アルゴランドはブロックチェーンのトリレンマをどのように解決するのか？- Lex Fridman PodcastでのSilvio Micaliによる解説
ブロックチェーンは革命的な技術です。そのインパクトは、インターネットそのものに匹敵します。しかし、そのような革命的な技術であっても、課題がないわけではありません。
ブロックチェーンの最初の10年における主な課題の1つは、いわゆる「ブロックチェーンのトリレンマ」を解決することでした。これは、セキュリティ、スケーラビリティ、分散化という3つの重要な目的を、少なくとも1つを犠牲にすることなく完全に達成することができないというものです。
アルゴランドは、妥協することなくブロックチェーンのトリレンマを解決するアプローチを見つけることに成功しました。この解決策を考案したのは、MIT教授でありアルゴランドの創業者であるSilvio Micaliで、彼は暗号やコンピュータ・サイエンスの分野で多大な経験を持っています。
Micaliは最近、Lex Fridmanの人気ポッドキャストに出演し、ブロックチェーンのトリレンマとそれを解決するアルゴランドの方法について、専門家としての意見を述べています。
スケーラビリティの重要性
ビットコインの主な課題の一つはスケーラビリティです。ビットコインの取引は、確認されて確定するまでにまだ時間がかかります。この遅いプロセスは、時間が最も貴重な資産である社会には耐えられません。
スケーラビリティを高めるためにイーサリアムが登場しましたが、富裕層のノード運営者がネットワークに対する権力を持つことになり、分散性が損なわれてしまいます。
同じことがビットコインにも言えます。アルゴランドの創業者は、ビットコインが分散型ネットワークとしてスタートしたものの、マイニング競争が激化し、マイニング・プロセスに高いコストがかかるようになったため、中央集権化が進んだと説明しています。
では、ブロックチェーンのセキュリティや分散性を犠牲にせずに、どのようにしてスケーラビリティを実現するのでしょうか。
スケーラビリティについてMicaliは、高速な取引を求める世界的な需要に対応するためには、新しいデータを追加し、ネットワーク内で共有し、その有効性を検証するための高速性が必要だと述べています。
「世界は広く、人々は互いに交流したいと考えています。そのためには、たくさんの取引を特別な方法で非常に高速に書き込めるような台帳を用意しておく必要があります」
Micaliは、現時点では1秒間に少なくとも1,000トランザクション（tps）を処理できる台帳が必要だと推測しています。理想的には、平均で約16,000tps、最大で40,000tpsの処理能力を持つクレジットカードに匹敵する必要があります。ただし、中央集権的に運営されているクレジットカードとは異なり、ブロックチェーンの目的は、トランザクションの処理だけでなく、共有、可視化、検証可能な状態にすることです。
最もスケーラブルなブロックチェーン・ソリューションの1つがDelegated Proof of Stake（DPoS）で、選ばれたバリデータ（検証者）のグループが新しいブロックの追加を処理しています。これは、中央集権的な機関よりも民主的なアプローチですが、まだ十分ではありません。「1組織による管理は中央集権ですが、21組織でも中央集権です」とMicaliは指摘します。
ブロックチェーンのトリレンマを解決するためにランダム性を採用したアルゴランド
では、アルゴランドはどのようにして非中央集権を維持しながらスケーラビリティを実現しているのでしょうか。
注目すべきは、新しい取引（新ブロック）を追加する役目を担うバリデータです。ブロックチェーンの主な目標は、分散性を維持しつつスケーラビリティを実現する方法でバリデータに委託することであるはずです。
アルゴランドは、全てのトークン保有者の中から無作為にバリデータを選ぶことでこれを実現しています。このネットワークは、ブロックを追加する資格を持つ次のノード・グループを自動的に選択するアルゴリズムに依存しています。この方法では、誰もがシステムによって選ばれるため、分散性が保たれます。また、次のバリデータが誰であるかを誰も知らないという事実は、トリレンマのもう一つの重要な要素であるセキュリティを確保します。
ランダム性は、分散化を実現し、ネットワークを潜在的な「51%攻撃」から防ぐための強力なツールです。
アルゴランドのネットワークにダメージを与える唯一の方法は、自滅的なトークン保有者の多数派を達成することですが、誰も価値を失うことに興味がないため、実際には不可能です。
ランダム抽出バリデータの責任者は？
唯一の問題は、誰が、どのようなシステムを信頼して無作為抽出を行うのかということです。これがアルゴランドの最も重要な点です。アルゴランドは、斬新なPure Proof of Stake（PPoS）コンセンサス・アルゴリズムを採用することで、トリレンマを解決しています。Micaliは、このシステムの仕組みを次のように説明してます。
「アルゴランドでは、ちょっと変わったことをしています。基本的に、トークンの保有者はランダムに自分を選びます。考えてみれば、これはひどいアイデアのように思えます。（中略）もし私が悪い人間なら、毎回委員会の一員になりたいと思って、何度も自分を選ぶでしょうから」。
でも早とちりしないでください。Micaliが言いたいのは、すべてのトークン保有者が個別の抽選を行っているということです。これは、スロットマシンのレバーを一度だけ引くようなもので、チケットを獲得するか、チケットを獲得しないかのどちらかです。
チケットが当たれば、アルゴランドの次のブロックを追加し、取引の正確性を確保できる1,000人のトークン保有者の一人となります。Micaliは、それが暗号化された宝くじであることを説明しました。
「たとえ私が国家全体で、非常に強力で、信じられないほどのコンピューティング・パワーを持っていたとしても、私のトークンの1つがくじに当たる確率を最低限でも向上させる能力はありません」。
このように、誰もがレバーを引くのですが、1,000人の当選者だけが次のブロックを有効にすることができます。抽選は1マイクロ秒で行われるため、このシステムはスケーラブルです。
Silvio MicaliのLex Fridman Podcast（#168）出演動画