アバランチ（AVAX）スケーラビリティの秘密とは？

ブロックチェーン技術は、その分散性と透明性から、金融、サプライチェーン管理、投票システムなど、様々な分野での応用が期待されています。しかし、多くのブロックチェーンが抱える課題の一つが、スケーラビリティ問題です。トランザクション処理能力の限界は、ネットワークの混雑を引き起こし、手数料の高騰や処理速度の低下につながります。本稿では、このスケーラビリティ問題を克服するために設計された、アバランチ（AVAX）の独自の技術的アプローチについて詳細に解説します。

1. アバランチの概要

アバランチは、2020年にローンチされた、高スループット、高速トランザクション、そして環境に優しいことを目指した第1世代のブロックチェーンプラットフォームです。Cornell大学のチームによって開発され、従来のブロックチェーンの課題を解決するために、斬新なコンセンサスプロトコルを採用しています。アバランチは、単一のブロックチェーンではなく、複数のサブネットから構成されるネットワークアーキテクチャを採用しており、これがスケーラビリティを実現する鍵となります。

2. アバランチのアーキテクチャ：サブネット

アバランチの最も重要な特徴の一つが、サブネットの概念です。サブネットは、アバランチネットワーク内で独立して動作する、カスタマイズ可能なブロックチェーンです。各サブネットは、独自のバリデーターセット、仮想マシン、そしてルールセットを持つことができます。これにより、特定のアプリケーションやユースケースに最適化されたブロックチェーンを構築することが可能になります。

サブネットの利点は多岐にわたります。まず、ネットワーク全体の混雑を緩和することができます。特定のアプリケーションが大量のトランザクションを生成する場合でも、そのトランザクションは専用のサブネットで処理されるため、メインチェーンへの影響を最小限に抑えることができます。次に、柔軟性が向上します。開発者は、自身のアプリケーションの要件に合わせて、サブネットのパラメータを自由に調整することができます。最後に、セキュリティが向上します。各サブネットは、独自のバリデーターセットを持つため、単一のサブネットが攻撃された場合でも、他のサブネットへの影響を限定することができます。

3. アバランチコンセンサスプロトコル

アバランチのスケーラビリティを実現するもう一つの重要な要素が、アバランチコンセンサスプロトコルです。従来のブロックチェーンのコンセンサスプロトコル、例えばプルーフ・オブ・ワーク（PoW）やプルーフ・オブ・ステーク（PoS）は、トランザクションの検証に時間がかかり、スケーラビリティのボトルネックとなる可能性があります。アバランチコンセンサスプロトコルは、これらの問題を解決するために、Directed Acyclic Graph（DAG）と呼ばれるデータ構造と、Repeated Random Subsampling（RRS）と呼ばれるサンプリング技術を組み合わせた、革新的なアプローチを採用しています。

DAGは、トランザクションをブロックにまとめてチェーン状に連結するのではなく、トランザクションを個別に記録し、それらを相互に参照するグラフ構造で表現します。これにより、トランザクションの並列処理が可能になり、スループットが向上します。RRSは、各ノードがランダムに選ばれた他のノードにトランザクションの検証を依頼する技術です。このプロセスを繰り返すことで、ネットワーク全体でコンセンサスが形成されます。RRSの利点は、ノードがネットワーク全体にメッセージをブロードキャストする必要がないため、通信コストを削減できることです。

4. アバランチの3つの組み込みチェーン

アバランチネットワークは、以下の3つの組み込みチェーンで構成されています。

• X-Chain (Exchange Chain): AVAXトークンの作成と取引に使用されます。
• P-Chain (Platform Chain): サブネットの作成と管理に使用されます。
• C-Chain (Contract Chain): スマートコントラクトの実行に使用されます。Ethereum Virtual Machine（EVM）互換性があり、既存のEthereumアプリケーションを容易に移植することができます。

これらのチェーンは、それぞれ異なる役割を担っており、アバランチネットワーク全体の機能性を高めています。特に、C-ChainのEVM互換性は、アバランチの普及を促進する上で重要な役割を果たしています。

5. スケーラビリティの具体的な数値

アバランチは、理論上、1秒あたり4,500トランザクション（TPS）を処理できるとされています。これは、ビットコイン（約7 TPS）やイーサリアム（約15 TPS）と比較して、圧倒的に高い数値です。実際には、ネットワークの混雑状況やサブネットの構成によってTPSは変動しますが、アバランチは、他のブロックチェーンと比較して、高いスケーラビリティを実現しています。

また、アバランチは、トランザクションのファイナリティ（確定性）も高速です。アバランチコンセンサスプロトコルにより、トランザクションは通常、1〜2秒以内に確定します。これは、他のブロックチェーンと比較して、非常に高速なファイナリティです。

6. アバランチのスケーラビリティに関する今後の展望

アバランチは、現在も開発が活発に進められており、スケーラビリティのさらなる向上が期待されています。例えば、以下の技術が、アバランチのスケーラビリティを向上させる可能性があります。

• シャーディング: ブロックチェーンを複数のシャード（断片）に分割し、各シャードでトランザクションを並行して処理する技術。
• レイヤー2ソリューション: メインチェーンの負荷を軽減するために、オフチェーンでトランザクションを処理する技術。
• Optimistic Rollups & zk-Rollups: レイヤー2ソリューションの一種で、トランザクションの検証をオフチェーンで行い、結果のみをメインチェーンに記録する技術。

これらの技術を導入することで、アバランチは、さらに高いスケーラビリティを実現し、より多くのアプリケーションやユースケースに対応できるようになるでしょう。

7. アバランチの課題

アバランチは、優れたスケーラビリティを備えていますが、いくつかの課題も抱えています。例えば、サブネットのセキュリティは、バリデーターの数に依存します。バリデーターの数が少ないサブネットは、攻撃に対して脆弱になる可能性があります。また、サブネットの相互運用性は、まだ十分に確立されていません。異なるサブネット間でデータを共有したり、トランザクションを実行したりするには、複雑なプロセスが必要となる場合があります。

これらの課題を解決するために、アバランチの開発チームは、セキュリティの強化や相互運用性の向上に取り組んでいます。

まとめ

アバランチは、サブネットとアバランチコンセンサスプロトコルという革新的な技術を採用することで、高いスケーラビリティを実現したブロックチェーンプラットフォームです。その高速なトランザクション処理能力と低い手数料は、様々なアプリケーションやユースケースでの利用を可能にします。アバランチは、ブロックチェーン技術の普及を促進する上で、重要な役割を果たすことが期待されます。今後の開発により、さらなるスケーラビリティの向上と課題の克服が期待されます。