ブロックチェーンの処理速度を測る「TPS」とは？

主要な洞察

本記事では、ブロックチェーンの速度や拡張性を測る重要な指標である「1秒あたりのトランザクション数（TPS）」について解説します。TPSが高いほど多くのユーザーに対応でき、混雑を回避しやすくなります。主要なブロックチェーンのTPSを比較し、速度・セキュリティ・分散性のトレードオフや、Ethereum 2.0などの拡張性向上の取り組みにも触れます。最終的に、高いTPSを実現しつつ他の重要なネットワーク特性を損なわないことが、ブロックチェーン開発者にとって大きな課題であるとまとめています。

トランザクションは、すべてのブロックチェーンにおける基本的な活動単位です。価値の移転やスマートコントラクトの実行、分散型アプリケーション（dApp）とのやり取りなど、すべてが記録されたトランザクションとなります。これらの処理速度は、ブロックチェーンの使いやすさや拡張性、ユーザー体験に直結します。ブロックチェーンの性能を測る主な指標のひとつが「1秒あたりのトランザクション数（TPS）」です。TPSは、ネットワークが1秒間に検証・記録できるトランザクション数を示します。TPSが高いほど、同時に多くのユーザーをサポートでき、需要が急増した際もスムーズに対応できます。

ブロックチェーンにおけるTPSとは？

TPS（1秒あたりのトランザクション数）は、ネットワーク帯域幅とも呼ばれ、ブロックチェーンの処理能力を示す重要な指標です。通常時や混雑時に、ネットワークがどれだけ速く、どれだけ拡張性があるかを把握するのに役立ちます。

多くのブロックチェーンには、

• 平均TPS（通常時の標準的な処理性能）
• 最大TPS（トラフィック急増時に理論上処理可能な上限）

などの指標があります。急激な価格変動などの市場イベントが発生すると、トランザクション数が急増し、ブロックチェーンが需要に追いつけない場合はネットワークが混雑し、承認の遅延や手数料の高騰が起こります。

TPSとブロックタイムの違い

TPSだけでは、ブロックチェーンの速度を完全には表せません。もうひとつ重要なのが「ブロックタイム（平均ブロック生成時間）」です。

• TPSは、ネットワークが1秒間に処理できるトランザクション数を示します。
• ブロックタイムは、トランザクションが承認されるまでの平均時間です。

TPSが高くてもブロックタイムが長い場合や、ブロックタイムが短くてもTPSが低い場合もあります。実際のパフォーマンスはこのバランスで決まります。

ブロックチェーンのTPS計算方法

ブロックチェーンのTPSを見積もるには、次の3つの要素が必要です。

• 平均ブロックタイム
• ブロックサイズ
• 平均トランザクションサイズ

おおよその計算式は以下の通りです。

TPS = （ブロックサイズ ÷ 平均トランザクションサイズ）÷ ブロックタイム

TPS計算例

例：

• ブロックサイズ = 2MB
• 平均トランザクションサイズ = 1kB
• ブロックタイム = 40秒

この場合、TPS = （2MB ÷ 1kB）÷ 40 = 約50 TPS となります。

この数値はあくまで目安であり、ネットワークのオーバーヘッドやトランザクションの複雑さなど、実際の状況によって変動します。

主要ブロックチェーンのTPS比較

トランザクション処理能力は、コンセンサスアルゴリズムやネットワーク設計の違いによって大きく異なります。

• Bitcoinは約7 TPS
• Ethereumは平均15 TPS
• 新しいブロックチェーンはさらに高いスループットを実現

平均TPSが高い主要ブロックチェーン

TPSがネットワーク手数料に与える影響

ブロックチェーンの需要がネットワークの処理能力を超えると、ユーザーはより早い処理を求めて高い手数料をバリデーターやマイナーに支払うことになります。

TPSが低いネットワークでは、

• ピーク時に混雑しやすい
• 承認が遅くなる
• 手数料が急騰しやすい

TPSが高いネットワークでは、

• 同時に多くのユーザーを処理できる
• 混雑を緩和できる
• 手数料が予測しやすく、安価に保ちやすい

このように、ネットワークが十分に拡張できる場合、従来の決済システムよりも安価に利用できることが多いのです。

TPS・拡張性・ブロックチェーン・トリレンマ

「ブロックチェーン・トリレンマ」とは、

• 拡張性
• セキュリティ
• 分散性

この3つを高いレベルで両立することが難しいという課題です。TPSを高めるには、分散性を犠牲にしたり、設計上の妥協が必要になる場合もあります。逆に、バランスを重視してあえてスループットを抑えるプロジェクトもあります。

各ブロックチェーンは、さまざまなアプローチでこの課題に取り組んでいます：

• SolanaはProof of HistoryとProof of Stakeのハイブリッド型
• FantomはDAG技術で並列処理
• PolygonはLayer 2ソリューションやサイドチェーンでEthereumを拡張

Ethereum 2.0と今後のTPS向上

Ethereumは2020年にBeacon Chainを導入し、Proof of WorkからProof of Stakeへの移行を開始しました。2022年9月の「The Merge」で完全にPoSへ移行しています。

最終的な拡張性アップグレードである「シャーディング」では、ネットワークを64のセグメントに分割し、

• TPSの大幅な向上
• 混雑の緩和
• 全体的なネットワーク効率の改善

が期待されています。すべて実装されれば、理論上はEthereumも最大100,000 TPSをサポートできる可能性があります。

まとめ

暗号資産（仮想通貨）の普及が進む中、ブロックチェーンネットワークはますます多くのトランザクションを処理する必要があります。TPSは、その需要に応えられるかどうかを評価する重要な指標です。高いトランザクション処理能力は大規模普及の鍵ですが、セキュリティや分散性を犠牲にしては本末転倒です。このバランスをいかに保つかが、今後のブロックチェーン開発における最大の課題のひとつです。

FAQ：ブロックチェーンのTPS（1秒あたりのトランザクション数）

ブロックチェーンにおけるTPSとは？

TPSは「Transactions Per Second（1秒あたりのトランザクション数）」の略で、ネットワークが1秒間に処理できるトランザクション数を示します。

TPSが高ければ高いほど良いのですか？

必ずしもそうとは限りません。TPSが高いほど拡張性は向上しますが、分散性やセキュリティが犠牲になる場合もあります。バランスのとれた設計が持続的な発展には重要です。

なぜBitcoinのTPSは低いのですか？

Bitcoinはスピードよりもセキュリティと分散性を重視して設計されており、ブロックサイズや生成頻度に制限があるため、TPSが低くなっています。

TPSは手数料にどのような影響を与えますか？

TPSが低く需要が高い場合、ユーザーはより高い手数料を支払って優先的に処理してもらう必要があります。TPSが高いネットワークは混雑を緩和し、コストも低減します。

ブロックチェーン自体を変更せずにTPSを上げることはできますか？

はい。ロールアップやサイドチェーンなどのLayer 2ソリューションを活用すれば、基盤となるLayer 1を変更せずに実質的なTPSを大幅に向上できます。

TPSが最も高いブロックチェーンは？

現在、Solanaが主要ブロックチェーンの中でも非常に高いTPSを記録していますが、実際のパフォーマンスはネットワーク状況によって変動します。

TPSとブロックタイムの違いは？

TPSはネットワークが1秒間に処理できるトランザクション数、ブロックタイムは新しいブロックが生成されるまでの時間を示します。ブロックタイムが短くても、1ブロックあたりのトランザクション数が少なければTPSは低くなります。

Layer 2ソリューションはTPSにどんな影響を与えますか？

Layer 2ソリューションは、メインのブロックチェーン外でトランザクションを処理し、その後まとめてオンチェーンで確定させることで、基盤となるLayer 1のTPSを変えずに全体の処理能力を大幅に向上させ、拡張性とセキュリティの両立に貢献します。