イーサリアム（ETH）のガス代が安くなるLayerソリューション特集

はじめに

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広く認識されています。しかし、ネットワークの利用が増加するにつれて、トランザクション処理に必要なガス代が高騰するという課題に直面しています。この高騰は、DAppsの利用を妨げ、特に小規模なトランザクションや頻繁なトランザクションを行うユーザーにとって大きな負担となっています。本稿では、イーサリアムのガス代問題を解決するために開発されている様々なLayer 2ソリューションについて、その技術的な詳細、利点、および課題を詳細に解説します。

イーサリアムのガス代問題の根本原因

イーサリアムのガス代が高騰する主な原因は、以下の通りです。

• ネットワークの混雑: イーサリアムネットワークのトランザクション処理能力には限界があり、ネットワークが混雑すると、トランザクションを優先的に処理させるためにガス代を高く設定する必要が生じます。
• スマートコントラクトの複雑さ: スマートコントラクトの実行には計算資源が必要であり、複雑なコントラクトほど多くのガスを消費します。
• DeFiの隆盛: 分散型金融（DeFi）アプリケーションの利用が急増し、ネットワーク上のトランザクション数が増加したことで、ガス代が高騰しました。

これらの要因が複合的に作用し、イーサリアムのガス代は変動的かつ高額になる傾向があります。

Layer 2ソリューションの概要

Layer 2ソリューションは、イーサリアムのメインチェーン（Layer 1）の負荷を軽減し、トランザクション処理能力を向上させることを目的とした技術です。Layer 2ソリューションは、トランザクションの一部または全部をイーサリアムのメインチェーン外で処理し、その結果をメインチェーンに記録することで、ガス代の削減とトランザクション速度の向上を実現します。Layer 2ソリューションは、大きく分けて以下の2つのカテゴリに分類できます。

• オフチェーンスケーリング: トランザクションをイーサリアムのメインチェーン外で処理し、その結果を定期的にメインチェーンに記録します。代表的なオフチェーンスケーリング技術には、State Channels、Plasma、Validiumなどがあります。
• オンチェーンスケーリング: イーサリアムのメインチェーン上でトランザクション処理能力を向上させる技術です。代表的なオンチェーンスケーリング技術には、Rollups（Optimistic Rollups、ZK-Rollups）などがあります。

オフチェーンスケーリング技術の詳細

State Channels

State Channelsは、2者間のトランザクションをオフチェーンで処理するための技術です。参加者は、イーサリアムのメインチェーン上でチャネルを開設し、そのチャネル内で複数回のトランザクションをオフチェーンで実行します。チャネルの最終的な状態のみがメインチェーンに記録されるため、ガス代を大幅に削減できます。State Channelsは、頻繁なトランザクションを行う2者間のアプリケーションに適しています。

Plasma

Plasmaは、子チェーンと呼ばれる複数の独立したブロックチェーンを作成し、それらをイーサリアムのメインチェーンに接続する技術です。子チェーンは、メインチェーンよりも高速かつ低コストでトランザクションを処理できます。Plasmaは、複雑なアプリケーションや大規模なトランザクション処理に適しています。

Validium

Validiumは、Plasmaと同様に子チェーンを使用しますが、データの可用性を保証するために、データの検証者を必要とします。Validiumは、Plasmaよりも高いスケーラビリティを実現できますが、データの検証者に依存するため、セキュリティ上のリスクがあります。

オンチェーンスケーリング技術の詳細

Rollups

Rollupsは、複数のトランザクションをまとめてイーサリアムのメインチェーンに記録する技術です。Rollupsは、トランザクションデータを圧縮し、そのハッシュ値をメインチェーンに記録することで、ガス代を削減します。Rollupsには、Optimistic RollupsとZK-Rollupsの2つの主要なタイプがあります。

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups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、チャレンジメカニズムを通じて検証を行います。Optimistic Rollupsは、比較的実装が容易であり、高いスケーラビリティを実現できます。しかし、不正なトランザクションの検証には時間がかかるため、資金の引き出しに遅延が発生する可能性があります。

ZK-Rollups

ZK-Rollupsは、ゼロ知識証明と呼ばれる暗号技術を使用して、トランザクションの有効性を証明します。ZK-Rollupsは、Optimistic Rollupsよりも高速かつ安全ですが、実装が複雑であり、計算コストが高いという課題があります。

各Layer 2ソリューションの比較

| ソリューション | スケーラビリティ | セキュリティ | 複雑性 | 適用範囲 |
|—|—|—|—|—|
| State Channels | 高 | 高 | 低 | 2者間のトランザクション |
| Plasma | 中 | 中 | 中 | 複雑なアプリケーション |
| Validium | 高 | 低 | 中 | 大規模なトランザクション |
| Optimistic Rollups | 高 | 中 | 低 | 一般的なDApps |
| ZK-Rollups | 高 | 高 | 高 | 高度なDApps |

Layer 2ソリューションの課題と今後の展望

Layer 2ソリューションは、イーサリアムのガス代問題を解決するための有望な手段ですが、いくつかの課題も存在します。

• 互換性の問題: Layer 2ソリューションは、既存のDAppsとの互換性が低い場合があります。
• ユーザーエクスペリエンス: Layer 2ソリューションの利用には、追加の手順が必要であり、ユーザーエクスペリエンスが低下する可能性があります。
• セキュリティリスク: Layer 2ソリューションは、イーサリアムのメインチェーンよりもセキュリティリスクが高い場合があります。

これらの課題を克服するために、開発者たちは、Layer 2ソリューションの互換性向上、ユーザーエクスペリエンスの改善、およびセキュリティ強化に取り組んでいます。将来的には、Layer 2ソリューションがイーサリアムのエコシステムに不可欠な要素となり、より多くのユーザーがDAppsを利用できるようになると期待されます。

イーサリアム2.0との関係

イーサリアム2.0は、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とシャーディングの導入により、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的とした大規模なアップグレードです。イーサリアム2.0が完成すれば、Layer 2ソリューションの必要性は低下する可能性があります。しかし、イーサリアム2.0の完成には時間がかかるため、Layer 2ソリューションは、当面の間、イーサリアムのガス代問題を解決するための重要な手段であり続けるでしょう。また、イーサリアム2.0とLayer 2ソリューションは、相互補完的な関係にあり、両者を組み合わせることで、より高いスケーラビリティとセキュリティを実現できる可能性があります。

まとめ

イーサリアムのガス代問題は、DAppsの普及を妨げる大きな課題です。Layer 2ソリューションは、この問題を解決するための有望な手段であり、様々な技術が開発されています。State Channels、Plasma、Validium、Optimistic Rollups、ZK-Rollupsなど、それぞれのソリューションには、利点と課題があります。これらのソリューションは、イーサリアムのエコシステムに不可欠な要素となり、より多くのユーザーがDAppsを利用できるようになると期待されます。イーサリアム2.0との組み合わせにより、さらなるスケーラビリティとセキュリティの向上が期待されます。