ネム（XEM）のブロックサイズとスループットの関係を解説

ネム（NEM）は、ブロックチェーン技術を活用したプラットフォームであり、その基盤となるブロックのサイズと、ネットワークが処理できるトランザクションの量であるスループットは、密接に関連しています。本稿では、ネムのブロックサイズとスループットの関係について、技術的な詳細を交えながら解説します。

1. ブロックチェーンの基本構造とネムのブロック

ブロックチェーンは、複数のブロックが鎖のように連なったデータ構造です。各ブロックには、トランザクションデータ、タイムスタンプ、そして前のブロックへのハッシュ値が含まれています。このハッシュ値によって、ブロックの改ざんを検知することが可能になります。ネムのブロックも同様の構造を持ちますが、その特徴として、Proof-of-Importance (PoI) というコンセンサスアルゴリズムを採用している点が挙げられます。PoIは、単に多くの計算資源を持つノードだけでなく、ネットワークへの貢献度が高いノードがブロックを生成する権利を得る仕組みです。この貢献度には、保有するXEMの量、ネットワークへの接続性、そしてトランザクションの活性度などが考慮されます。

2. ネムのブロックサイズ

ネムのブロックサイズは、当初2MBに設定されていました。しかし、ネットワークの利用状況やトランザクション量の増加に伴い、ブロックサイズの拡大が検討されました。2018年には、コミュニティの合意を経て、ブロックサイズが4MBに拡大されました。この拡大により、1つのブロックに格納できるトランザクションの量が増加し、スループットの向上が期待されました。しかし、ブロックサイズを大きくすると、ブロックの伝播時間が増加し、ネットワークの遅延が発生する可能性もあります。そのため、ブロックサイズの拡大は、慎重に検討される必要があります。

3. スループットの定義と測定

スループットとは、単位時間あたりにネットワークが処理できるトランザクションの量を指します。スループットは、TPS (Transactions Per Second) で測定されることが一般的です。ネムの初期のスループットは、1秒あたり約100トランザクション程度でしたが、ブロックサイズの拡大やネットワークの最適化により、現在では1秒あたり約1,000トランザクション程度まで向上しています。ただし、スループットは、ネットワークの混雑状況やトランザクションの複雑さによって変動します。また、スループットを測定する際には、トランザクションの確定にかかる時間も考慮する必要があります。トランザクションが確定するまでの時間は、ブロックの生成間隔やネットワークの遅延によって異なります。

4. ブロックサイズとスループットの関係

ブロックサイズとスループットの間には、正の相関関係があります。つまり、ブロックサイズを大きくすると、一般的にスループットは向上します。これは、1つのブロックに格納できるトランザクションの量が増加するためです。しかし、ブロックサイズを大きくしすぎると、いくつかの問題が発生する可能性があります。まず、ブロックの伝播時間が長くなります。ブロックは、ネットワーク上のすべてのノードに伝播される必要がありますが、ブロックサイズが大きいほど、伝播にかかる時間は長くなります。これにより、ネットワークの遅延が発生し、トランザクションの確定時間が長くなる可能性があります。次に、ブロックのストレージコストが増加します。ブロックチェーンは、すべてのトランザクションデータを保存するため、ブロックサイズが大きいほど、ストレージコストが増加します。これは、ノードの運用コストを増加させることになります。最後に、ネットワークのセキュリティが低下する可能性があります。ブロックサイズが大きいほど、ブロックの生成に必要な計算資源が増加します。これにより、少数のノードがネットワークを支配する可能性が高まり、ネットワークのセキュリティが低下する可能性があります。

5. ネムのスループット向上のための取り組み

ネムは、スループット向上のために、様々な取り組みを行っています。まず、ブロックサイズの拡大です。前述の通り、2018年にはブロックサイズが4MBに拡大されました。これにより、スループットは大幅に向上しました。次に、ネットワークの最適化です。ネムの開発チームは、ネットワークの遅延を削減し、トランザクションの処理速度を向上させるために、様々な最適化を行っています。例えば、ブロックの伝播アルゴリズムの改善や、トランザクションの圧縮技術の導入などが挙げられます。さらに、サイドチェーンの導入です。サイドチェーンは、メインチェーンとは独立したブロックチェーンであり、メインチェーンの負荷を軽減するために使用されます。ネムでは、サイドチェーンを活用することで、スループットをさらに向上させることが期待されています。また、Catapult (Symbol) という新しいプラットフォームの開発も、スループット向上に大きく貢献しています。Catapultは、ネムの次世代プラットフォームであり、より高速でスケーラブルなブロックチェーンを実現することを目指しています。

6. Catapult (Symbol) の技術的特徴とスループット

Catapultは、ネムのコア技術を基盤としつつ、大幅な改良を加えた新しいプラットフォームです。その主な技術的特徴としては、以下の点が挙げられます。まず、新しいコンセンサスアルゴリズムです。Catapultでは、PoIを改良した新しいコンセンサスアルゴリズムを採用しています。このアルゴリズムは、より高速で効率的なブロック生成を可能にします。次に、モジュール化されたアーキテクチャです。Catapultは、モジュール化されたアーキテクチャを採用しており、機能の追加や変更が容易です。これにより、プラットフォームの柔軟性と拡張性が向上します。さらに、新しいトランザクション形式です。Catapultでは、新しいトランザクション形式を採用しており、トランザクションの処理速度が向上します。これらの技術的特徴により、Catapultのスループットは、ネムよりも大幅に向上しています。Catapultの理論上の最大スループットは、1秒あたり数千トランザクションとされています。しかし、実際のスループットは、ネットワークの混雑状況やトランザクションの複雑さによって変動します。

7. ブロックサイズとスループットのトレードオフ

ブロックサイズとスループットの関係は、単純な比例関係ではありません。ブロックサイズを大きくすると、スループットは向上しますが、同時にネットワークの遅延やストレージコストの増加といった問題も発生します。そのため、ブロックサイズとスループットの間には、トレードオフの関係が存在します。最適なブロックサイズは、ネットワークの利用状況やトランザクション量、そしてネットワークのセキュリティ要件などを考慮して決定する必要があります。ネムの開発チームは、このトレードオフを考慮しながら、ブロックサイズの拡大やネットワークの最適化を行っています。また、サイドチェーンやCatapultといった新しい技術を導入することで、スループットを向上させつつ、ネットワークの遅延やストレージコストの増加を抑制することを目指しています。

8. 今後の展望

ブロックチェーン技術は、今後ますます発展していくことが予想されます。それに伴い、ブロックサイズとスループットの関係も変化していく可能性があります。例えば、シャーディングと呼ばれる技術を導入することで、ブロックチェーンを複数のシャードに分割し、各シャードで並行してトランザクションを処理することが可能になります。これにより、スループットを大幅に向上させることができます。また、レイヤー2ソリューションと呼ばれる技術を導入することで、メインチェーンの負荷を軽減し、スループットを向上させることができます。ネムの開発チームは、これらの新しい技術を積極的に研究し、導入することで、プラットフォームのスケーラビリティを向上させることを目指しています。Catapultの普及と、さらなる技術革新により、ネムは、より多くのユーザーに利用される、高速でスケーラブルなブロックチェーンプラットフォームへと進化していくことが期待されます。

まとめ

本稿では、ネムのブロックサイズとスループットの関係について解説しました。ブロックサイズとスループットの間には、正の相関関係がありますが、同時にトレードオフの関係も存在します。ネムは、ブロックサイズの拡大やネットワークの最適化、サイドチェーンの導入、そしてCatapultの開発といった様々な取り組みを通じて、スループットの向上を目指しています。今後の技術革新により、ネムは、より多くのユーザーに利用される、高速でスケーラブルなブロックチェーンプラットフォームへと進化していくことが期待されます。