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回答>スケーラビリティとパフォーマンスについて学ぶ>ブロックチェーン スループットとレイテンシの比較 // Tags
ブロックチェーン スループットTPSブロックチェーン
要約：スループットとレイテンシは、 ブロックチェーン のパフォーマンスを測る2つの異なる指標ですが、しばしば混同されます。スループットは「処理能力」であり、ネットワークが1秒あたりに処理できるトランザクション数（TPS）を指します。レイテンシは「速度」であり、個々のトランザクションが確認され、確定するまでに要する時間を指します。高速道路に例えると、この違いが分かりやすくなります。スループットは、高速道路が1時間あたりに何台の車を処理できるかを表します。 レイテンシとは、1台の車が入口から出口まで走行するのにかかる時間のことです。高速道路は、スループットが高く（車の台数が多い）がレイテンシが高い（渋滞による速度低下）場合もあれば、スループットが低く（車の台数が少ない）がレイテンシが低い（各車の移動速度が速い）場合もあります。優れたブロックチェーン は両方を最適化していますが、トレードオフは確かに存在します。
わかりやすい説明
「どのブロックチェーン が最も高速か」という質問は、通常、レイテンシ、つまり「自分のトランザクションがどれくらいの速さで確認されるか」という意味です。しかし、ほとんどのブロックチェーン プロジェクトのマーケティング資料では、スループット、つまり「ネットワークが1秒あたり何件のトランザクションを処理できるか」が強調されています。これらは関連しているものの、異なる指標であり、これらを混同すると、不適切なアーキテクチャの決定や非現実的なパフォーマンスへの期待につながってしまいます。
スループットは、1秒あたりのトランザクション数（TPS）で測定され、ネットワークが処理できる総作業量を示します。Ethereum の処理能力はおよそ15～30 TPSです。Solana は、実際には数百から数千のTPSを処理します。Bitcoin の処理能力は5～7 TPSです。これらの数値は、ネットワークの総処理能力、つまり1秒あたりにブロックに組み込むことができる、すべてのユーザー からのトランザクションの総数を表しています。
レイテンシは秒または分で測定され、個々のトランザクションが送信から確定するまでにかかる時間を示します。Ethereum では、トランザクションは通常12～24秒以内にブロックに組み込まれますが、確定とみなされるのはおよそ12～13分後（2エポックの確定）になります。Bitcoin では、トランザクションは通常10～60分以内にブロックに組み込まれますが、6回の確認（およそ60分）を経て初めて確実に決済されたとみなされます。Solana では、トランザクションは通常400ミリ秒から数秒以内に確認されます。
ブロックチェーン は、高いスループットと高いレイテンシ（1秒あたりのトランザクション処理数は多いが、各トランザクションの確定に時間がかかる）のいずれか、あるいは低いスループットと低いレイテンシ（1秒あたりのトランザクション処理数は少ないが、各トランザクションの確定が速い）のいずれかとなる可能性があります。理想は高いスループットと低いレイテンシですが、分散性やセキュリティを犠牲にすることなく、この両方を同時に実現することが、ブロックチェーン の設計における中核的な技術的課題です。
なぜこの区別が重要なのか開発者
スループットとレイテンシーの区別は、アプリケーション設計において直接的な実用上の意味を持ちます。アプリケーションが決済システムである場合、レイテンシーが最大の関心事となります。ユーザー レジで待っている顧客は、ネットワークが同時に処理している他の決済の件数ではなく、自分の決済がどれだけ早く確定するかを気にするものです。TPSが100で確定までに2秒かかるブロックチェーン は、TPSが10,000で確定までに60秒かかるシステムよりも、優れた決済体験を提供します。
アプリケーションが大容量データプラットフォーム（DEXアグリゲーター、ゲームのバックエンド、分析サービスなど）である場合は、スループットがより重要になります。 システムが輻輳することなく、すべてのユーザー のパフォーマンスを低下させることなく、多数の同時操作を処理できるネットワークが必要です。アプリケーションが 1 秒あたり数千件のトランザクションを生成する場合、10,000 TPS で 10 秒のファイナリティを持つブロックチェーン の方が、100 TPS で 1 秒のファイナリティを持つものよりも望ましいでしょう。
インフラプロバイダーやノードオペレーターにとって、この違いはシステムの設計方法に影響を与えます。高スループットのチェーンは1秒あたりのデータ量が多いため、ノードにはより多くの帯域幅、ストレージ、および処理能力が求められます。確率的なファイナリティを持つ高レイテンシのチェーンでは、データパイプラインにおいてより高度な再編成（reorg）処理が必要となります。サポート で選択する各チェーンのスループットとレイテンシの特性を理解することは、ハードウェア要件、データパイプラインの設計、およびコストモデルの決定につながります。
スループットに影響を与える要因
スループットは、主にby の3つのプロトコルパラメータ、すなわちブロックサイズ（またはガス制限）、ブロック時間、およびトランザクションの複雑さによって決定されます。
ブロックサイズは、1つのブロックに収容できるデータ量または計算量の最大値を定義します。Ethereum のガス制限は、ブロックごとの総計算量に上限を設けます。Bitcoin のウェイト制限は、ブロックごとの総データ量に上限を設けます。ブロックが大きくなれば、より多くのトランザクションを含めることができ、スループットは向上しますが、ネットワーク全体への伝播に時間がかかる（フォークのリスクが高まる）ほか、ノードからより多くのリソースを必要とする（分散性が低下する可能性がある）という側面もあります。
ブロック生成間隔とは、新しいブロックが生成される頻度を指します。Ethereum では12秒ごとにブロックが生成されます。Bitcoin では10分ごとに、Solana では400ミリ秒ごとにブロックが生成されます。ブロック生成間隔を短くすると、ネットワークがブロックをより頻繁に処理するためスループットは向上しますが、ノード間の通信オーバーヘッドが増加し、安定性の問題が生じる可能性もあります。
トランザクションの複雑さは、by チェーンやby トランザクションの種類によって異なります。単純な ETH 送金では 21,000 ガスを消費しますが、複雑な DeFi 操作では 500,000 ガス以上を消費する場合もあります。より単純なトランザクションを扱うチェーン（あるいは、Solana 、Sui 、Monad のように並列処理によって実行を最適化するチェーン）は、所定のブロックサイズとブロック時間において、より高い TPS を実現できます。
コンセンサスメカニズムのオーバーヘッドもスループットに影響を与えます。Bitcoin のようなプルーフ・オブ・ワーク（PoW）システムでは、マイニングに多大なリソースが費やされるため、ブロックを安全に生成できる速度に制限が生じます。プルーフ・オブ・ステーク（PoS）システムではこのオーバーヘッドは軽減されますが、それでもバリデーター間の通信ラウンドが必要となります。BFT型コンセンサス（Cosmos 、Aptos 、Sui などのby チェーンで採用されている）は、より迅速なファイナリティを実現できますが、通常はバリデーターセットの規模が小さくなるため、分散性に影響を及ぼします。
レイテンシーに影響を与える要因
個々のトランザクションのレイテンシは、いくつかの要素から構成されています。具体的には、メンプール待機時間（トランザクションがブロックに選択されるまでキューに留まる時間）、ブロック生成時間（新しいブロックが生成される頻度）、伝播時間（新しいブロックがすべてのノードに届くまでの時間）、およびファイナリティ時間（トランザクションが不可逆とみなされるまでに、さらに何ブロックまたは何エポックが経過しなければならないか）です。
通常の状況では、ブロックの容量が需要を上回っているため、メンプールの待機時間はごくわずかです。混雑時には、限られたブロック容量をトランザクションが奪い合うため、メンプールの待機時間がレイテンシの主な要因となります。手数料の高いトランザクションはより早く選択されますが、手数料の低いトランザクションは、複数のブロック生成サイクルにわたって待機することになります。
ファイナリティモデルは、チェーン間のレイテンシにおける最大の差別化要因です。Tendermintベースのコンセンサスを採用しているチェーンなど、即時（決定論的）なファイナリティを持つチェーンでは、1回のコンセンサスラウンドでトランザクションが確定し、取り消される可能性はありません。一方、Bitcoin やEthereum など、確率的なファイナリティを持つチェーンでは、トランザクションが決済済みとみなされるまでに複数の確認が必要です。 その違いは劇的です。Tendermintチェーン上のトランザクションは数秒で確定しますが、Bitcoin のトランザクションは1時間経っても確実に確定するとは限りません。
レイヤー2ネットワークは、レイテンシの状況に複雑さを加えます。Arbitrum やBase でのトランザクションは、L2上では迅速に確認されます（1秒未満から数秒程度）が、ロールアップがプルーフやバッチを投稿するまでは、基盤となるデータはEthereum のL1上で決済されません。この処理には数分から数時間かかる場合があります。アプリケーションのセキュリティ要件によっては、関連するレイテンシとして、L2の確認時間（高速）またはL1の決済時間（低速）が考慮されることになります。
スループットとレイテンシの違いは何ですか？
スループットとレイテンシは、どちらも「速度」を表すため混同されがちですが、それぞれが示すのは異なる概念です。スループットは「処理量」に関するもので、ネットワーク全体が1秒あたりに処理できるトランザクションの数を指します。一方、レイテンシは個々のトランザクションに関するもので、トランザクションが送信されてから確定するまでに要する時間を指します。この2つは互いに独立して変動する可能性があるため、インフラストラクチャのチーム では、RPCレイテンシとは別にこれらを個別に追跡することがよくあります。以下の表に、その違いをまとめました。
アスペクト | Throughput | レイテンシー |
|---|
測定対象 | ネットワークの総容量 | 1回のトランザクションの処理速度 |
単位 | 1秒あたりのトランザクション数（TPS） | 数秒か数分 |
高速道路の例え | その道路の1時間あたりの通行台数 | 1台の車が横断する時間 |
最も重要なのは | 大容量データプラットフォーム | 決済とインタラクティブ機能アプリ |
改善されたby | より大きなブロック、より短いブロック時間、並列実行 | ファイナリティの高速化と輻輳の軽減 |
主なリスク | ノードリソースと分散化の圧力 | 確認までの待ち時間が長い |
ブロックチェーン 間で、スループットとレイテンシはどのように異なるのでしょうか？
各ブロックチェーンは、スループットとレイテンシの観点で大きく異なる位置に位置づけられます。これは主に、それぞれのコンセンサス設計やファイナリティモデルによるものです。以下の表は、広く利用されているいくつかのネットワークのおおよその数値を示しています。実際の数値はネットワークの状況やプロトコルのアップグレードによって変動するため、これらはあくまで大まかな目安としてお考えください。
ブロックチェーン | スループット（TPS） | ブロック時間 | 確定までの期間 |
|---|
Bitcoin | 5～7 | 約10分 | 約60分 |
Ethereum | 15～30 | 約12秒 | 約12～13分 |
Solana | 数千 | 約400ミリ秒 | 秒 |
Arbitrum | 数千 | 約250ミリ秒 | L2では数秒で完了しますが、L1での確定にはさらに時間がかかります |
BNB Smart Chain | 数十から数百 | 約3秒 | 約2～3秒 |
ブロックチェーン は、高スループットと低レイテンシを同時に実現できるのでしょうか？
原則的にはそうですが、両方を同時に追求しようとすると、通常は何か他のものを犠牲にすることになり、そのほとんどの場合、分散化が犠牲になります。ブロックサイズを大きくし、ブロック生成時間を短縮すればスループットは向上しますが、その一方で各ノードへの負荷も増大し、処理についていける参加者の数が減少する可能性があります。この相反する関係こそが、分散化とパフォーマンスのトレードオフの核心なのです。 速度と容量の両方を確保する一般的な方法の一つは、実行をベースレイヤーからレイヤー2（ブロックチェーン ）に移行させることです。これにより、安全なレイヤー1で決済を行いながら、迅速に確認を行うことが可能になります。
ネットワークの輻輳は、スループットとレイテンシにどのような影響を与えるのでしょうか？
輻輳は、これら2つの指標が衝突する局面です。需要がブロックスペースを上回ると、トランザクションがメンプールに蓄積し、手数料が上昇し、チェーンが依然として最大スループットで処理を行っているにもかかわらず、レイテンシが急上昇しますnear 。言い換えれば、ネットワークは混雑しているものの、個々のトランザクションユーザー に対する処理速度は低下している状態です。 ブロックチェーン 輻輳の原因や、ブロックチェーン 処理速度低下のより広範な理由を理解することで、トラフィックが急増した際に処理が停止することなく、スムーズに性能を低下させるアプリケーションを設計できるようになります。
よくある質問
TPSが高いほど良いのでしょうか？
必ずしもそうとは限りません。高いTPSは、アプリケーションが実際に大量のトランザクションを生成する場合にのみ有効です。決済アプリやインタラクティブな製品の場合、通常は、単純な処理能力よりも、低遅延と迅速なファイナリティの方が重要です。最適化すべき適切な指標は、マーケティング上でどの数値が最も大きく見えるかではなく、ワークロードによって決まります。
レイテンシが低いということは、トランザクションが確定していることを意味するのでしょうか？
いいえ。迅速な確認は、ファイナリティとは異なります。トランザクションはブロックに素早く反映されても、チェーンがファイナリティの閾値に達するまでは取り消される可能性があります。確率的ファイナリティを持つチェーンでは複数の確認を待つ必要がありますが、決定論的チェーンでは1回のコンセンサスラウンドでファイナリティが確定します。詳細な違いについては、ブロックチェーン finality を参照してください。
RPCのレイテンシとブロックチェーン のレイテンシは、どのように異なるのでしょうか？
ブロックチェーン レイテンシとは、ネットワークがトランザクションを承認するのにかかる時間のことであり、一方、レート制限やプロバイダーの応答時間は、アプリが行うすべてのリクエストに対して、インフラストラクチャレベルでの別の遅延をもたらします。RPCレイヤーに過負荷がかかっている場合、チェーンの処理速度が速くても遅く感じられることがあります。そのため、両方のレイヤーが重要となるのです。
レイヤー2ロールアップは、スループットとレイテンシのどちらを改善するのでしょうか？
どちらも当てはまりますが、注意点があります。ロールアップは実効スループットを向上させ、L2上で迅速な確認を可能にしますが、レイヤー1への完全な決済にはより長い時間がかかる場合があります。L2の高速な処理時間とL1の遅い処理時間のどちらが重要なレイテンシとなるかは、アプリケーションにどの程度のセキュリティが求められるかによって異なります。
ブロックチェーン の中で、スループットとレイテンシが最も優れているのはどれですか？
一概に「これ」という正解はありません。何を作るかによって異なります。Solana やその他の高性能チェーンは、純粋なTPSや1秒未満の承認速度で優れていますが、決定論的なファイナリティを持つチェーンは決済が最も速く、Bitcoin は、最大のセキュリティと分散化の両方を追求しています。単一の数字にこだわるのではなく、チェーンの特性とアプリケーションのニーズを照らし合わせて選択してください。
Quicknode が、開発者 が両方の課題を乗り越えるのをどのように支援しているか
Quicknodeのインフラストラクチャは、スループットを重視するワークロードとレイテンシに敏感なワークロードの両方に最適化されています。Core APIは、80以上のチェーンにまたがるグローバルに分散されたノードネットワークを通じて低レイテンシのRPCアクセンを提供し、その応答時間は競合他社よりも2.5倍高速です。これにより、アプリケーションが行うすべてのRPC呼び出しにおいて、インフラストラクチャに起因するレイテンシが直接低減されます。レイテンシが特に重要なチェーン（Solana の400msスロットなど）の場合、Quicknode は Yellowstone gRPCをサポートしており、JSONの代わりにバイナリ形式のProtocol Buffersを使用することで、シリアライゼーションを高速化し、オーバーヘッドを低減します。
スループットを要するワークロードにおいて、Quicknode Streams 基盤となるチェーンのTPSにかかわらず、大容量データの取り込みを処理します。Ethereum を15 TPSでインデックス登録する場合でも、Solana を数千TPSでインデックス登録する場合でも、Streams は完全なブロックデータを宛先に配信し、配信の保証と、最適なスループットを実現するための設定可能なバッチ処理を提供します。専用のClusters は、変動するネットワーク環境下でも予測可能なパフォーマンスを必要とするアプリケーション向けに隔離されたインフラストラクチャを提供し、輻輳によるスループットの急増がデータパイプラインの信頼性 に影響を与えないようにします。
参考資料
