イーサリアム（ETH）ガス代節約のためのLayer利用法
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利用されています。しかし、ネットワークの混雑時には、トランザクションを実行するためのガス代（手数料）が高騰することが課題となっています。このガス代の高騰は、DAppsの利用を妨げ、ユーザーエクスペリエンスを低下させる要因となります。本稿では、イーサリアムのガス代を節約するためのLayer2ソリューションについて、その原理、種類、利用方法を詳細に解説します。
イーサリアムのガス代問題
イーサリアムのガス代は、トランザクションの計算に必要なコンピューティングリソースの量によって決定されます。ネットワークの混雑時には、トランザクションを優先的に処理してもらうために、より高いガス代を設定する必要が生じます。これは、イーサリアムのコンセンサスアルゴリズムであるProof-of-Work（PoW）が、トランザクションの処理能力に限界があるためです。また、DAppsの複雑さやスマートコントラクトの実行に必要な計算量も、ガス代に影響を与えます。
ガス代の高騰は、以下のような問題を引き起こします。
- 小額のトランザクションが実行困難になる
- DAppsの利用コストが増加し、ユーザーが利用を躊躇する
- DeFi（分散型金融）アプリケーションの利用が制限される
- ネットワークのスケールアップが困難になる
これらの問題を解決するために、Layer2ソリューションが注目されています。
Layer2ソリューションとは
Layer2ソリューションは、イーサリアムのメインチェーン（Layer1）の上で動作し、トランザクションの処理をオフチェーンで行うことで、ガス代を節約し、スケーラビリティを向上させる技術です。Layer2ソリューションは、メインチェーンのセキュリティを維持しながら、トランザクションの処理速度を向上させることができます。
Layer2ソリューションには、大きく分けて以下の種類があります。
- ロールアップ：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。Optimistic RollupとZK-Rollupの2種類があります。
- サイドチェーン：イーサリアムとは独立したブロックチェーンであり、独自のコンセンサスアルゴリズムを使用します。
- ステートチャネル：2者間のトランザクションをオフチェーンで行い、最終的な結果のみをメインチェーンに記録する技術。
- Plasma：メインチェーンから独立した子チェーンを作成し、トランザクションを子チェーンで処理する技術。
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、チャレンジメカニズムによって検証を行います。このため、トランザクションの処理速度が速く、ガス代を大幅に節約することができます。しかし、不正なトランザクションがあった場合に、検証に時間がかかるというデメリットがあります。
代表的なOptimistic Rollupプロジェクトとしては、ArbitrumとOptimismがあります。
ZK-Rollup
ZK-Rollupは、ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof）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。このため、不正なトランザクションを検知する際に、チャレンジメカニズムが不要であり、トランザクションの処理速度が非常に速く、ガス代を大幅に節約することができます。しかし、ゼロ知識証明の生成に計算コストがかかるというデメリットがあります。
代表的なZK-Rollupプロジェクトとしては、zkSyncとStarkNetがあります。
サイドチェーン
サイドチェーンは、イーサリアムとは独立したブロックチェーンであり、独自のコンセンサスアルゴリズムを使用します。サイドチェーンは、メインチェーンよりもトランザクションの処理速度が速く、ガス代が安価です。しかし、サイドチェーンのセキュリティは、メインチェーンのセキュリティに依存しないため、セキュリティリスクが高いというデメリットがあります。
代表的なサイドチェーンプロジェクトとしては、Polygon（旧Matic Network）があります。
ステートチャネル
ステートチャネルは、2者間のトランザクションをオフチェーンで行い、最終的な結果のみをメインチェーンに記録する技術です。ステートチャネルは、トランザクションの処理速度が非常に速く、ガス代を大幅に節約することができます。しかし、ステートチャネルは、2者間のトランザクションに限定されるというデメリットがあります。
代表的なステートチャネルプロジェクトとしては、Raiden Networkがあります。
Plasma
Plasmaは、メインチェーンから独立した子チェーンを作成し、トランザクションを子チェーンで処理する技術です。Plasmaは、トランザクションの処理速度が速く、ガス代を大幅に節約することができます。しかし、Plasmaは、子チェーンのセキュリティを確保することが難しいというデメリットがあります。
Layer2ソリューションの利用方法
Layer2ソリューションを利用するには、以下の手順が必要です。
- Layer2ソリューションに対応したウォレットを選択する。
- Layer2ソリューションのネットワークに接続する。
- メインチェーンからLayer2ソリューションに資産をブリッジする。
- Layer2ソリューション上でトランザクションを実行する。
- Layer2ソリューションからメインチェーンに資産をブリッジする。
各Layer2ソリューションには、それぞれ異なる利用方法があります。詳細については、各プロジェクトのドキュメントを参照してください。
Layer2ソリューションの比較
| Layer2ソリューション | トランザクション速度 | ガス代 | セキュリティ | 複雑さ | 主なプロジェクト |
|—|—|—|—|—|—|
| Optimistic Rollup | 高速 | 低 | 中 | 中 | Arbitrum, Optimism |
| ZK-Rollup | 非常に高速 | 非常に低 | 高 | 高 | zkSync, StarkNet |
| サイドチェーン | 高速 | 低 | 低 | 低 | Polygon |
| ステートチャネル | 非常に高速 | 非常に低 | 中 | 高 | Raiden Network |
| Plasma | 高速 | 低 | 低 | 高 | |
Layer2ソリューションの課題と今後の展望
Layer2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技術ですが、いくつかの課題も存在します。
- 互換性：Layer2ソリューションは、イーサリアムのメインチェーンとの互換性を確保する必要があります。
- セキュリティ：Layer2ソリューションは、メインチェーンと同等のセキュリティを確保する必要があります。
- ユーザーエクスペリエンス：Layer2ソリューションは、ユーザーにとって使いやすいインターフェースを提供する必要があります。
これらの課題を解決するために、Layer2ソリューションの開発は現在も活発に進められています。今後は、Layer2ソリューションの相互運用性が向上し、より多くのDAppsがLayer2ソリューションに対応することで、イーサリアムのエコシステム全体が活性化されることが期待されます。
また、イーサリアム2.0（Serenity）の完成により、コンセンサスアルゴリズムがProof-of-Stake（PoS）に移行することで、イーサリアムのトランザクション処理能力が大幅に向上し、ガス代も低下することが期待されます。しかし、イーサリアム2.0の完成にはまだ時間がかかるため、Layer2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。Layer2ソリューションは、この問題を解決するための有効な手段であり、Optimistic Rollup、ZK-Rollup、サイドチェーン、ステートチャネル、Plasmaなど、様々な種類が存在します。各Layer2ソリューションには、それぞれ異なる特徴があり、利用目的や要件に応じて適切なソリューションを選択する必要があります。Layer2ソリューションの開発は現在も活発に進められており、今後は、より多くのDAppsがLayer2ソリューションに対応することで、イーサリアムのエコシステム全体が活性化されることが期待されます。
