イーサリアムネットワークのアップグレード予定

イーサリアムは、分散型アプリケーション（DApps）を構築するための主要なプラットフォームとして、その地位を確立してきました。しかし、その成長と普及に伴い、スケーラビリティ、セキュリティ、持続可能性といった課題が顕在化してきました。これらの課題に対処するため、イーサリアムネットワークは継続的にアップグレードされており、今後も様々なアップグレードが予定されています。本稿では、イーサリアムネットワークの主要なアップグレード予定について、技術的な詳細を含めて詳細に解説します。

1. イーサリアム2.0（Serenity）の概要

イーサリアム2.0、別名Serenityは、イーサリアムネットワークの根本的な変革を目指す大規模なアップグレードです。その主要な目標は、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）コンセンサスアルゴリズムからプルーフ・オブ・ステーク（PoS）コンセンサスアルゴリズムへの移行、そしてスケーラビリティの向上です。PoSへの移行は、エネルギー消費を大幅に削減し、ネットワークのセキュリティを強化すると期待されています。スケーラビリティの向上は、シャーディングと呼ばれる技術によって実現されます。

1.1. プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行

PoWでは、マイナーが複雑な計算問題を解くことでブロックを生成し、ネットワークを維持します。このプロセスは膨大なエネルギーを消費します。一方、PoSでは、バリデーターと呼ばれる参加者がイーサリアムを預け入れ（ステーク）、その量に応じてブロック生成の権利を得ます。PoSは、PoWと比較してエネルギー効率が格段に高く、ネットワークのセキュリティも向上させることができます。イーサリアム2.0では、Beacon Chainと呼ばれる新しいチェーンが導入され、PoSコンセンサスアルゴリズムが実装されます。

1.2. シャーディングによるスケーラビリティ向上

イーサリアムネットワークのスケーラビリティは、トランザクション処理能力の限界によって制約されています。シャーディングは、ネットワークを複数の小さなシャードに分割し、各シャードが独立してトランザクションを処理することで、スケーラビリティを向上させる技術です。これにより、ネットワーク全体のトランザクション処理能力を大幅に向上させることができます。イーサリアム2.0では、段階的にシャーディングが導入され、最終的には64個のシャードが運用される予定です。

2. 主要なアップグレードの段階

イーサリアム2.0への移行は、複数の段階を経て行われます。各段階は、特定の機能の導入とテストを目的としています。

2.1. Phase 0: Beacon Chainのローンチ

Phase 0は、イーサリアム2.0の最初の段階であり、Beacon Chainのローンチを意味します。Beacon Chainは、PoSコンセンサスアルゴリズムを実装し、バリデーターの登録と管理、そしてPoSの調整を行います。Beacon Chainは、トランザクションを処理する機能は持っていませんが、イーサリアム2.0の基盤となる重要なコンポーネントです。

2.2. Phase 1: シャーディングの導入（初期段階）

Phase 1では、シャーディングの初期段階が導入されます。この段階では、少数のシャードが導入され、その機能とパフォーマンスがテストされます。バリデーターは、複数のシャードに割り当てられ、各シャードのトランザクションを処理します。Phase 1は、シャーディングの導入におけるリスクを軽減し、その有効性を検証することを目的としています。

2.3. Phase 2: シャーディングの完全な実装

Phase 2では、シャーディングが完全に実装されます。64個のシャードが運用され、ネットワーク全体のトランザクション処理能力が大幅に向上します。バリデーターは、複数のシャードに割り当てられ、各シャードのトランザクションを処理します。Phase 2は、イーサリアムネットワークのスケーラビリティを飛躍的に向上させることを目的としています。

2.4. Phase 3: データ可用性サンプリング（DAS）とフォークチョイス

Phase 3では、データ可用性サンプリング（DAS）とフォークチョイスが導入されます。DASは、バリデーターがすべてのトランザクションデータをダウンロードする必要なく、データの可用性を検証できる技術です。フォークチョイスは、ネットワークのフォークが発生した場合に、どのチェーンが正当なチェーンであるかを決定するためのメカニズムです。Phase 3は、ネットワークのセキュリティと効率性をさらに向上させることを目的としています。

3. その他の重要なアップグレード

イーサリアム2.0以外にも、イーサリアムネットワークには様々なアップグレードが予定されています。

3.1. EIP-1559

EIP-1559は、イーサリアムのトランザクション手数料の仕組みを変更する提案です。EIP-1559では、トランザクション手数料がベースフィーと優先手数料に分割されます。ベースフィーは、ネットワークの混雑状況に応じて自動的に調整され、バーン（焼却）されます。優先手数料は、トランザクションを優先的に処理するために支払われます。EIP-1559は、トランザクション手数料の予測可能性を高め、イーサリアムの経済モデルを改善することを目的としています。

3.2. EIP-4844 (Proto-Danksharding)

EIP-4844は、シャーディングの導入を容易にするためのアップグレードです。EIP-4844では、Blobトランザクションと呼ばれる新しいトランザクションタイプが導入されます。Blobトランザクションは、データ可用性層にデータを格納し、トランザクション手数料を削減します。EIP-4844は、ロールアップと呼ばれるスケーリングソリューションのコストを削減し、イーサリアムネットワークのスケーラビリティを向上させることを目的としています。

3.3. EVMの改善

イーサリアム仮想マシン（EVM）は、イーサリアム上でスマートコントラクトを実行するための環境です。EVMの改善は、スマートコントラクトのパフォーマンスと効率性を向上させることを目的としています。EVMの改善には、新しい命令の追加、ガスコストの最適化、そしてセキュリティの強化などが含まれます。

4. アップグレードのスケジュールと課題

イーサリアムネットワークのアップグレードスケジュールは、技術的な複雑さ、コミュニティの合意形成、そしてテストの実施状況によって左右されます。現時点では、具体的なスケジュールは確定していませんが、イーサリアム開発チームは、可能な限り迅速にアップグレードを完了させることを目指しています。アップグレードの過程では、互換性の問題、セキュリティの脆弱性、そしてコミュニティの分裂といった課題が発生する可能性があります。これらの課題に対処するため、イーサリアム開発チームは、慎重な計画とテストを実施し、コミュニティとのコミュニケーションを密にしています。

5. まとめ

イーサリアムネットワークは、スケーラビリティ、セキュリティ、持続可能性といった課題に対処するため、継続的にアップグレードされています。イーサリアム2.0は、これらの課題を解決するための主要なアップグレードであり、PoSへの移行とシャーディングの導入によって、ネットワークの根本的な変革を目指しています。EIP-1559やEIP-4844といったその他のアップグレードも、イーサリアムネットワークの改善に貢献しています。アップグレードの過程では、様々な課題が発生する可能性がありますが、イーサリアム開発チームは、慎重な計画とテストを実施し、コミュニティとのコミュニケーションを密にすることで、これらの課題に対処しています。イーサリアムネットワークのアップグレードは、分散型アプリケーション（DApps）の普及とWeb3の実現に不可欠な要素であり、今後の動向に注目が集まっています。