引がここに積み重なり、次のブロックに入るスペースを争います。その結果？あなたの取引は行き詰まり、手数料は急騰し、無期限に待たされることになります。

これは理論的なものではありません。2023年春、ビットコインのネットワークの混雑は極端なレベルに達しました。BRC-20トークンの活動が爆発的に増加する中、約400,000件の未確認トランザクションがメモリプールを詰まらせました。トランザクション手数料はわずか2週間で300％以上急増しました。同様に、2017年から2018年にかけて、ビットコインの価格の急騰がそれほど深刻なブロックチェーンネットワークの混雑を引き起こし、平均トランザクション手数料が$50 を超えました。

ブロックチェーンネットワークの混雑が実際にどのように発生するか

ブロックチェーンのネットワークの混雑がなぜ発生するのかを理解するためには、いくつかの基本的な概念を理解する必要があります：

取引がブロックチェーンに入る仕組み：ビルディングブロック

ブロックチェーンは、トランザクションデータを含むブロックのチェーンで構成されています。これらのブロックは、一度追加されると永久に変更不可能です。ブロックは、分散型のノードネットワーク全体に配布されており、それぞれがブロックチェーンの完全なコピーを保持しています。セキュリティは、暗号学とゲーム理論が連携して機能することで確保されています。

待機室: メモリプールの理解

ビットコインやその他のブロックチェーンでトランザクションをブロードキャストすると、それはすぐにブロックチェーンに参加するわけではありません。代わりに、それはメモリープールに入ります—次のブロックに含まれるのを待っている未確認のトランザクションのコレクションです。トランザクションは、確認されて永続的に記録されるまでここに残ります。

提案されたブロックと最終性への道

候補ブロック ( は提案されたブロックとも呼ばれ、マイナーやバリデーターがブロックチェーンに追加するために提出します。これらは処理の準備が整った未確認のトランザクションを含んでいます。ビットコインのプルーフ・オブ・ワーク )PoW( では、マイナーは複雑な数学的パズルを解くために競い合い、勝者が自分の候補ブロックを追加し、報酬を得ます。イーサリアムのプルーフ・オブ・ステーク )PoS( では、バリデーターがランダムに選ばれてブロックを提案し、他のバリデーターがその有効性を証明します。

ファイナリティは、ブロックチェーン上のトランザクションの永続的で不可逆的な状態を指します。ビットコインのトランザクションは、通常、そのトランザクションを含むブロックの後に6つの追加ブロックが追加されることでファイナリティを達成します。イーサリアムは、ブロック時間が短いため、より多くの確認を推奨しています。

) 最長チェーンの原則

複数のマイナーが同時に有効なブロックを生成できるため、一時的なブロックチェーンのフォークが作成されます。"最長チェーン"の原則は、有効なバージョンは最も多くの計算作業が投資されたものであることを示しています—通常は最も長いチェーンです。短いチェーン上のブロックは孤立し、そのトランザクションはメモリープールに戻ります。イーサリアムは最初、プルーフ・オブ・ワークの原則を使用していましたが、2022年にプルーフ・オブ・ステークに移行した後、重みベースのフォーク選択アルゴリズムに切り替えました。

ブロックチェーンネットワークの混雑を引き起こすものは何ですか？

ブロックチェーンが混雑する主な要因は3つあります：

取引需要の増加: 採用が進むにつれて、より多くのユーザーが同時に取引を提出します。突然の価格変動や大規模な採用の波は、単一のブロックが処理できる量を超える取引の急増を引き起こす可能性があります。これは、ブロックサイズが限られており、ブロック時間が遅いブロックチェーンにとって特に問題となります。

ブロックサイズの制限: 各ブロックチェーンには最大ブロックサイズがあります。ビットコインは元々1 MBの制限があり、2017年のSegreGated Witness ###SegWit(アップグレードを通じて約4 MBに拡張されました。取引量がこの容量を超えると、ブロックチェーンのネットワークの混雑が避けられなくなります。

ブロック生成時間の遅延: ビットコインは約10分ごとに新しいブロックを追加します。もし取引がより速いペースで生成されると、mempool内に取引のバックログが発生します。

あなたが実際に経験する結果

ネットワークの混雑が発生すると、いくつかの有害な影響がネットワーク全体に広がります:

急騰する取引手数料: マイナーは高い手数料の取引を優先します。混雑時には、取引を処理してもらうためにプレミアム料金を支払う必要があります。小さな取引は経済的に実行不可能になります。

確認が非常に遅い: ネットワークの混雑により、確認時間が数分から数時間、数日、あるいはそれ以上に延びます。2017年のイーサリアムのCryptoKitties現象はこれを完璧に示しています。このウイルス的なプロジェクトはネットワークを圧倒し、取引処理を著しく遅くし、エコシステム全体でガス料金を劇的に引き上げました。

ユーザー体験の劣化: 高い手数料と長い待機時間がユーザーを遠ざけ、ブロックチェーンの普及に悪影響を与えます。この技術は日常の取引には使えなくなります。

増幅された市場のボラティリティ: 混雑はパニックを引き起こします。トレーダーが売りたいのにネットワークが混雑していて取引を処理できない場合、彼らは絶望的になり、市場のクラッシュを引き起こす可能性があります。混雑はまた、二重支出攻撃のリスクを高め、マイニングの力を集中させることで、セキュリティと中央集権の脆弱性を生む可能性があります。

業界がどのように反撃しているか

ブロックチェーンのネットワークの混雑に対処するいくつかのアプローチがありますが、それぞれにトレードオフがあります。

ブロックサイズの拡大: 1ブロックあたりの取引が増え、スループットが向上します。しかし、大きなブロックは伝播が遅く、フォークのリスクが高まり、より多くのストレージが必要となるため、ネットワークが中央集権化する可能性があります。

ブロック時間の短縮: ブロック間隔を短縮することで取引処理が高速化されますが、孤立ブロックや潜在的なセキュリティ上の妥協が増加します。

レイヤー2ソリューション: ビットコインのライトニングネットワークとイーサリアムのプラズマは、オンチェーンで最終状態を記録しながら、オフチェーンで取引を処理します。これによりスケーラビリティが向上しますが、実装の複雑さと新たなセキュリティの考慮事項が追加されます。

シャーディング: ブロックチェーンを小さなシャードに分割することで、各シャードが独立してトランザクションを処理できるようになり、容量が大幅に拡大します。Layer 2 ソリューションのように、シャーディングは複雑さとセキュリティのトレードオフをもたらします。

代替メカニズム: プルーフ・オブ・ステークは一般的にプルーフ・オブ・ワークよりも処理が速く、楽観的ロールアップやゼロ知識ロールアップなどの新たなソリューションが追加のスケーリング経路を提供します。

期待している

ブロックチェーンの採用が世界的に加速する中、ネットワークの混雑は中心的な課題として残り続けます。ブロックチェーンが高い取引量を効率的に処理する能力は、広範な採用にとって基本的です。リアルタイムの毎日の取引を対象としたシステムにとって、ブロックチェーンのネットワーク混雑を解決することはオプションではなく、必須です。業界はスケーラビリティの研究を進め続けており、ブロックチェーンを大規模な利用により実用的にするための解決策が積極的に開発されていることを示しています。