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処理速度やスケーラビリティを測る重要な指標であるTPS（1秒あたりのトランザクション数）について解説します。TPSが高いほど多くのユーザーを同時に処理でき、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比較や、速度・セキュリティ・分散性のトレードオフ、Ethereum 2.0などによるスケーラビリティ向上の取り組みも紹介。高いTPSを他のネットワーク特性と両立させることが、ブロックチェーン開発者にとって重要な課題となっています。

トランザクションは、すべてのブロックチェーンで基本となる活動単位です。価値の移転、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。これらのトランザクションをネットワークがどれだけ速く処理できるかは、使いやすさやスケーラビリティ、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、1秒間にネットワークが検証し台帳に追加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、混雑時の対応力も高くなります。

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、ネットワーク帯域とも呼ばれ、ブロックチェーンの処理能力を表す重要な指標です。通常時・ピーク時のどちらでも、ネットワークがどれだけ速く、どれだけスケールできるかを把握するために使われます。

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速度）
• 最大TPS（トラフィック急増時に理論上処理できる最大値）

などが設定されています。市場の急変動などでトランザクションが急増すると、ブロックチェーンが需要に追いつけない場合、ネットワークが混雑し、承認の遅延や手数料の高騰が発生します。

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（ブロック生成時間）」です。これは新しいブロックが作成・承認されるまでの平均時間を指します。

• TPSは「1秒間に何件のトランザクションを処理できるか」を示します。
• ブロックタイムは「トランザクションがどれだけ早く承認されるか」を示します。

TPSが高くてもブロックタイムが長い、あるいは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、このバランスによって決まります。

ブロックチェーンのTPSを計算する方法

ブロックチェーンのTPSを概算するには、以下の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

おおまかな計算式は次の通りです。

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

例えば、

• 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、実際の要因によって変動します。

主要ブロックチェーンのTPS比較

コンセンサスメカニズムやネットワーク構造の違いにより、トランザクション処理能力はチェーンごとに大きく異なります。

• 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上回ると、ユーザーはバリデーターやマイナーに より高い手数料を支払って優先的な処理を求めるようになります。

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：

• より多くのユーザーを同時に処理できる
• 混雑を緩和できる
• 手数料が安定しやすい

このため、ネットワークが十分にスケールできる場合、従来の決済システムよりもブロックチェーンの方が安価になるケースもあります。

TPS・スケーラビリティと「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、以下の3つの要素を高いレベルで両立させることの難しさを指します。

• スケーラビリティ
• セキュリティ
• 分散性

TPSを高めるには、しばしばトレードオフが必要です。スピードを優先するために分散性を制限したり、設計上の妥協をするプロジェクトもあれば、バランス重視でスループットが控えめな場合もあります。

各ブロックチェーンは、異なる方法でこの課題に取り組んでいます：

• SolanaはProof of HistoryとProof of Stakeのハイブリッドモデルを採用
• FantomはDAG技術で並列処理を実現
• Polygonは Layer 2ソリューションやサイドチェーンでEthereumのスケールアップを図っています

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」により、完全にPoSへと移行しています。

最終的なスケーラビリティ強化策である「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、

• 大幅なTPS向上
• 混雑の緩和
• 全体的な効率の向上

が期待されています。完全実装後は、理論上Ethereumが最大100,000 TPSを処理できる可能性も示唆されています。

まとめ

仮想通貨の普及が進むなか、ブロックチェーン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普及の原動力となりますが、セキュリティや分散性を犠牲にしては意味がありません。そのバランスをいかに実現するかが、ブロックチェーン開発の大きな課題となっています。

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が高いとスケーラビリティは向上しますが、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運用には重要です。

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や分散性を重視した設計です。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がありますか？

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な処理を求めます。TPSが高いネットワークは混雑を緩和し、手数料も下がりやすくなります。

ブロックチェーンを変更せずに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？

Solanaは主要なブロックチェーンの中でも非常に高いTPSを誇りますが、実際のパフォーマンスはネットワーク状況によって異なります。

TPSとブロックタイムの違いは？

TPSは「1秒間に何件のトランザクションを処理できるか」、ブロックタイムは「新しいブロックを生成するのにかかる時間」を示します。ブロックタイムが短くても、ブロック内に含まれる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にどのように影響しますか？

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、まとめてオンチェーンで決済することで、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、スケーラビリティとセキュリティの両立を実現します。