イーサリアムのアップグレード内容とメリット徹底解説

イーサリアムは、ビットコインに次ぐ時価総額を誇る暗号資産であり、その基盤技術は分散型アプリケーション（DApps）やスマートコントラクトの開発を可能にしています。しかし、イーサリアムは当初からスケーラビリティ問題、高いガス代、そしてエネルギー消費量の多さといった課題を抱えていました。これらの課題を克服するため、イーサリアムは継続的にアップグレードが行われており、その中でも特に重要なのが「The Merge」（マージ）と呼ばれるアップグレードです。本稿では、イーサリアムのアップグレード内容とそのメリットについて、技術的な詳細を含めて徹底的に解説します。

1. イーサリアムの現状と課題

イーサリアムは、2015年にVitalik Buterinによって提唱された分散型プラットフォームです。ビットコインが主に価値の保存手段としての役割を担うのに対し、イーサリアムはスマートコントラクトと呼ばれるプログラムを実行できる点が特徴です。これにより、金融、サプライチェーン管理、投票システムなど、様々な分野での応用が期待されています。

しかし、イーサリアムは以下の課題を抱えていました。

• スケーラビリティ問題: イーサリアムのトランザクション処理能力は、ビットコインと比較しても高くありません。トランザクションが増加すると、ネットワークが混雑し、処理速度が低下する問題が発生していました。
• 高いガス代: ネットワークの混雑により、トランザクションを実行するための手数料であるガス代が高騰していました。これにより、DAppsの利用コストが増加し、ユーザーの参入障壁となっていました。
• エネルギー消費量の多さ: イーサリアムは、Proof of Work（PoW）と呼ばれるコンセンサスアルゴリズムを採用していました。PoWは、トランザクションの検証に膨大な計算資源を必要とし、結果として大量のエネルギーを消費していました。

2. The Merge（マージ）とは

The Mergeは、イーサリアムのコンセンサスアルゴリズムをPoWからProof of Stake（PoS）に変更するアップグレードです。PoSは、トランザクションの検証を暗号資産の保有量に基づいて行うアルゴリズムであり、PoWと比較してエネルギー消費量を大幅に削減できます。The Mergeは、2022年9月15日に実行され、イーサリアムの歴史において画期的な出来事となりました。

2.1. PoWからPoSへの移行

PoWでは、マイナーと呼ばれる参加者が複雑な計算問題を解くことでトランザクションを検証し、ブロックを生成していました。この計算には膨大な電力が必要であり、環境負荷が高いという問題がありました。一方、PoSでは、バリデーターと呼ばれる参加者が暗号資産を預け入れ（ステーク）、その保有量に応じてトランザクションを検証し、ブロックを生成します。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、預け入れた暗号資産の一部を没収されるリスクがあるため、誠実な行動を促されます。

2.2. Beacon Chain（ビーコンチェーン）の役割

PoSへの移行を実現するために、Beacon Chainと呼ばれる新しいブロックチェーンが導入されました。Beacon Chainは、PoSのコンセンサスアルゴリズムを管理し、バリデーターの選出や報酬の分配を行います。The Mergeによって、イーサリアムのメインネット（Execution Layer）とBeacon Chain（Consensus Layer）が統合され、PoSによるトランザクション検証が開始されました。

3. The Mergeによるメリット

The Mergeは、イーサリアムに様々なメリットをもたらしました。

3.1. エネルギー消費量の削減

PoSへの移行により、イーサリアムのエネルギー消費量は大幅に削減されました。The Merge後、イーサリアムのエネルギー消費量は99.95%以上減少したと推定されています。これにより、イーサリアムはより環境に優しい暗号資産となりました。

3.2. スケーラビリティの向上

The Merge自体は、イーサリアムのスケーラビリティを直接的に向上させるものではありません。しかし、PoSへの移行は、将来的なスケーラビリティソリューションの導入を容易にします。例えば、シャーディングと呼ばれる技術は、ブロックチェーンを複数のシャードに分割することで、トランザクション処理能力を向上させることができます。シャーディングは、PoS環境下でより効率的に実装できます。

3.3. ガス代の安定化

The Mergeは、ガス代を直接的に下げるものではありません。しかし、エネルギー消費量の削減とスケーラビリティの向上により、ネットワークの混雑が緩和され、ガス代の安定化が期待されます。また、EIP-1559と呼ばれるアップグレードにより、ガス代の予測可能性が向上し、ユーザーはより効率的にトランザクションを実行できるようになりました。

3.4. セキュリティの向上

PoSは、PoWと比較して51%攻撃のリスクが低いと考えられています。51%攻撃とは、悪意のある攻撃者がネットワークの過半数の計算資源を掌握し、トランザクションを改ざんする攻撃です。PoSでは、攻撃者がネットワークの過半数の暗号資産を保有する必要があるため、攻撃コストが高くなります。

4. The Merge後のイーサリアムの進化

The Mergeは、イーサリアムの進化における重要な一歩に過ぎません。The Merge後も、イーサリアムは継続的にアップグレードが行われ、さらなる改善が図られています。

4.1. シャーディング

シャーディングは、イーサリアムのスケーラビリティを向上させるための重要な技術です。シャーディングにより、ブロックチェーンを複数のシャードに分割し、各シャードが独立してトランザクションを処理できるようになります。これにより、トランザクション処理能力が大幅に向上し、ガス代の削減にもつながります。

4.2. Danksharding

Dankshardingは、シャーディングの改良版であり、データ可用性サンプリングと呼ばれる技術を導入しています。データ可用性サンプリングにより、バリデーターはすべてのトランザクションデータを検証する必要がなくなり、検証コストを削減できます。これにより、ネットワークの効率が向上し、スケーラビリティがさらに向上します。

4.3. EIP-4844（Proto-Danksharding）

EIP-4844は、Dankshardingのプロトタイプであり、2024年に実装される予定です。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、イーサリアムの利用を促進することを目的としています。

5. ロールアップとは

ロールアップは、イーサリアムのスケーラビリティを向上させるためのスケーリングソリューションです。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イーサリアムのメインネットに送信することで、トランザクション処理能力を向上させます。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2つの主要なタイプがあります。

5.1. Optimistic Rollup

Optimistic Rollupは、トランザクションが有効であると仮定し、不正なトランザクションがあった場合にのみ、検証を行います。これにより、トランザクション処理速度が向上しますが、不正なトランザクションの検証には時間がかかる場合があります。

5.2. ZK-Rollup

ZK-Rollupは、ゼロ知識証明と呼ばれる技術を使用して、トランザクションの有効性を証明します。ゼロ知識証明により、トランザクションの検証時間を短縮し、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。ZK-Rollupは、Optimistic Rollupと比較してセキュリティが高いとされています。

まとめ

イーサリアムのアップグレードは、スケーラビリティ問題、高いガス代、そしてエネルギー消費量の多さといった課題を克服するために不可欠です。The Mergeは、イーサリアムのコンセンサスアルゴリズムをPoWからPoSに変更する画期的なアップグレードであり、エネルギー消費量の削減、スケーラビリティの向上、ガス代の安定化、そしてセキュリティの向上といったメリットをもたらしました。The Merge後も、イーサリアムはシャーディング、Danksharding、EIP-4844、そしてロールアップといった技術を通じて、さらなる進化を続けています。これらのアップグレードにより、イーサリアムは分散型アプリケーション（DApps）やスマートコントラクトの開発プラットフォームとして、ますます重要な役割を担っていくことが期待されます。