ブロックチェーンのトリレンマを表現する数式を発見―性能・安全性・分権性のうち2つだけが成立することを立証―

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 ブロックチェーンのトリレンマは、2017年に提唱されて以来、開発者・研究者の間で広く信じられています。これは、性能(scalability)と安全性(security)、そして分権性(decentralization)の3つにはトレードオフがあり、同時には2つまでしか成立しないという経験則です。ただし、あくまで経験則であり、これまで数理的に表現されたことはありませんでした。

 中井大志 情報学研究科博士課程学生、櫻井晶 同博士課程学生、廣中詩織 学術情報メディアセンター助教、首藤一幸 同教授らの研究グループは、ブロックチェーンのトリレンマを表現する数式を発見しました。具体的には、Proof of Work型のブロックチェーン(例:Bitcoin)において、安全性を下げるフォークという現象が起きる確率の逆数を安全性の指標とした場合に、その項と、性能を表す項、分権性を含む項、それら3項の積が一定である、つまり3項がトレードオフであるという数式を得ました。

 本研究成果は、2024年6月5日に、国際学術誌「IEEE Access」にオンライン掲載されました。

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ブロックチェーンのトリレンマ
研究者のコメント
「2008年にBitcoinが提案されて以来、ブロックチェーンの周辺領域ではイノベーティブな試みが絶えません。理由の1つは、ブロックチェーンが備えるトラストレスという性質でしょう。この性質が、それまで国や大組織にしかできなかったこと、つまりはお金(のようなもの)の発行や金融サービスを個人にまで開放しました。ブロックチェーンと表裏一体である暗号通貨が人々の欲望を刺激するという点も見逃せません。資本主義が人の欲望を燃料に社会を前に(?)進めるのと似たものを感じます。

ものすごいスピードで様々なトライが行われる一方、成果を人類の知識として積み重ねていく営み、つまり研究の方が追いついていない感があります。我々も、新しいトライに直結する工学的な研究とともに、今回の成果のような、裏側にある構造を解明する理学的な研究も一層進めていきます。」

研究者情報
書誌情報

【DOI】
https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3410025

【書誌情報】
Taishi Nakai, Akira Sakurai, Shiori Hironaka, Kazuyuki Shudo (2024). A Formulation of the Trilemma in Proof of Work Blockchain. IEEE Access, 12, 80559-80578.