Hederaと従来のブロックチェーン：パフォーマンス、スループット、公平性の比較

パブリック台帳は、「万能」なブロックチェーンから進化しました。Hedera Hashgraphは、Directed Acyclic Graph（DAG）ベースのコンセンサスを通じて、高スループット、高速なファイナリティ、証明可能な公平性を約束する、最も著名な代替案の1つです。この記事では、HederaをBitcoinやEthereumなどの従来のブロックチェーンと比較し、パフォーマンス、スループット、トランザクション順序の公平性に焦点を当て、これらの違いが開発者、企業、ユーザーにとって何を意味するのかを解説します。

TL;DR

• アーキテクチャ: HederaはハッシュグラフDAGと仮想投票を使用します。ブロックチェーンは直線的なチェーンとリーダーベースまたはコミッティベースのコンセンサスを使用します。
• パフォーマンス: Hederaは高スループットと低遅延のファイナリティを優先します。Ethereumはロールアップでスケーリングします。Bitcoinは生のTPSよりもシンプルさとセキュリティを優先します。
• 公平性: Hederaのコンセンサスタイムスタンプと仮想投票は、順序操作を減らすことを目的としています。ブロックチェーンでは、MEVとマイナー/バリデーターの順序付け権限は、緩和策の活発な領域であり続けています。
• ガバナンス: HederaのGoverning Councilは現在、パーミッションドバリデーターを実行しています。Bitcoin/Ethereumは、より広範なバリデーターセットを持つパーミッションレスです。
• 適合性: アプリケーションの一貫性、遅延、順序付け、分散化の要件に基づいて選択してください。

アーキテクチャ：ハッシュグラフ vs チェーン

従来のブロックチェーンは、ブロックの単一のチェーンを形成します。コンセンサスは通常、ブロックの提案（マイナー/バリデーターによる）とネットワークによるその承認を必要とし、各ラウンドで本質的なリーダーまたはプロポーザーの役割を生み出します。対照的に、Hederaのハッシュグラフ構造は、ノードがトランザクションを「ゴシップ」し、イベント履歴のDAGを構築し、投票をオンチェーンでブロードキャストすることなく、仮想投票を通じてコンセンサスに到達することを可能にします。その基盤となる設計は、Leemon Bairdの元の論文に記載されており、aBFTプロパティも形式化されています。詳細については、The Swirlds Hashgraph Consensus Whitepaperを参照してください。

• 参照：The Swirlds Hashgraph Consensus Whitepaper (aBFT、公平性、仮想投票) https://www.swirlds.com/downloads/whitepapers/hashgraph-consensus-whitepaper.pdf

• 背景：ハッシュグラフの概要 https://en.wikipedia.org/wiki/Hashgraph

データ構造と投票メカニズムにおけるこの違いは、Hederaのパフォーマンスと公平性のプロファイルの多くを支えています。

コンセンサスとセキュリティ：aBFT vs 確率的ファイナリティ

• Bitcoin: 確率的ファイナリティを持つProof-of-Work。トランザクションは複数の確認後に「最終的」になりますが、再編成のリスクは無視できるほど小さいものの、数学的に不可能ではありません。文脈については、Bitcoinのスケーラビリティの背景を参照してください。 https://en.wikipedia.org/wiki/Bitcoin_scalability_problem

• Ethereum (Merge後): Proof-of-StakeとCasper FFGファイナリティ。Ethereumは、スループットとコスト最適化のためにロールアップにも依存しています。2024年のDencunアップグレード（EIP-4844）は、ロールアップのデータコストを削減し、さらなるスケーリングの準備を整えました。 https://blog.ethereum.org/2024/03/13/dencun-on-mainnet

• Hedera: 数秒以内に通常、高速で決定論的なファイナリティを提供するAsynchronous Byzantine Fault Tolerant（aBFT）コンセンサス。この設計は、上記のホワイトペーパーに詳述されているように、任意のネットワーク遅延とビザンチンアクターの下での回復力を目指しています。

各アプローチは、オープン性、複雑性、パフォーマンス、運用の要件の間でトレードオフを行います。

スループットと遅延の実践

• Bitcoin: ベースレイヤーのスループットは意図的に制限されています。ベースレイヤーでの分散化とセキュリティを最適化しています。Payment Channelやレイヤー2ソリューションなどの概念は存在しますが、L1の基本原則は変更されません。参照： https://en.wikipedia.org/wiki/Bitcoin_scalability_problem

• Ethereum: モジュラー戦略を採用しています。実行をレイヤー2ロールアップに移行し、L1を安全な決済レイヤーとして維持します。現在、ロールアップがほとんどのアクティビティを処理しており、L2Beatのアクティビティトラッカーなどの公開ダッシュボードで継続的なスループットを確認できます。 https://l2beat.com/scaling/activity

• Hedera: ネットワークサービス（トークンのHTS、コンセンサスメッセージのHCS、EVM互換スマートコントラクト）は、高スループットと低遅延ファイナリティのために設計されており、Hederaエクスプローラーでライブトランザクション数を確認できます。 https://hashscan.io/mainnet

生のTPS数値はしばしばマーケティングの略語ですが、ファイナリティまでの遅延と負荷下での一貫性の方がより意味があります。HederaのDAG設計と仮想投票は、複数のブロック確認を待つことなくトランザクションを迅速に確認するのに役立ちますが、Ethereumの今日のパフォーマンスは、多くのロールアップの結合されたスループット（L1ファイナリティは別途考慮）から来ています。

公平性とトランザクション順序

公平な順序付けは、Hederaの設計の中心的な柱です。Gossip about Gossipとコンセンサスタイムスタンプの組み合わせにより、Hederaはネットワーク全体でのトランザクションの実際の到着順序を反映することを目指しており、単一の当事者が利益のために順序を操作することをより困難にしています。上記のハッシュグラフ論文の学術的取扱を参照してください。

従来のブロックチェーンでは、順序はブロックプロポーザー（マイナー/バリデーター）によって制御されます。これは、巧妙なアクターが価値を捕捉するためにトランザクションを並べ替え、挿入、または検閲するMiner/Maximal Extractable Value（MEV）につながっています。Ethereumコミュニティは、MEVを緩和するために、プロポーザー・ビルダー分離やオーダーフローオークションなどの概念を開発しましたが、これは依然として進行中の課題であり、研究のフロンティアです。概要については、以下を参照してください。 https://ethereum.org/en/developers/docs/mev/

要するに：

• Hedera: コンセンサスタイムスタンプと仮想投票は、公平な順序付けのプロトコルレベルの概念を作成します。
• ブロックチェーン: MEVを意識したツールと市場メカニズムは、有害な順序付けを減らそうとしますが、プロポーザーの権利は依然として制御の中心です。

コストとエネルギープロファイル

• Bitcoin: エネルギーフットプリントは、設計上Proof-of-Workに由来します。
• Ethereum: Proof-of-Stakeへの移行により、エネルギー消費が劇的に削減され、ロールアップはユーザーレベルのコストを改善しました（特にDencun後）。 https://blog.ethereum.org/2024/03/13/dencun-on-mainnet
• Hedera: コンセンサスはマイニングに依存しておらず、ネットワークは環境効率を重視しています。Hederaのサステナビリティリソースを参照してください。 https://hedera.com/sustainability

料金とコストの予測可能性も異なります。

• Bitcoin: 輻輳により料金が急増します。
• Ethereum: ベースレイヤーの料金は変動します。ロールアップはより安価な実行を提供しますが、確率的なタイミングとクロスドメインの考慮事項でL1に決済されます。
• Hedera: L1サービスでの低く予測可能な料金、高速な確認、外部シーケンサーはありません。

ガバナンスと分散化のトレードオフ

• BitcoinおよびEthereum: パーミッションレスです。誰でもハードウェアおよびステーキング/マイニングの要件を満たせばバリデーションに参加でき、検閲耐性と中立性に貢献しますが、運用の現実は依然として規模と専門知識に報酬を与えています。
• Hedera: 現在、グローバル組織のGoverning Councilを使用してパーミッションドバリデーターを実行しており、Councilがネットワークの方向性と安定性に責任を負っています。参照： https://hedera.com/council

このモデルは、説明責任のあるガバナンスと予測可能な運用を好む企業にとって魅力的ですが、Bitcoin/Ethereumの広範なオープンバリデーターセットとは一線を画します。

開発者エクスペリエンスとツール

• Ethereum: EVMは最も豊富なツールと開発者のマインドシェアを持っています。ロールアップでは、デプロイメントパターンはますますL2を優先し、L1は決済用となります。Dencunアップグレードは、データ可用性コストを削減することでこの傾向を加速しました。 https://blog.ethereum.org/2024/03/13/dencun-on-mainnet
• Hedera: EVM互換スマートコントラクトサービスに加えて、スマートコントラクトで同等のロジックをデプロイするよりも高速かつ安価なネイティブトークンおよびコンセンサスサービスを提供します。ネイティブサービスは、高スループットのトークン、ステーブルコイン、サプライチェーンの証明、およびコンプライアンス準拠のエンタープライズワークフローに理想的であることがよくあります。 https://hedera.com

HederaでのネイティブサービスとEVMスマートコントラクトのどちらを選択するかは、パフォーマンス要件、複雑さ、ポータビリティの問題であることがよくあります。

どちらを選択するか

アプリケーションに以下が必要な場合は、Hederaを検討してください。

• 予測可能な低遅延と一貫したファイナリティ
• 高スループットのネイティブトークンまたはメッセージング操作
• 順序付けにおけるプロトコルレベルの公平性
• エンタープライズグレードのガバナンス保証

アプリケーションに以下が必要な場合は、従来のブロックチェーン（およびロールアップ）を検討してください。

• バリデーターの最大限のパーミッションレス性と分散化
• ロールアップでの深いEVM流動性と composability
• EthereumのモジュラーロードマップとMEVを意識したツールとの整合性

多くの場合、クロスチェーン戦略が有効です。Hederaを高速で公平に順序付けされた操作に使用し、流動性とDeFi composabilityのためにEthereum L2にブリッジします。

リスクと未解決の質問

• Hedera: 現在のバリデーターセットは、Councilの下でパーミッションドです。一部のユースケースでは、さらなる分散化の程度とタイムラインが重要です。公式ロードマップのコミュニケーションを注視してください。 https://hedera.com
• Ethereum: MEV緩和、インクルージョンリスト、PBSの改善は活発な研究です。アプリケーションビルダーはMEVを意識する必要があります。 https://ethereum.org/en/developers/docs/mev/
• ブリッジと相互運用性: 新しい信頼と遅延の仮定を導入します。ネットワークを組み合わせる際は慎重に設計してください。

ビルダー向けの実際的なヒント

• 実際のワークロード（バースト vs 持続的なスループット、ファイナリティまでの遅延、順序付けの感度）をベンチマークしてください。
• プロトコルによって強制される公平性が必要か、MEV市場と緩和ツールに依存できるかを決定してください。
• Ethereumにデプロイする場合は、コミュニティメトリクスとアクティビティダッシュボードを使用してL2を評価してください。 https://l2beat.com/scaling/activity
• Hederaでは、ネイティブサービス（HTS/HCS）が速度とコストのためにオンチェーンコントラクトロジックを置き換えることができるかテストしてください。 https://hashscan.io/mainnet

ネットワーク全体での資産の保護

実行環境に関わらず、秘密鍵のセキュリティは譲れません。DAGベースのネットワークとブロックチェーン全体で資産を保有または管理している場合は、オンラインスタックから鍵を分離するハードウェアウォレットを検討してください。OneKeyは、オープンソースファームウェア、マルチチェーンサポート、セキュアエレメント保護を提供しており、HederaまたはEVMエコシステムで構築および運用しながら信頼性の高いコールドストレージを必要とするチームや個人にとって実用的な選択肢となります。OneKeyの公式ウェブサイトで詳細をご覧ください。

主要なポイント

• Hederaのハッシュグラフは、Councilが管理するバリデーターセットに支えられた、強力なパフォーマンスとプロトコルレベルの公平性を提供します。
• 従来のブロックチェーンは、スケールするためにロールアップとMEVを意識したインフラストラクチャに依存し、パーミッションレスなバリデーションと広範な分散化を維持します。
• アプリケーションの遅延、順序付け、ガバナンス、相互運用性への許容度に基づいて選択してください。多くのビルダーにとって、ハイブリッドアプローチと強力な鍵管理が最良の両方の世界をもたらします。