オフチェーンとオンチェーンのトレードオフ

ブロックチェーン技術の分野では、データとトランザクションの処理は「オンチェーン」と「オフチェーン」の2つの方法で行われ、それぞれにトレードオフとメリットがあります。開発者、企業、そしてユーザーが分散型エコシステムを活用する上で、これら2つのアプローチの違いを理解することは非常に重要です。

オンチェーントランザクションの定義

オンチェーントランザクションとは、ブロックチェーン台帳上で直接実行・記録されるトランザクションです。すべてのイベントは、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）やプルーフ・オブ・ステーク（PoS）などのコンセンサスメカニズムによって検証され、一度承認されると変更不可能になります。これにより、セキュリティ、透明性、そして分散性が確保されます。

オフチェーントランザクションの定義

オフチェーントランザクションは、メインのブロックチェーンネットワークの外で行われます。これらのやり取りは、オンチェーンアップデートを通じて後から決済されるか、信頼ベースのシステム、カストディアン、またはステートチャネルやサイドチェーンなどのレイヤー2ソリューションを通じて独立して運用される可能性があります。ブロックチェーン全体を直接的に巻き込むわけではないため、より高速でスケーラブルです。

実践例

• オンチェーンの例: Ethereumメインネットを使用してETHを転送する場合、マイナーがトランザクションを検証し、ブロックチェーンに永続的に記録します。
• オフチェーンの例: Bitcoin Lightning Network上のトランザクションは2者間で行われ、チャネルが開設または閉鎖されたときにのみオンチェーンに記録されます。

両方のシステムは異なる目的を持っており、その使用はトランザクションのサイズ、頻度、望ましい速度、規制遵守などの要因に大きく依存します。

オンチェーン取引は、そのセキュリティと整合性の高さで高く評価されることが多いです。しかし、これらのメリットには、特にスケーラビリティとコストに関して、妥協が伴います。以下は、オンチェーンシステムに関連する重要なトレードオフです。

1. セキュリティとトラストレス

オンチェーン活動の最も明確な特徴の一つは、高いレベルのセキュリティです。各取引は分散型ネットワークによって暗号的に保護・検証されるため、仲介業者は不要です。このトラストレスモデルにより、記録は変更不可能で、詐欺や改ざんに対する耐性が確保されます。

2. 透明性と監査可能性

すべてのオンチェーンデータは公開記録されるため、高いレベルの透明性が確保されます。財務記録、スマートコントラクトの運用、ガバナンス手順は完全に監査可能であり、参加者の説明責任が強化され、システム全体の腐敗の可能性が低減されます。

3.スケーラビリティの制限

高い透明性と分散化は、パフォーマンスを犠牲にします。広く使用されているブロックチェーンのほとんどはスループットが限られており、ビットコインでは1秒あたり約7トランザクション（TPS）、イーサリアムでは約15～30トランザクションを処理できます。ネットワークの輻輳は、トランザクション時間の遅延やガス料金の増加につながることがよくあります。

4. コストへの影響

オンチェーン処理は、特に需要が集中する時期には、コストが法外に高くなる可能性があります。ユーザーは、トランザクション処理を最速にするために、より高い手数料を提示して競争することが多く、マイクロトランザクションは採算が取れなくなる可能性があります。例えば、強気相場では、イーサリアムのガス料金が大幅に上昇し、一般ユーザーと開発者の両方にとって利用が制限される可能性があります。

5. 不可逆性とファイナリティ

オンチェーントランザクションは、ブロックに含まれ、十分に承認されると、不可逆になります。これはセキュリティの面で有利ですが、誤った送金や紛争の場合には不利です。この最終性は、正確な実行と堅牢なスマートコントラクト設計の重要性を強調しています。

6. 環境への配慮

歴史的に、プルーフ・オブ・ワーク（ビットコインなど）のメカニズムを用いたオンチェーンシステムは、エネルギー消費に関して厳しい監視の対象となってきました。プルーフ・オブ・ステークなどのメカニズムによってエネルギー消費量は軽減されていますが、環境の持続可能性は依然として従来のオンチェーンネットワークにとって課題となっています。

オンチェーン設計はセキュリティと分散化を提供しますが、その限界により、高頻度、低価値、またはリアルタイムのアプリケーションには適していません。そのため、多くの人がオフチェーンの代替手段を必要な補完手段として検討しています。

オフチェーン取引モデルは、オンチェーンネットワークがもたらす様々な問題、特にコストとスケーラビリティに関連する問題に対処するために登場しました。オフチェーンシステムは俊敏性とスループットにおいて明確な利点を提供しますが、信頼性と集中化に関して、独自のトレードオフも伴います。

1. スケーラビリティの向上

オフチェーンソリューションは、ブロックチェーン全体ですべてのインタラクションを検証する必要性をなくすことで、取引スループットを飛躍的に向上させます。ステートチャネルなどのシステムは、ユーザー間の頻繁かつ即時のやり取りを可能にし、そのやり取りは集約またはクローズされた場合にのみブロックチェーンに記録されます。これにより、レイテンシが低減され、ユーザーエクスペリエンスが向上します。

2. 取引コストの削減

ベースレイヤーの検証への依存度が低いため、オフチェーンモデルはガス料金やマイナー/バリデーターのインセンティブを最小限に抑えます。このコスト効率の高さは、マイクロペイメント、ゲームエコノミー、ストリーミングやIoTベースのトランザクションなどのリアルタイムサービスに最適です。

3. プライバシーのメリット

オフチェーン取引は、ネットワーク全体に公開されないため、一般的にプライバシーが保護されます。これにより、機密性の高いビジネスデータが保護され、オンチェーンでは可視化されてしまうような機密性の高い戦略が可能になります。オンチェーンでは、透明性が時にデメリットとなる場合があります。

4. 集中化​​のトレードオフ

オフチェーンシステムでは、信頼できる仲介者を導入したり、当事者間で事前に合意された条件を求めたりすることがよくあります。決済チャネルの管理者であれ、中央サーバーであれ、これらの主体は障害点を再び導入し、ブロックチェーンの分散化の精神を損なう可能性があります。

5. 決済リスク

一部のオフチェーンシステムでは、ファイナリティの遅延がカウンターパーティリスクにつながる可能性があります。参加者が姿を消したり、オンチェーンの閉鎖前に義務を履行できなかったりした場合、特に特定の法域において明確な法的救済策がない場合、紛争が発生する可能性があります。

6. 統合の複雑さ

オフチェーンのメカニズムとオンチェーン環境を混在させるには、堅牢な相互運用性インフラストラクチャが必要です。チェーンとトランザクション層間のブリッジには、スマートコントラクト、マルチシグネチャウォレット、オラクル、ゼロ知識証明などが含まれる可能性があり、それぞれが技術的なオーバーヘッドと攻撃対象領域を増加させます。

全体として、オフチェーンの選択はパフォーマンスを向上させる一方で、特定のアクターまたはシステムへの信頼を必要とすることが多く、純粋主義者の多くがブロックチェーンに関連付ける検閲耐性とユーザー主権を低下させます。