オンチェーン市場の未来を切り拓くために不可欠な要素：予測可能性の役割

ブロックチェーンは、既存の金融インフラと競合できる十分な処理能力を備えていると、今や確信をもって主張できる段階に達しました。現在の本番環境では、1秒あたり数万件のトランザクションを処理でき、今後さらに桁違いの性能向上が見込まれています。

しかし、単なるスループットだけでなく、金融アプリケーションには予測可能性が不可欠です。トランザクションが送信された際——それが取引、オークションの入札、オプションの行使であっても——そのトランザクションがいつブロックチェーンに記録されるかが確実に保証されなければ、金融システムは正常に機能しません。もしトランザクションが（悪意ある場合も偶発的な場合も含めて）予測不能な遅延に直面すれば、多くのアプリケーションが利用不可能になります。オンチェーン金融アプリケーションが競争力を持つためには、ネットワークに有効なトランザクションが提出された際、できる限り早くブロックに記録されるという短期的なインクルージョン保証が必要です。

例えば、オンチェーンのオーダーブックを考えてみましょう。効率的なオーダーブックでは、マーケットメイカーが継続的に流動性を提供し、資産の買い・売り注文を維持する必要があります。マーケットメイカーの主な課題は、買値と売値のスプレッド（差）をできる限り狭く保ちつつ、市場全体の価格から逸脱することで不利な取引（アドバースセレクション）を避けることです。そのため、マーケットメイカーは常に注文内容を世界の状況に合わせて更新し続けなければなりません。たとえば、米連邦準備制度理事会（FRB）の発表によって資産価格が急騰した場合、マーケットメイカーは即座に注文価格を新しい価格に更新する必要があります。このとき、注文更新のためのトランザクションが即座に記録されなければ、マーケットメイカーはアービトラージャーに古い価格で注文を執行され、損失を被ります。結果として、マーケットメイカーはこうしたリスクを回避するためにスプレッドを広げざるを得ず、オンチェーン取引所の競争力が低下します。

予測可能なトランザクションの記録こそが、マーケットメイカーにオフチェーンイベントへの迅速な対応力とオンチェーン市場の効率維持を強く保証するものです。

現状と必要なもの

現在のチェーンが提供するのは、「最終的には記録される」という堅牢な保証のみであり、その時間幅は数秒単位です。これらの保証は決済などには十分ですが、市場参加者がリアルタイムで情報に反応する必要がある多くの金融アプリケーションには不十分です。先述のオーダーブックの例でいえば、マーケットメイカーにとって「数秒以内に記録される」という保証は、アービトラージャーのトランザクションが先にブロックに記録されてしまう場合には無意味です。強力なインクルージョン保証がなければ、マーケットメイカーはアドバースセレクションのリスク増加を考慮してスプレッドを広げ、利用者にとって不利な価格を提示せざるを得ません。その結果、オンチェーン取引の魅力が、より強力な保証を持つ他の取引所に比べて低下します。

ブロックチェーンが資本市場の近代化インフラとして本当に機能するためには、オーダーブックのような高付加価値アプリケーションが十分に活躍できるよう、こうした課題を解決する必要があります。

予測可能性の実現が難しい理由

既存チェーンのインクルージョン保証を強化してこうしたユースケースに対応するのは困難です。現在の一部プロトコルは、任意の時点でトランザクションの記録を決定できる1つのノード（「リーダー」）に依存しています。これは高性能チェーンのエンジニアリング課題を単純化しますが、同時にリーダーが経済的なボトルネックとなり、価値を抽出できる状況を生み出します。一般的に、リーダーに選出されている間、そのノードはブロックに含めるトランザクションを完全にコントロールできます。

金融取引を扱うチェーンでは、リーダーは特権的な立場にあります。このリーダーが特定のトランザクションを記録しないと決めた場合、そのトランザクションが記録される唯一の手段は、次のリーダーがそのトランザクションを記録するまで待つことです。パーミッションレスネットワークでは、リーダーは価値抽出（一般にMEVと呼ばれる）を行うインセンティブがあります。MEVはAMM取引のサンドイッチなどよりもはるかに広範な問題です。リーダーがトランザクションの記録をわずか10ミリ秒遅らせるだけでも、大きな利益を得てアプリケーションの効率性を損なう場合があります。特定のトレーダーの取引だけを優先するオーダーブックは、他の参加者にとって極めて不公平です。最悪の場合、リーダーが敵対的すぎてトレーダーがプラットフォームから離れてしまうこともあります。

例えば、利上げが発表され、ETHの価格が即座に5%下落したとします。オーダーブック上の全マーケットメイカーが、既存注文のキャンセルと新価格での新規注文を急いで出します。同時に、全アービトラージャーは古い注文価格でETHを売る注文を提出します。このオーダーブックが単一リーダーのプロトコル上で運営されている場合、リーダーは極めて強力な権限を持ちます。リーダーはマーケットメイカーのキャンセル注文をすべて検閲し、アービトラージャーに大きな利益をもたらすこともできます。あるいは、キャンセル注文を完全に検閲せずとも、アービトラージャーのトランザクションが記録されるまでキャンセルを遅延させることも可能です。さらに、リーダー自身がアービトラージ取引を直接挿入して価格差を最大限に活用することもできます。

二つの要請：検閲耐性と秘匿性の必要性

このようなリーダーの優位性があることで、マーケットメイカーは積極的な参加が経済的に見合わなくなります。価格変動があるたびに損失を被るリスクがあるためです。この問題は、リーダーが二つの重要な点で過度に特権的であることに起因します。1) リーダーは他者のトランザクションを検閲できる、2) リーダーは他者のトランザクション内容を見て自分のトランザクションを調整できる。このどちらも、壊滅的な結果をもたらします。

例

この問題を次の例で正確に説明できます。2人の入札者（AliceとBob）がいるオークションを考えます。Bobはそのブロックのリーダーでもあります。（入札者が2人だけなのは説明のためであり、入札者数が増えても理屈は同じです。）

このオークションは、ブロック生成にかかる期間（例えばt=0からt=1まで）の間、入札を受け付けます。Aliceは時刻tAに入札bAを、BobはtB > tAで入札bBを提出します。Bobはブロックのリーダーであるため、常に最後に動くことができます。AliceとBobは、資産価格の真実値を継続的に参照できます（例：中央集権型取引所のミッドポイント価格）。時刻tにおけるこの価格をptとします。時刻tでは、t=1（オークション終了時）の資産価格の期待値は常にptと仮定します。つまり、任意の時点で、AliceもBobもオークション終了時の価格は現在見ている価格と同じだと予想しています。オークションのルールは単純で、AliceとBobのうち高い入札額を提示した方が落札し、その額を支払います。

検閲耐性の必要性

ここで、Bobがリーダーの立場を利用できる場合を考えます。BobがAliceの入札を検閲できれば、オークションは成立しません。Bobはごく少額で入札し、他の入札がなければ必ず落札できるため、オークションの収益はほぼゼロになります。

秘匿性の必要性

より複雑なのは、BobがAliceの入札を検閲できなくても、自分の入札前にAliceの入札内容を見られる場合です。この場合、Bobは簡単な戦略を取ります。自分が入札する際に、ptB > bAであればbAよりわずかに高い額で入札し、そうでなければ入札しません。この戦略を取ることで、Aliceは常に不利な立場に置かれます。Aliceが落札するのは、価格変動によって自分の入札額が資産の期待値より高くなった場合だけです。Aliceが落札するたびに損失を被るため、最終的に参加しない方が得策となります。競争相手がいなくなれば、Bobは再びごく少額で入札し、オークションの収益は実質ゼロになります。

ここで重要なのは、このオークションにどれだけ時間がかかろうと関係ないという点です。BobがAliceの入札を検閲できるか、自分の入札前にAliceの入札内容を見られるか、どちらか一方でも可能であればオークションは失敗に終わります。

この例の原理は、現物取引、パーペチュアル、デリバティブ取引所など、高頻度で資産が取引されるあらゆる場面に当てはまります。この例のBobのような権限を持つリーダーがいる場合、市場は完全に崩壊する可能性があります。こうしたユースケースに対応するオンチェーンプロダクトが実現可能であるためには、リーダーにこれらの権限を与えてはなりません。

これらの問題は現実にどう発生しているのか

上記の話は、パーミッションレスな単一リーダープロトコル上のオンチェーントレーディングにとって厳しい現実を示しています。しかし実際には、多くの単一リーダープロトコル上でも分散型取引所（DEX）の取引高は堅調に推移しています。それはなぜでしょうか。

現実には、以下2つの要素が上記の問題を相殺しています。

1. リーダー自身が基盤チェーンの成功に多大な利害関係を持っているため、経済的権限を完全には行使していないこと
2. アプリケーション側が、これらの問題に対する脆弱性を下げるための回避策を実装していること

この2点によって分散型金融（DeFi）はこれまで機能してきましたが、オンチェーン市場が本当にオフチェーン市場と競争するには十分ではありません。

経済活動が活発なチェーンでリーダーになるには多額のステーキングが必要です。つまり、リーダー自身が大量のステークを保有しているか、他のトークン保有者からステークの委任を受けるだけの評判を持っている必要があります。いずれにせよ、大規模ノード運営者は一般に公知の存在であり、評判リスクを抱えています。さらに、ステーク自体がチェーンの成功に対する経済的インセンティブとなっています。このため、これまでリーダーが市場支配力を完全に行使する事例はほとんど見られませんでした——しかし、これは問題が存在しないことを意味しません。

第一に、ノード運営者の善意や長期的インセンティブへの期待に依存するのは、金融の未来を担う基盤としては堅牢ではありません。オンチェーン金融活動の規模が拡大するにつれて、リーダーの潜在的利益も増大します。この潜在利益が大きくなるほど、リーダーの行動を社会的圧力で抑制するのは困難になります。

第二に、リーダーが市場支配力を行使できる範囲は、無害なものから市場崩壊に至るものまでスペクトラム状に広がっています。ノード運営者がより高い利益を求めて一方的に行動すれば、他の運営者もすぐに追随します。個々のノードの行動は小さく見えても、全体が変化すればその影響は明白です。

この現象の最たる例は、「タイミングゲーム」です。リーダーがプロトコル上有効な範囲でできるだけ遅くブロックを公開し、高い報酬を得ようとする行為です。これによりブロック生成間隔が長くなったり、リーダーが過度に強欲になるとブロックがスキップされたりします。こうした戦略の収益性は広く知られていましたが、リーダーはチェーンの良き管理者であることを理由に実行を控えていました。しかしこれは脆弱な社会的均衡にすぎません。報酬目的でこうした戦略を実行するノード運営者が1人でも現れ、何のペナルティも受けなければ、他の運営者もすぐに追随します。タイミングゲームは、リーダーが市場支配力を完全に行使せずとも利益を増やせる一例に過ぎません。他にも多くの手段でリーダーはアプリケーションの犠牲のもと報酬を増やすことができます。個々の手段はアプリケーション側で対処可能でも、最終的にオンチェーン利用コストがメリットを上回る転換点が訪れます。

もう一つDeFiを支えてきた要素は、アプリケーションが重要なロジックをオフチェーンで実行し、結果だけをオンチェーンに投稿していることです。例えば、迅速なオークションが必要なプロトコルは、その処理をオフチェーンで行います。多くのアプリケーションは、敵対的リーダー問題を回避するため、許可制ノードのセットで必要なメカニズムを実行しています。たとえばUniswapXはEthereumメインネット上でのダッチオークションをオフチェーンで行い、Cowswapも同様にバッチオークションをオフチェーンで実施しています。これはアプリケーション側には有効ですが、ベースレイヤーとオンチェーン構築の価値提案を不安定にします。アプリケーションの実行ロジックがすべてオフチェーンにある世界では、ベースレイヤーは単なる決済用途に限定されます。DeFi最大の強みの一つはコンポーザビリティですが、すべての実行がオフチェーンで行われれば、アプリケーションは本質的に孤立した環境でしか動作できません。オフチェーン実行に依存することで、アプリケーションの信頼モデルにも新たな前提が加わります。基盤チェーンの稼働だけでなく、オフチェーンインフラも稼働していなければアプリは機能しません。

予測可能性を実現するには

こうした課題を解決するには、プロトコルが満たすべき2つの特性が必要です：一貫したトランザクション記録と順序付けルール、そして確定前のトランザクションプライバシー（詳細な定義や議論はhttps://arxiv.org/abs/2509.23984 の定義9および11を参照）。

要請 #1: 検閲耐性

最初の特性は短期的な検閲耐性で表現できます。すなわち、プロトコルが短期的検閲耐性を持つとは、任意の正直なノードに届いたトランザクションは、必ず次のブロックに記録されることを保証するものです。

短期的検閲耐性：任意の有効なトランザクションが、任意の正直なノードに時間内に届いた場合、必ず次のブロックに記録される。

より厳密には、プロトコルが固定クロックで動作し、例えば100ミリ秒ごとにブロックが生成されると仮定します。このとき、トランザクションがt=250msに正直なノードに届けば、t=300msのブロックに記録されることを保証したいのです。攻撃者が、知り得たトランザクションだけを選択的に記録し、他を除外する裁量を持ってはなりません。この定義の趣旨は、ユーザーやアプリケーションが、どのタイミングでも極めて確実にトランザクションをブロックチェーンに記録できる手段を持つべきだということです。単一ノードがパケットをドロップするだけで（悪意でも運用上の問題でも）、トランザクションが記録されないのは許容されません。

この定義は、トランザクションが正直なノードに到達すれば記録されることを要求しますが、実際にはこれを完全に実現するコストが高すぎる場合もあります。重要なのは、プロトコルが堅牢で、オンチェーンへの入口が極めて予測可能かつ単純明快に動作することです。パーミッションレスな単一リーダープロトコルはこの特性を明らかに満たしません。単一リーダーがビザンチンであれば、他にトランザクションを記録する手段がないからです。しかし、4つのノードが各スロットでトランザクション記録を保証できるだけでも、ユーザーやアプリケーションがトランザクションを記録する選択肢は大きく広がります。アプリケーションが存分に機能できるプロトコルのために、多少のパフォーマンスを犠牲にする価値はあります。堅牢性とパフォーマンスの最適なトレードオフを見つける作業は残されていますが、既存プロトコルの保証だけでは不十分です。

プロトコルが記録保証を持てば、順序付けもほぼ自動的に付随します。プロトコルは、任意の決定的な順序付けルールを採用して一貫した順序付けを保証できます。最も単純なのは優先手数料順に並べることや、アプリケーションごとに状態に応じて順序付けを柔軟に決定できるようにすることです。最適な順序付け方法は現在も研究が進行中ですが、いずれにせよ、順序付けルールが意味を持つのは、順序付け対象のトランザクションが確実に記録される場合だけです。

要請 #2: 秘匿性

短期的検閲耐性の次に重要なのは、プロトコルが「秘匿性」と呼ぶプライバシーを提供することです。

秘匿性：トランザクションが確定されるまで、そのトランザクションを受け取ったノード以外は、誰もトランザクション内容を知ることができない。

秘匿性を持つプロトコルは、ノードが自分に提出されたトランザクションは平文で見られるものの、他のノードやプロトコル全体は合意形成と最終的な順序決定が終わるまで内容を知ることができません。例えば、プロトコルがタイムロック暗号を利用して、ブロックの内容全体を一定時刻まで秘匿したり、しきい値暗号を使って委員会がブロックの不可逆的な確定を認めた時点で復号したりすることが考えられます。

つまり、ノードは自分に提出されたトランザクションの情報を悪用できる可能性がありますが、プロトコル全体としては、合意形成が終わるまで内容が分かりません。ネットワーク全体にトランザクション情報が開示される時点では、すでにトランザクションの順序が確定しているため、他のノードがフロントランすることはできません。この定義が有効であるためには、1つのスロット内で複数のノードがトランザクションを記録できる必要があります。

なぜ「トランザクションが確定するまでユーザー本人以外は何も知らない」（例：暗号化されたメンプール）という強力な定義を採用しないかというと、プロトコルにはスパムトランザクションをフィルタリングする工程が必要だからです。トランザクション内容がネットワーク全体に完全に秘匿されている場合、ネットワークは無効なトランザクションと有効なトランザクションを区別できません。唯一の回避策は、トランザクションごとに手数料支払者アドレスなど一部メタデータを非秘匿で送信し、有効性に関係なく手数料が発生するようにすることですが、このメタデータから攻撃者が十分な情報を得る可能性があります。したがって、単一ノードがトランザクション内容を完全に把握し、他のノードは一切知らない構造が望ましいと考えます。ただし、この特性が有効であるためには、ユーザーが毎スロット少なくとも1つの正直なノードをトランザクション記録のエントリーポイントとして利用できる必要があります。

短期的検閲耐性と秘匿性の両方を備えたプロトコルこそが、金融アプリケーションの理想的な基盤となります。先ほどのオンチェーンオークションの例に戻れば、この2つの特性がBobによる市場崩壊のリスクを直接解消します。BobはAliceの入札を検閲もできず、自分の入札前にAliceの入札内容を利用することもできません（詳細はこのプレプリントを参照）。

短期的検閲耐性があれば、取引やオークション入札など、誰がどんなトランザクションを提出しても即座に記録されることが保証されます。マーケットメイカーは注文を変更でき、入札者はすぐに入札でき、清算も効率的に実行できます。ユーザーは自分の行動が即時に反映されることを確信できます。これによって、次世代の低遅延・リアルタイム金融アプリケーションが完全にオンチェーンで構築可能になります。ブロックチェーンが既存の金融インフラと本当に競争し、さらにはその性能を超えるためには、単なるスループット向上以上の課題解決が必要です。

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