ブロックチェーンの「ゼロダウンタイム」とは？技術や仕組みなどを分かりやすく解説！

大規模システムの可用性向上や運用コスト削減を目指すIT部門責任者やシステムアーキテクトの皆様は、システム停止（ダウンタイム）のリスクを最小限に抑えることに日々尽力されていることでしょう。

従来の集中型システムでは、サーバーやデータベースの障害、あるいは計画メンテナンスによってサービスが停止するリスクが常に存在しました。
これがビジネス機会の損失や運用コストの増大に直結していたのです。

今回、Pacific Meta Magazineでは、ブロックチェーンのゼロダウンタイムについて以下の内容について紹介してます。

• ブロックチェーンがゼロダウンタイムを実現するP2Pネットワークとコンセンサスアルゴリズムの仕組み
• 改ざん不可能なタイムスタンプやノード肥大化対策といった基盤技術
• 金融、サプライチェーン、IoT、公共インフラなど、ゼロダウンタイムが求められる業界での具体的な活用事例
• ブロックチェーンを選定する際の可用性、メンテナンス性、コストに関する社内チェックリスト

ぜひ、最後までご覧ください。

ブロックチェーンでゼロダウンタイムを実現する仕組みとは？

従来の集中型システムでは、単一のサーバーやデータベースがダウンすると、それに依存するサービス全体が停止してしまう「単一障害点（Single Point of Failure）」のリスクを常に抱えています。

システムダウンは、業務停止、顧客満足度低下、そして直接的な収益損失に繋がるため、IT部門にとって最大の懸念事項の一つです。

これに対し、ブロックチェーン技術は分散型ネットワーク上に取引台帳を保持する設計により、この単一障害点を根本から排除します。

極めて高い可用性、すなわちゼロダウンタイムに近い運用を実現します。

P2Pネットワークとノード冗長性

ブロックチェーンの基盤となるのは、ピアツーピア（P2P）ネットワークです。

このネットワークでは、中央サーバーが存在せず、ネットワーク上の多数のノード（参加者）がそれぞれブロックチェーンの完全なコピーを保持します。

そして、相互に直接通信し、取引を検証し合います。
このP2Pネットワークの最大の利点は、極めて高い冗長性にあります。

仮にネットワークの一部がダウンしたり、通信障害が発生したりしても、他の多数のノードが正常に稼働していれば、ネットワーク全体として取引の処理を継続できます。

これにより、従来の集中型システムでは避けられなかった「サーバーが落ちればサービス全体が停止する」という事態を回避します。

システムの連続稼働を可能にするのです。
例えば、ビットコインネットワークは2009年の稼働開始以来、合計ダウン時間はわずか約15時間と報告されています。

2013年以降は実質100%の稼働を維持しているという驚異的な実績を誇っています。
これは、GoogleやAmazonのような大手IT企業のサービス稼働率をも上回る可用性です。
P2Pネットワークの冗長性がゼロダウンタイム運用を可能にしていることを実証しています。

コンセンサスアルゴリズムによる連続可用性

P2Pネットワーク上で多数のノードが分散して台帳を保持するブロックチェーンにおいて、そのデータの一貫性を保ち、正しい取引履歴に合意形成するのがコンセンサスアルゴリズムです。

Proof of Work（PoW）やProof of Stake（PoS）に代表される様々なコンセンサスアルゴリズムが、ネットワーク上のすべてのノードが同じ取引履歴を共有できるよう保証します。

この仕組みにより、仮に一部のノードが不正な取引を記録しようとしたり、矛盾する台帳を作成しようとしたりしても、多数派のノードによって拒否されます。
ネットワーク全体の正当な履歴が守られます。

コンセンサスアルゴリズムが安定して機能している限り、ネットワーク上では新しいブロック（取引記録のまとまり）が継続的に生成され続けます。
サービスが途切れることなく動き続けることが保証されます。

例えば、イーサリアムは2022年にPoWからPoSへの大規模な移行（The Merge）を成功させました。
この間もブロックチェーン自体の停止時間はゼロで完了しました。

これは、コンセンサスアルゴリズムの設計と、事前の周到なテスト、ノード準備期間によって、計画的なアップデートでもダウンタイム無しを達成できることを示しています。

もちろん、ソラナ（Solana）のように、2024年2月にバリデータソフトの不具合で約5時間にわたるネットワーク停止が発生した事例や、悪意ある攻撃者がネットワークの過半数を支配する「51%攻撃」により、一時的に取引承認を妨害したり記録を巻き戻したりできる可能性も理論上は存在します。

しかし、主要なパブリックブロックチェーンでは、多数のノードが地理的・組織的に広範に分散しています。
このような攻撃や大規模なシステム停止リスクは極めて低く抑えられています。

コンセンサスアルゴリズムは、分散環境下で「ブロックチェーンが停止しない」というゼロダウンタイム運用の信頼性を支える、極めて重要な技術要素なのです。

ブロックチェーンのゼロダウンタイムを支える技術とは？

ブロックチェーンがゼロダウンタイム運用を可能にするのは、P2Pネットワークとコンセンサスアルゴリズムだけでなく、さらに奥深い技術的要素によって支えられています。

特に、タイムスタンプによるデータの不変性確保、そして長期的な運用における課題であるノードのデータ肥大化への対策は、システムの安定性と信頼性を維持する上で不可欠な技術要件です。

タイムスタンプとデータ検証プロセス

ブロックチェーンでは、すべての取引データが時系列に沿って「ブロック」にまとめられます。

そして、各ブロックにはタイムスタンプ（日時）が記録されるとともに、その直前のブロック全体のハッシュ値が含まれています。

この仕組みにより、各ブロックは過去のブロックを鎖のように参照し、不整合なく一貫した記録が積み重ねられていきます。

ナカモトサトシのビットコインに関する論文では、この機能が「タイムスタンプサーバー」として表現されています。
全参加者が共有する台帳に定期的にハッシュ付きのタイムスタンプを刻むことで、「誰が、いつ、何をしたか」の履歴を改竄困難な形で残すものとされています。

タイムスタンプ付きのブロックチェーンは、まさに「事実上改竄不可能な時系列台帳」となります。

各ブロックが過去の全履歴を含むハッシュを持つため、もし過去のどこか一箇所でもデータを改変しようとすれば、その後のすべてのブロックのハッシュ値が変化します。

チェーン全体の辻褄が合わなくなり、他のノードによって即座に検出されます。
この不可逆な取引記録のおかげで、たとえ一部のノードが悪意を持って不正なデータを書き込もうとしても、ネットワーク内の大多数のノードによってその試みは拒否されます。

ネットワーク全体の正当な履歴が保護されます。
つまり、タイムスタンプ技術は、ブロックチェーンのゼロダウンタイム運用を支える「常時一貫性のあるデータベース」を実現する上で、極めて重要な要素なのです。

ノード肥大化対策とデータ保持戦略

ブロックチェーンの長期運用における大きな課題の一つが、ノードのデータ肥大化（ステートの肥大化）です。

ネットワークが長期間稼働し、取引量が増えるほど、各フルノードが保持する台帳データが膨大になります。
新規ノードの同期に時間がかかったり、既存ノードの動作速度が徐々に低下したりする問題が発生します。

このステート肥大化は、放置するとブロック生成や処理の遅延を招きます。
ネットワーク全体のパフォーマンス劣化や負荷増大につながり、実質的なダウンタイムを引き起こしかねません。

そこで、各ブロックチェーンプロジェクトは、ノード肥大化を抑制し、持続可能な運用を可能にするための技術を開発しています。

その代表例が、データプリューニング（Pruning）です。

これは、一定期間より古いブロックや、もはや参照されない未使用の状態データをノードから削除し、必要に応じて後から復元できるようにすることで、各ノードのデータ保持量を限定する手法です。

特にProof of Stake（PoS）型のチェーンでは、最終合意（Finality）と呼ばれる仕組みを活用し、ある時点より前のブロックを「巻き戻せない確定状態」として扱います。
その履歴データを通常ノードから削除する設計が一般的です。

これにより、ノードのストレージ負荷を大幅に削減しつつ、必要であればブロック探索サービス（エクスプローラー）など、第三者が保持するデータから過去履歴を検証できる状態を維持します。

実際のブロックチェーンでも、肥大化対策は進んでいます。

例えばStellarは、使われていない古い状態データをアーカイブするState Archivalという機構を採用し、現行ノードの負担を軽減する設計を発表しています。

また、Flowブロックチェーンでも2025年にデータベースを改良し、自動プリューニングで不要データを定期的に削除する機能を実装しました。
これにより、ノードの長期運用における手動メンテナンスが不要となり、ある実験では状態データのディスク使用量を8%削減したと報告されています。

このように、各チェーンは「ゼロダウンタイムでも性能が劣化しない」持続可能な基盤を目指します。
ノード肥大化問題への対処を継続的に進めています。

さらに、ブロックチェーンのアップグレード（ハードフォーク等）もゼロダウンタイム実現には重要な側面です。

従来の集中型システムでは、バージョンアップ時にサービス停止が伴うことがありますが、ブロックチェーンではネットワーク全体が一斉停止することは避けなければなりません。

近年の例では、イーサリアムが2022年に大型アップグレード「The Merge（マージ）」を実施しました。
ブロックチェーン自体の停止時間はゼロで完了しています。

これは、事前に周到なテストとノードの準備期間を設け、旧バージョンと新バージョンの切り替えをブロック高で制御することで実現されました。

アップグレード期間中もユーザーは普段どおり取引でき、後から振り返っても「止まらなかった」ネットワークとして評価されています。

このように成熟したブロックチェーンコミュニティでは、計画的なアップデートでもダウンタイム無しを達成できる運用知見が蓄積されています。
これがゼロダウンタイム運用を可能にする重要な技術的要素となっています。

ブロックチェーンのゼロダウンタイムと相性が良い業界は？

ブロックチェーンが提供する高い可用性、すなわちゼロダウンタイムに近い無停止運用は、多くの業界で従来のシステムが抱える制約を打破します。
革新的なサービス提供を可能にする可能性を秘めています。

特に、以下の業界はゼロダウンタイムの要件が非常に高く、ブロックチェーンとの相性が抜群です。

金融業界でのリアルタイム決済

金融取引や決済インフラは、グローバルに24時間365日の常時稼働が求められるミッションクリティカルな領域です。

ブロックチェーンを活用することで、銀行のバッチ処理や営業時間といった従来の制約に縛られません。
国境を越えて常時稼働する決済ネットワークを構築できます。

実際に、ビットコインなどの仮想通貨市場は土日祝日を含め年中無休で取引可能です。
この高い稼働率が金融市場インフラとしてのポテンシャルを示しています。

中央銀行デジタル通貨（CBDC）の議論でも、「24時間利用可能で銀行営業時間に制約されない」点がブロックチェーン技術の大きな利点として強調されています。

大手金融機関もブロックチェーン基盤の送金ネットワークを試験導入しています。
これにより従来システムのメンテナンス時間や障害対応コストの削減が期待されています。

サプライチェーン管理の継続可視化

複数企業や国境をまたぐ複雑なサプライチェーン管理においては、情報共有システムのダウンが即座に業務停止に直結します。

ブロックチェーンを活用すれば、製品の流通情報をすべての関係者がリアルタイムに共有できます。
しかも単一企業のシステム障害によってデータが失われることもありません。

例えば、食品のサプライチェーン管理にイーサリアム系ブロックチェーンを試験導入し、生産履歴の改ざん耐性確保に成功した日本の商社の事例があります。

このような仕組みでは、サプライチェーン内のどこか一社のサーバーがダウンしても、他のノードが履歴を保持します。
物流情報システム全体としての連続稼働性が確保されます。

これにより、荷主、運送業者、受取人など複数主体間でのデータ不整合や紛争が減ります。
商品のトレーサビリティ向上や在庫最適化といった派生効果も期待できます。

IoTデバイス連携の常時接続

製造業やスマートシティで急速に普及するIoTデバイスから収集される膨大なデータは、常時接続と高い可用性が求められます。

従来は中央集中型のサーバーがIoTハブとなっていましたが、ブロックチェーンを用いることで、デバイス同士が直接データを書き込めるようになります。
中央サーバーの故障によって全IoTネットワークが停止するリスクを低減できます。

「ブロックチェーンの分散台帳によりシステム全体の故障リスクを下げ、IoTネットワークを強靭化できる」とされており、例えばスマートグリッドでは、ブロックチェーン上で各家庭や発電設備がピアツーピアに取引する実験も行われています。

これにより、一部の発電所や通信がダウンしても他の経路で電力取引を維持するなど、自己復旧性の高いインフラを目指す取り組みが進んでいます。

公共インフラの耐障害性強化

政府のITシステムや水道、電力、交通といった公共インフラは、国民生活に直結するため、ゼロダウンタイムが理想的です。

ブロックチェーンは、政府データの堅牢な分散管理に適しており、例えば土地台帳や法人登記情報をブロックチェーンに載せれば、庁舎のサーバーにトラブルが発生したり、災害が起きたりした場合でも、住民が継続してサービスを利用可能となります。

「ブロックチェーン政府モデル」では、単一の役所サーバーに依存せず、国民や企業が共同で台帳を保全します。
一箇所の障害で行政サービスが全停止するといった事態を回避できます。

実際、エストニアのような先進的な電子政府では、ブロックチェーン技術で公的データの改竄検知や高可用なストレージを実装しています。
自治体間のシステム連携停滞や不正改変リスクを劇的に減らしています。

公共セクターにおいても、ブロックチェーンの透明性や監査容易性と相まって、高信頼なサービス持続が期待されています。

ゼロダウンタイムを実現するブロックチェーンの選定ポイント

ブロックチェーン技術を活用してゼロダウンタイムを目指す場合、どのブロックチェーンプラットフォームや構成を採用するかが、プロジェクトの成否を大きく左右します。

導入を検討するIT部門責任者やシステムアーキテクトの皆様は、以下の主要な選定ポイントを社内で比較検討する際のチェックリストとしてご活用ください。

可用性とノード分散性

システムの「止まらない」特性を評価する上で、まず注目すべきは各ブロックチェーンの稼働実績（アップタイム）や信頼性です。

パブリックチェーンの場合、過去に大規模なネットワーク停止や重大なセキュリティ事故が発生していないか、その回復に要した時間やコミュニティの対応力を確認しましょう。

一般的に、稼働年数が長く、多数のノードが地理的・組織的に分散している成熟したブロックチェーンほど、信頼性の実績が高い傾向にあります。

また、採用されているコンセンサスアルゴリズムの堅牢性（例：ネットワークの過半数が不正を働かない限り安全が保たれるか、特定のノード障害に対する耐性、取引の最終確定までの時間など）も可用性に直結するため、ホワイトペーパーや技術資料で深く理解することが重要です。

自社のユースケースに応じて、完全に分散されたパブリックチェーンで高い可用性を追求するのか、あるいは許可型のコンソーシアムチェーンでガバナンスを効かせつつ、高可用なクラスター構成で補完するのか、分散性と可用性のトレードオフを慎重に検討する必要があります。

メンテナンス手順とエコシステム成熟度

ゼロダウンタイム運用を継続するには、日々の運用や将来的なアップグレード時にシステムを止めない工夫が不可欠です。

ブロックチェーンプラットフォームごとにノード運用のしやすさや、アップグレード（ハードフォーク等）の手順が異なります。

選定時には、ノードソフトウェアの更新頻度や、ハードフォークが計画的に実施され、旧バージョンと新バージョンの切り替えがスムーズに行えるか（例：イーサリアムのThe Mergeのようにブロックチェーン自体の停止時間ゼロで完了するか）を確認しましょう。

理想的には、ローリングアップグレードが可能な設計、つまり各ノードを順次更新してもネットワーク全体は可用性を維持できる仕組みを持つチェーンが望ましいです。

また、ノードのリソース要件（CPU、メモリ、ストレージ）も運用コストに直結します。

前述のノード肥大化対策（自動プリューニング機能など）が充実しており、ノードのデータ保持量が抑制されるプラットフォームは、長期運用におけるメンテナンス負荷とコストを大幅に下げてくれます。

社内にブロックチェーン運用の専門知識が不足している場合は、各クラウドベンダーが提供するマネージドブロックチェーンサービス（ノード運用代行サービス）の活用も視野に入れることで、高い可用性を維持しつつ運用負荷を軽減できる可能性があります。

エコシステムの成熟度も重要な選定基準です。

開発ドキュメントやライブラリ、ツール類が豊富か、技術コミュニティが活発か、定期的な更新やパッチ提供が継続的に行われているかを確認しましょう。

エコシステムが成熟しているプラットフォームほど、問題発生時の情報共有や解決策の提供が迅速であり、結果的にダウンタイムを短縮できる傾向があります。

コストとスケーラビリティ

ブロックチェーン導入におけるTCO（総所有コスト）も重要な検討事項です。

パブリックブロックチェーンでは、トランザクションごとにガス代などの手数料が発生します。

この料金体系が安定しているか、あるいは需要増大時に手数料が高騰しない仕組み（例：EIP-1559後のイーサリアム）になっているかを確認しましょう。

頻繁な小額取引を伴うユースケースでは、PolygonやBNB Chain、Avalanche C-Chain、あるいはL2（Arbitrum、Optimismなど）のように、取引コストが極めて低く抑えられているチェーンが適しています。

手数料が高騰してユーザー取引が滞れば、それは実質的なサービス停止と同じ状況を生み出すため、コスト面のリスクヘッジはゼロダウンタイム運用において不可欠です。

また、ブロックチェーンのスループット（TPS: 秒間取引数）やレイテンシも要確認です。

処理性能が不足すると、トランザクションが滞留し、これも一種のダウン状態（ユーザーから見れば使えない状態）を招きます。

特に高可用性が求められるシステムでは、性能劣化も許容されないため、必要な性能要件を確実に満たすチェーンや、スケーリングソリューション（レイヤー2など）を組み合わせることを検討してください。

これらの観点を総合的に評価し、自社のビジネスモデルに最適なブロックチェーン基盤を選定することで、「止まらないITインフラ」への道が開かれます。

ブロックチェーンゼロダウンタイムに関するよくある質問

ブロックチェーンのゼロダウンタイムに関して、よくある質問とその回答をまとめました。

ブロックチェーンは本当に停止しないの？

主要なパブリックブロックチェーンは、その分散型P2Pネットワークと堅牢なコンセンサスアルゴリズムにより、極めて高い稼働率を誇ります。

システム全体が停止する可能性は非常に低いです。
例えばビットコインは実質100%の稼働を維持しています。

しかし、全く停止しないわけではありません。
まれにバリデータソフトウェアの不具合（例：Solanaで発生した約5時間のネットワーク停止）や、理論的な「51%攻撃」といったリスクは存在します。

ですが、これらのリスクは大規模な分散ネットワークを持つ主要チェーンにおいては、現実的には極めて低い確率でしか発生しません。

メンテナンスはどう行うの？

ブロックチェーンのメンテナンスは、従来のシステムのように全体を停止させて行うことは稀です。

多くの場合、ローリングアップグレード（各ノードを順次更新し、ネットワーク全体は稼働を維持）や、計画的なハードフォーク（新旧バージョン間の切り替えをブロック高で制御し、サービスを止めない）によって行われます。

イーサリアムのThe Mergeは、ブロックチェーン自体を停止させることなく完了した大規模アップグレードの成功事例です。

また、ノードのデータ肥大化対策として、Flowブロックチェーンのように自動プリューニング機能を実装する例もあり、運用中の手動メンテナンス負荷を軽減しています。

ノード肥大化で性能劣化は起きない？

ブロックチェーンのデータは時間とともに肥大化し、これがノードの同期や動作速度に影響を与える可能性があります。

しかし、多くのブロックチェーンプロジェクトは、データプリューニング（古いデータの削除）、State Archival（未使用状態のアーカイブ化、Stellar）、ステートレント（データ利用料）といった技術を導入しています。
ノードのストレージ負荷を軽減し、パフォーマンス劣化を抑制する対策を進めています。

これにより、長期的な運用でも安定した性能を維持することが目指されています。

巻き戻し（リオーガニゼーション）は発生する？

ブロックチェーンでは、一時的に異なるチェーンが並行して生成され、後から正しいチェーンに切り替わる「巻き戻し（リオーガニゼーション）」がごくまれに発生することがあります。

これはネットワーク遅延などで一時的にフォーク（分岐）が発生した場合に起こりえます。

しかし、主要なブロックチェーンではコンセンサスアルゴリズムと高い分散性により、深い巻き戻しや意図的な不正な巻き戻し（51%攻撃など）は極めて困難です。
発生しても通常はごく短期間かつ小規模なものです。

どの業界に適している？

ブロックチェーンのゼロダウンタイム特性は、24時間365日の連続稼働や、高いデータ信頼性・改竄耐性が求められる業界に特に適しています。

具体的には、金融業界（リアルタイム決済、証券取引）、サプライチェーン・物流（トレーサビリティ、継続可視化）、IoT・インフラ監視（常時接続、自己復旧性）、そして公共サービス・行政（公的データの堅牢な管理）などが挙げられます。

ブロックチェーンのゼロダウンタイムについてまとめ

今回、Pacific Meta Magazineでは、ブロックチェーン ゼロダウンタイムについて以下の内容について紹介してきました。

• ブロックチェーンは、P2Pネットワークによるノード冗長性とコンセンサスアルゴリズムによって、単一障害点を排除し、極めて高い可用性を実現します。
• タイムスタンプによるデータの不変性保証や、ノード肥大化対策、そして計画的なアップグレード手順によって、システムが停止しない運用を支える技術的基盤が確立されています。
• 金融、サプライチェーン、IoT、公共インフラといった、システムの継続稼働が必須となる業界で、ブロックチェーンのゼロダウンタイム特性は大きな価値を発揮します。
• ブロックチェーンを選定する際には、稼働実績、ノードの分散性、メンテナンス手順、コスト、そしてエコシステムの成熟度を総合的に評価することが重要です。

ブロックチェーン技術は、従来のITシステムが抱えるダウンタイムや運用コストの課題に対し、根本的な解決策を提示しうる革新的なアプローチです。

システムの可用性向上と信頼性確保を目指すIT部門責任者やシステムアーキテクトの皆様にとって、ブロックチェーンの導入は、まさに「止まらないITインフラ」を実現するための現実的な選択肢となりつつあります。

本記事で得た知見を参考に、ぜひ貴社のビジネスにおけるブロックチェーン導入の可能性を検討してみてください。
さらに詳細な情報や個別のご相談が必要な場合は、Web3専門家への問い合わせもご検討ください。

最後までご覧いただき、ありがとうございました。