イーサリアム（ETH）通信速度改善の取り組み最新情報

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、ネットワークの混雑時には、トランザクション処理速度の低下やガス代の高騰といった課題が顕在化し、ユーザーエクスペリエンスを損なう要因となってきました。本稿では、イーサリアムの通信速度改善に向けた様々な取り組みについて、技術的な詳細を含めて解説します。

1. イーサリアムの現状と課題

イーサリアムは、当初からプルーフ・オブ・ワーク（PoW）というコンセンサスアルゴリズムを採用していました。PoWは、高いセキュリティを確保できる一方で、トランザクションの検証に膨大な計算資源を必要とし、処理速度が遅いという欠点があります。また、ブロック生成間隔が約12秒と比較的長く、ネットワークの混雑時にはトランザクションの遅延が深刻化します。さらに、PoWは消費電力も多く、環境負荷が高いという問題も抱えています。

これらの課題を解決するために、イーサリアムの開発コミュニティは、長年にわたり様々な改善策を検討してきました。その結果、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行、シャーディング、レイヤー2ソリューションといった、複数のアプローチが提案され、現在、段階的に実装が進められています。

2. プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行

PoSは、PoWの代替となるコンセンサスアルゴリズムであり、トランザクションの検証に計算資源ではなく、ネットワーク参加者が保有するETHの量を使用します。PoSでは、バリデーターと呼ばれるネットワーク参加者が、ETHをステーキング（預け入れ）することで、トランザクションの検証を行う権利を得ます。バリデーターは、不正なトランザクションを検証した場合、ステーキングしたETHの一部を没収されるリスクを負うため、誠実な検証を行うインセンティブが働きます。

イーサリアムは、2022年9月に「The Merge」と呼ばれるイベントを通じて、PoSへの移行を完了しました。PoSへの移行により、イーサリアムの消費電力は大幅に削減され、環境負荷が軽減されました。また、ブロック生成間隔が約12秒から約12秒に短縮され、トランザクション処理速度が向上しました。しかし、PoSへの移行だけでは、イーサリアムの通信速度を飛躍的に向上させることはできません。そのため、さらなる改善策が必要とされています。

3. シャーディングの導入

シャーディングは、イーサリアムのネットワークを複数のシャード（断片）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技術です。シャーディングを導入することで、ネットワーク全体の処理能力を向上させることができます。例えば、イーサリアムのネットワークを64個のシャードに分割した場合、理論上はネットワーク全体の処理能力が64倍に向上します。

シャーディングの導入には、いくつかの技術的な課題があります。例えば、シャード間のデータの整合性を維持すること、シャード間のクロス・シャード通信を効率的に行うことなどが挙げられます。これらの課題を解決するために、イーサリアムの開発コミュニティは、様々な研究開発を進めています。シャーディングの完全な実装には、まだ時間がかかると予想されていますが、イーサリアムの通信速度を飛躍的に向上させるための重要な技術であることは間違いありません。

4. レイヤー2ソリューションの活用

レイヤー2ソリューションは、イーサリアムのメインチェーン（レイヤー1）の上で動作する、スケーラビリティを向上させるための技術です。レイヤー2ソリューションは、トランザクションの一部をメインチェーン外で処理することで、メインチェーンの負荷を軽減し、トランザクション処理速度を向上させることができます。代表的なレイヤー2ソリューションとしては、ロールアップ、サイドチェーン、ステートチャネルなどが挙げられます。

4.1 ロールアップ

ロールアップは、複数のトランザクションをまとめて1つのトランザクションとしてメインチェーンに記録する技術です。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2つの種類があります。Optimistic Rollupは、トランザクションが有効であると仮定し、異議申し立て期間を設けることで、不正なトランザクションを検出します。ZK-Rollupは、ゼロ知識証明と呼ばれる暗号技術を用いて、トランザクションの有効性を証明します。ZK-Rollupは、Optimistic Rollupよりもセキュリティが高いとされていますが、計算コストが高いという欠点があります。

4.2 サイドチェーン

サイドチェーンは、イーサリアムのメインチェーンとは独立したブロックチェーンであり、メインチェーンと双方向の通信が可能です。サイドチェーンは、メインチェーンの負荷を軽減し、特定のアプリケーションに特化した機能を提供することができます。サイドチェーンのセキュリティは、メインチェーンよりも低い場合があります。

4.3 ステートチャネル

ステートチャネルは、2人以上の参加者が、メインチェーンを介さずに直接トランザクションを交換するための技術です。ステートチャネルは、頻繁にトランザクションが発生するアプリケーションに適しています。ステートチャネルのセキュリティは、参加者の信頼に依存します。

5. その他の改善策

上記以外にも、イーサリアムの通信速度改善に向けた様々な取り組みが行われています。例えば、EIP-4844（Proto-Danksharding）は、シャーディングの導入に向けた中間段階として、データ可用性サンプリングと呼ばれる技術を導入する提案です。EIP-4844は、ロールアップのガス代を削減し、スケーラビリティを向上させることが期待されています。また、EIP-1559は、トランザクション手数料のメカニズムを変更し、ガス代の予測可能性を向上させる提案です。EIP-1559は、トランザクション手数料の一部をバーン（焼却）することで、ETHの供給量を減らし、価値を向上させる効果も期待されています。

6. まとめ

イーサリアムの通信速度改善に向けた取り組みは、PoSへの移行、シャーディングの導入、レイヤー2ソリューションの活用など、多岐にわたります。これらの取り組みは、それぞれ異なるアプローチでイーサリアムのスケーラビリティを向上させることを目指しています。PoSへの移行は、消費電力の削減とトランザクション処理速度の向上に貢献しました。シャーディングは、ネットワーク全体の処理能力を飛躍的に向上させる可能性を秘めています。レイヤー2ソリューションは、メインチェーンの負荷を軽減し、トランザクション処理速度を向上させることができます。これらの取り組みが組み合わさることで、イーサリアムは、より多くのユーザーが利用できる、より高速で効率的なプラットフォームへと進化していくことが期待されます。今後の開発動向に注目し、イーサリアムのエコシステム全体が発展していくことを願います。