【レッスン①】ブロックチェーンのトリレンマとPPoS

プライベートチェーンとパブリックチェーン

ブロックチェーンは大きく分けて2種類に分類することができます。

1つ目はプライベートチェーンです。

プライベートチェーンは管理者の存在するブロックチェーンであり、企業や団体などでの活用が想定されています。

したがって、ネットワークに参加するためには管理者の許可が必要になります。

2つ目は誰でもネットワークに参加することができるパブリックチェーンです。

Algorandをはじめとするビットコインやイーサリアムなどのプロジェクトは、パブリックチェーンに分類されます。

パブリックチェーンでは、取引記録などはすべてエクスプローラなどのツールを使うことで確認でき、高い透明性が保たれています。

ここでは原則として、ブロックチェーン=パブリックチェーンという前提のもと学習を進めていきます。

ブロックチェーンのトリレンマ

パブリックチェーンに欠かせない要素として、「スケーラビリティ」「セキュリティ」「分散性」の3つが挙げられます。

・スケーラビリティ：システム規模の拡張性

・セキュリティ：ネットワークの安全性

・分散性：ネットワーク参加者がどれだけ分散しているか

これらの3要素はパブリックチェーンには欠かせませんが、すべての要素を同時に満たすのは難しいとされており、3要素の中から2つを選び、どれか1つを犠牲にしないといけませんでした。この問題をブロックチェーンのトリレンマといいます。

Algorandはこの3要素を同時に実現することに成功し、より使いやすいブロックチェーンとしての地位を築いています。

Algorandのスケーラビリティですが、現在1秒間に1000トランザクションを処理することができ、将来的には1秒間に46000トランザクションの処理が可能となる予定です。

セキュリティと分散性については、Algorand独自のコンセンサスメカニズム「PPoS(Pure Proof of Stake)」で解決することに成功しました。

PPoSの仕組み

PPoSの大きな特徴は次の2つです。

1. ステークするトークン数に関係なくネットワークに参加可能

ALGOトークンの保有者は、少数のALGOをAlgorand Walletなどのウォレットに保持するだけで、Algorandチェーンのネットワークに参加することができます。

多くのパブリックチェーンでは、トークンを多く保有している人物（アドレス）だけがバリデータとしてネットワークに参加することが可能です。

しかし、Algorandではネットワーク参加者を多くすることに成功し、分散化を実現しています。

2. チェーンのバリデータ（コンセンサス委員会）はランダムに選出される

Algorandチェーンでは、ブロックが書き込まれる度にコンセンサス委員会をランダムに選出します。

コンセンサス委員会は、提案・検証・確定の過程においてそれぞれグループが選出される仕組みです。

そしてブロックが確定すると、次のラウンドに移行し新しい委員会が選出されます。

誰が委員会に選出されるかは事前にわからず、参加者はラウンドが終了して委員会が解散した後に初めて明らかとなります。

このようなランダム性により、チェーンのセキュリティを実現しました。

ランダムに選ばれたかどうかを中央管理者が存在しないP2Pネットワークで検証可能にするために、VRF（Verifiable Random Function ： 検証可能なランダム関数）を使用しています。

VRFは、Algorandのシルビオ・ミカリ教授の共同発明技術です。

こういった特徴により、トークンを多く保有するバリデータだけがチェーンを検証することなく、より多くのホルダーがネットワークに参加することができます。

また、バリデータはランダムに選ばれるため、自身がバリデータであることも事前に知ることができません。

この2つの特徴によって、Algorandはセキュリティと分散性を高めています。

なお、コンセンサスメカニズム「PPoS（Pure Proof of Stake）」についてはレッスン4で詳しく学習します。