ブロックチェーンにおけるオフチェーンアクティビティの説明

オフチェーンアクティビティとは？

オフチェーンアクティビティとは、ブロックチェーンのメインネットワーク外で発生するあらゆるトランザクション、インタラクション、またはデータ交換を指します。ブロックチェーン台帳に直接記録・検証されるオンチェーントランザクションとは異なり、オフチェーンアクションはパブリック分散台帳の外で発生し、すぐには台帳に追加されません。

オフチェーンメカ​​ニズムは、スケーラビリティの最適化、トランザクションコストの最小化、速度の向上、ユーザープライバシーの強化を目指す、より広範なブロックチェーンエコシステム戦略の一環として利用されます。これには、当事者間の二国間契約から、ブロックチェーンを補完する決済チャネルやデータストレージソリューションまで、あらゆるものが含まれます。

オフチェーンとオンチェーンの違い

主な違いは、トランザクションデータの保存場所と、そのデータの検証方法にあります。オンチェーン取引の特徴：

• ブロックチェーンに直接記録される
• 公開監査および検証可能
• コンセンサスメカニズムのため、通常は速度が遅く、コストがかかる

一方、オフチェーン取引の特徴：

• ブロックチェーンプロトコルの外で処理される
• 信頼できる仲介者または暗号証明によって確認される
• より高速で、多くの場合手数料が無料または大幅に安価である

オフチェーン活動の形態

オフチェーン活動の一般的な例：

• ブロックチェーン外で決済されるピアツーピア契約。オプションで、後でオンチェーンで最終決済を行う
• ビットコインのライトニングネットワークやイーサリアムのRaiden Network
• IPFSやクラウドプロバイダーなどのサービスを用いたオフチェーンデータストレージ
• オンチェーンに概要データをブロードキャストする前の機関間のプライベート決済

オフチェーン取引における暗号保証

これらの取引はブロックチェーンに直接記録されませんが、多くの場合、デジタル署名、ハッシュタイムロック契約（HTLC）、またはマルチ署名契約によってセキュリティが維持されます。これらの技術は、リアルタイムの公開台帳記録がない場合でも、オフチェーン契約の整合性と執行可能性を確保するのに役立ちます。

実世界システムへの応用

主要なユースケースは、分散型金融（DeFi）、マイクロペイメント、サプライチェーン物流、ブロックチェーンベースのゲームなど多岐にわたります。例えば、取引プラットフォームでは、オンチェーンで取引を承認する前に、スピードを上げるためにオフチェーンの注文帳を使用することがよくあります。

これらのシステムがメインのブロックチェーンとどのように相互作用するかを理解することで、暗号通貨エコシステムにおける分散化、信頼性、効率性の間の自然なトレードオフを理解するのに役立ちます。

オンチェーン処理のスケーラビリティと限界

オフチェーンソリューションを実装する主な動機は、パブリックブロックチェーンに内在するスケーラビリティの問題です。ビットコインやイーサリアムなどのネットワークは、コンセンサスメカニズムのせいで、1秒あたりに処理できるトランザクション数に限りがあります。例えば、ビットコインの平均トランザクションスループットは1秒あたり約7トランザクションですが、イーサリアムは15～30トランザクションです。

このパフォーマンスボトルネックにより、トランザクション速度の低下、手数料の上昇、そしてブロックチェーン技術を大規模利用や日常的な利用に導入する方法に制約が生じます。イーサリアムのようなネットワーク上でトランザクションを実行するために必要なガス料金は、需要が集中する時期には劇的に上昇し、単純なトランザクションでさえも高額になる可能性があります。

オフチェーントランザクションの利点

オフチェーンアクティビティは、トランザクションをブロックチェーンの外で処理し、最終結果または要約のみをオンチェーンで決済することで、これらの問題を軽減します。これには複数のメリットがあります。

• スループットの向上: オンチェーン決済を1回行う前に数百万ものマイクロインタラクションを処理することで、処理能力を大幅に拡張できます。
• コストの削減: オンチェーン操作が減ることで、累積ガス料金または取引手数料が削減されます。
• 低レイテンシ: ブロックの承認時間を待たずに、リアルタイム取引を実行できます。
• データプライバシー: オフチェーンでの活動により、関係者はより高い機密性で取引を行うことができます。
• カスタマイズ可能なロジック: 関係者は、スマートコントラクトの制約を回避し、取引のカスタムルールを設計できます。

レイヤー2スケーリングソリューション

メインブロックチェーン（レイヤー1）上で動作するレイヤー2ソリューションは、多くの場合、オフチェーンのメカニズムに依存しています。これらには以下が含まれます。

• 決済チャネル: ビットコインのライトニングネットワークなど。ユーザーはオフチェーンで無制限にトランザクションを送信し、最終結果をオンチェーンで決済できます。
• ロールアップ: 数百のオフチェーントランザクションを1つにまとめ、オンチェーンに投稿します。その有効性は暗号証明によって保証されます。
• サイドチェーン: ブリッジを介してメインネットに接続された独立したブロックチェーン。トランザクションはオフチェーンで行われ、定期的な調整が行われます。

これらのイノベーションは、速度やアクセス性を損なうことなく、分散型アプリケーション（dApps）、ゲーム、金融サービスをグローバル規模でサポートするために不可欠です。

機関投資家および商用利用

オフチェーンシステムは、高いスループットと予測可能なコストを必要とするエンタープライズユーザーにとって特に魅力的です。銀行やフィンテック企業は、オンチェーンのファイナリティと相互接続されたオフチェーン決済レイヤーを好む傾向があります。これにより、データの機密性と処理速度を維持しながら、透明性や不変性といったブロックチェーンの機能のメリットを享受できます。

開発中の中央銀行デジタル通貨（CBDC）でさえ、パフォーマンスとコンプライアンスの両方を確保するために、オンチェーンとオフチェーンを組み合わせたハイブリッドアーキテクチャを採用しています。

オフチェーンシステムの課題

多くの利点があるにもかかわらず、オフチェーン方式は技術的および概念的なトレードオフを伴います。その中でも最も重要なのは信頼の課題です。オンチェーンの活動は分散型コンセンサスと永続的な記録の恩恵を受けますが、オフチェーンの取引は参加者の信頼性やサードパーティのインフラに依存することがよくあります。

主な課題は次のとおりです。

• 透明性の低下： 取引は公開的に検証できないため、監査やユーザーによる精査は制限されます。
• 集中化のリスク： オフチェーンの取引が仲介者（取引所や中央サーバーなど）に依存する場合、カウンターパーティリスクが再び発生します。
• セキュリティ上の懸念： コンセンサス検証がないと、悪意のあるユーザーがプロトコルの実装やロジックの欠陥を悪用する可能性があります。
• ファイナリティの課題： 紛争が発生した場合、取引の有効性を証明するには、暗号学的証拠または社会的コンセンサスが必要です。

プロトコルによるリスク軽減設計

開発者は、次のような高度な技術を用いてこれらの問題に対処しています。

• ゼロ知識証明: ユーザーのプライバシーを維持しながら、オフチェーンでトランザクションの正確性を検証する
• 不正証明: オンチェーンで確定する前に、コミュニティが不正なトランザクションバッチに異議を申し立てることができるようにすること
• マルチパーティ・コンピューティング (MPC): プライベートデータを共有することなく、安全なコラボレーションを実現すること

堅牢に実装されたオフチェーン・エコシステムは、セキュリティを完全に犠牲にすることなく、驚異的な速度とスケーラビリティを実現できます。

ブロックチェーンのハイブリッドな未来

ほとんどのブロックチェーン・ネットワークの方向性は、ハイブリッド・インフラストラクチャにあるように見受けられます。多くのレイヤー1プロジェクトは、オンチェーンの信頼性とオフチェーンのスケーラビリティを組み合わせることで最大の効率性が得られることを認識しています。 Ethereumのようなネットワークは、ベースレイヤーのセキュリティがその上に構築される高効率なオフチェーンアプリケーションをサポートするモジュール型アーキテクチャの構築を積極的に進めています。

さらに、Ethereum 2.0のリリース、そしてロールアップベースやチャネルベースのプロジェクトとの統合は、オンチェーンとオフチェーンのレイヤーがより広範な目標を達成するためにどのように連携できるかについての成熟した理解を示しています。

そのため、DeFiプロトコルや世界的なフィンテック企業を含む多くの機関投資家は、ブロックチェーンの完全性と自律性の原則を依然として維持しながらも、分散型のオフチェーンファーストシステムの研究開発に投資しています。

結論

オフチェーン活動はブロックチェーンの代替ではなく、その機能の戦略的な拡張です。スケーラビリティの向上、コストの削減、柔軟な設計を可能にすることで、ブロックチェーン技術を主流や企業への導入に適したものにする上で重要な役割を果たします。アーキテクチャがさらに進化するにつれて、オフチェーンのイノベーションがブロックチェーン技術の成熟の最前線に留まることが期待されます。