技術要約：すべてのリード（読み取り）がコンフリクトではない：SuiブロックチェーンにおけるWrite-Only分析

問題提起

Suiブロックチェーンは、並列トランザクション実行を可能にするためにオブジェクト中心のデータモデルを採用しており、理論的には、互いに素な状態集合に触れるトランザクション同士を並行して実行できる。しかし、実際のパフォーマンスはワークロードのコンテンション（競合）によって制限される。Biton & Friedman [7] によるSuiの先行する経験的分析は、アカウントベースのブロックチェーン（例：Ethereum）から継承された「Read+Write（R+W）」コンフリクトグラフモデルに依存していた。R+Wモデルでは、2つのトランザクションが同じオブジェクトにアクセスし、かつ少なくとも一方がそれを変更する場合に、コンフリクトのエッジが存在すると定義される。

著者らは、R+WモデルはSuiの実行セマンティクスと根本的に乖離していると主張している。なぜなら、Suiのエンジンは「可変な共有アクセス（mutable shared access）」に対してのみ直列化を行うためであり（共有リードには直列化されない）、R+Wモデルは「偽の（spurious）エッジ」を導入してしまうからである。主要な例としてシステムクロック（オブジェクト 0x6）が挙げられる。R+Wモデルでは、タイムスタンプのためにクロックを読み取るすべてのユーザー・トランザクションが、クロックを書き込むシステム・トランザクションとの間にコンフリクト・エッジを作成する。これはコンテンション指標を人工的に膨張させ、実際には存在しない深刻な逐次的なボトルネックを示唆する「ハブ・アンド・スポーク」型のトポロジーを生み出す。その結果、R+Wはコンテンションの上限を提示することになるが、それは逐次的な依存関係を大幅に過大評価し、達成可能な並列性を過小評価することになる。

メソドロジー

これらの限界に対処するため、著者らは2025年末までのSuiメインネット・データに対して、補完的な**「Write-only（W-only）」**コンフリクトモデルを提案し、適用する。

データ取得と処理

• データセット: カスタムのRust/Dieselインデクサーを用いて、Suiメインネットのチェックポイントからトランザクション・データを収集した。著者らは、代表的な長期データセットを作成するために、毎日のチェックポイントを決定論的に3,455個ごとにサンプリングした（Mysticetiアップグレード後は1日あたり約100個）。
• グラフ構築: 各チェックポイントにおいて、ノードがトランザクションを表し、エッジがコンフリクトを表す無向コンフリクトグラフを構築した。
  • R+Wモデル: $write(T_1) \cap (read(T_2) \cup write(T_2)) \neq \emptyset$ である場合にエッジが存在する。
  • W-onlyモデル: エッジは $write(T_1) \cap write(T_2) \neq \emptyset$ の場合にのみ存在する。
• 指標: 以前のEthereum研究 [8, 15] から適応させた標準的なグラフ指標を用いる：
  • 密度（Density）、アソーティビティ（Assortativity）、クリーク数（Clique Number）、最大連結成分（LCC）。
  • LSP/$\chi$ 比: 最長単純パス（LSP）と彩色数（$\chi$）の比。これは達成可能な並列性の境界を定める（LSPは逐次的連鎖の下限であり、$\chi$ は理論的な最小ラウンド数である）。
  • ガス加重分析（Gas-Weighted Analysis）: 計算コストを考慮するため、並列性のポテンシャルはガス使用量によっても重み付けされる。これにより、多くの安価なトランザクションと、少数の高価なトランザクションを区別する。

分析手法

1. Union-Findによるグルーピング: オブジェクトを書き込みの共起性に基づいてグループ化し、特定のアプリケーション・エコシステム（例：DeepBook）を広範なネットワークから分離する。
2. 経済的マッピング: バランスの変化を歴史的なCoinMarketCap価格に紐付け、逐次的パスと並列パスを通じて流れるUSD換算の価値を定量化する。
3. 反事実的プローブ（Counterfactual Probes）: 特定のコンフリクト・エッジ（例：DeepBookエコシステム内）を削除した場合のシミュレーションを行い、特定のアプリケーションが固有のボトルネックとして機能しているかどうかをテストする。

主要な知見

1. 構造的トポロジーの変化：スター型からクリークへ

R+WからW-onlyへの移行は、知覚されるネットワーク・トポロジーを根本的に変化させる。

• R+W: システムクロックによって駆動される、高度にディスアソーティブ（非同類結合的）な「ハブ・アンド・スポーク」構造を示す。ほぼすべてのユーザー・トランザクションがクロックの書き込み手へと接続され、巨大な人工的なスター型を形成する。
• W-only: 人工的なスター型は崩壊する。残されたトポロジーは、高度にアソーティブ（同類結合的）であり、クリークに支配されている。コンフリクトは、中央のハブではなく、同じオブジェクトを修正するトランザクションの間の密な小さなグループで発生する。
• 定量的変化: 中央値となる次数アソーティビティは、$-0.500$(R+W) から$\approx +1$ (W-only) へと反転する。中央値のクリーク数は5.5から4へと減少し、最大連結成分（LCC）は8.5から4へと減少する。

2. 並列性のよりタイトな境界

W-onlyモデルは、コンテンションの低界（および、したがって並列性のよりタイトな上界）を提供する。

• ルーチン負荷: 推定される最適な並列性の余力（ヘッドレス）は、$\approx 1.2\text{--}1.4\times$ (R+W) から $\approx 1\times$ (W-only) へと低下する。
• 高負荷: セリング（天井）は $\approx 5\times$ から $\approx 3\times$ へと低下する。
• 結論: ルーチンな負荷におけるリード側の依存関係を取り除くことで、最適な並列性の推定値から**30–40%**が削ぎ落とされる。Suiのルーチン負荷におけるボトルネックは、並列エンジンがスケジューリングできないことではなく、ワークロードの構成（具体的には、ライト・ホットなオブジェクト）であると特定された。

3. アプリケーションレベルのコンテンション：DeepBookエコシステム

Union-findによるグルーピングを用い、著者らはDeepBookエコシステム（Suiのネイティブな中央リミットオーダーブック）を分離した。

• ボリューム vs ロジック: DeepBookは、ボリュームにおいて全アプリケーションレベルのコンフリクトの**87.3%**を占めている。しかし、反事実的プローブ（DeepBookの内部エッジを削除する）によれば、その逐次的ボトルネックへの寄与は、トランザクション・ボリュームに厳密に比例している。
• シャーディング効果: 単一のコントラクト上で直列化を強制する従来の勘定ベースのCLOBとは異なり、DeepBookは状態をプールごと、およびバランス・マネージャーごとのオブジェクトに分散（シャード）させている。これにより、互いに素なプールに触れるトランザクションは並列に実行できる。
• 結果: DeepBookは、他の高ボリュームなアプリケーションと比較して不釣り合いな逐次的ボトルネックを課しているわけではない。そのコンテンションは、ロジックの特異性ではなく、ボリュームの関数である。

4. 逐次性の経済的コスト

グラフ構造をUSD価値にマッピングすることで、順序付けの効果に対する経済的エクスポージャーを明らかにする。

• 逐次的負担: ネットワークのUSD換算価値の**10–50%**が、逐次的に制約された実行パス（LCC）を通じて流れている。
• 並列フロー: 残りの**50–90%**は並列パスを通じて流れている。
• MEVへの影響: 逐次的な部分は、並列部分とは異なり、並べ替えに基づく最大抽出可能価値（MEV）戦略にさらされる可能性がある。著者らは、これは現在のワークロードにおける曝露の「スナップショット」であり、普遍的な上限ではないと注記している。

意義と主張

本論文は、Suiの実際の実行セマンティクス（可変な共有オブジェクトの直列化）に適合させることで、R+Wモデルがコンテンションを系統的に過大評価していると主張し、コンフリクト・モデリングの意味論的な再評価を提供することを目的としている。

• 方法論的貢献: 著者らは、W-onlyモデルをR+Wの必要な補完として提案しており、R+Wはオブジェクト中心のシステムにおいてコンテンションを系統的に過大評価すると主張している。
• アーキテクチャ的洞察: 本研究は、Suiのオブジェクトモデルが、アカウントベースのチェーン（CLOBなど）では逐次的ボトルネックとなるものを、コンテンションがロジックの制約ではなくボリュームに応じてスケールするワークロードへと、うまく変換していることを示している。
• 実用的影響: この知見は、インフラストラクチャのサイズ設計において、平均的な挙動（ルーチン負荷ではワークロードの構成により活用できる並列性がほとんどないため）ではなく、「テール挙動」（Sui 8192ゲームが示した$\approx 175\times$の高速化のような事象）に合わせて設計すべきであることを示唆している。

著者らは、W-onlyの手法が、アカウント中心の分析を支配する「リード側のノイズ」なしに、現代的なブロックチェーン（AptosやSolanaなど）におけるアプリケーション駆動のコンテンションを比較するための、クロスプラットフォームの語彙を提供すると結論づけている。