イーサリアムアップグレード速報まとめ

はじめに

イーサリアムは、ビットコインに次ぐ時価総額を誇る主要な暗号資産であり、分散型アプリケーション（DApps）やスマートコントラクトの基盤として広く利用されています。その進化は常に進行しており、ネットワークの性能向上、セキュリティ強化、スケーラビリティ問題の解決を目指した様々なアップグレードが実施されてきました。本稿では、イーサリアムの主要なアップグレードについて、その背景、内容、影響を詳細にまとめます。特に、コンセンサスアルゴリズムの変更、仮想マシン（VM）の改良、スケーラビリティソリューションに焦点を当て、技術的な側面を深く掘り下げて解説します。

イーサリアムの初期とPoWからPoSへの移行

イーサリアムは、2015年にVitalik Buterinによって提唱され、ビットコインの課題を克服することを目指して誕生しました。当初は、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おり、マイナーが計算問題を解くことでブロックを生成し、トランザクションを検証していました。しかし、PoWには、消費電力の高さ、スケーラビリティの低さ、51%攻撃のリスクなどの問題点が存在しました。これらの問題を解決するため、イーサリアムの開発チームは、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行を決定しました。PoSでは、マイナーの代わりにバリデーターが、保有するイーサリアム（ETH）を担保としてブロックを生成し、トランザクションを検証します。これにより、消費電力を大幅に削減し、スケーラビリティを向上させることが期待されました。

The Merge（マージ）: PoSへの完全移行

2022年9月15日、イーサリアムは、The Mergeと呼ばれる歴史的なアップグレードを実施し、PoSへの完全移行を完了しました。The Mergeは、イーサリアムのコンセンサス層を、PoWのBeacon ChainからPoSのBeacon Chainに移行するものでした。これにより、イーサリアムのエネルギー消費量は99.95%以上削減され、環境負荷が大幅に軽減されました。また、The Mergeは、今後のスケーラビリティソリューションの導入を可能にする基盤となりました。The Merge後のイーサリアムは、より持続可能で、スケーラブルなネットワークへと進化しました。

EIP-1559: ガス代メカニズムの変更

The Merge以前の重要なアップグレードとして、EIP-1559があります。EIP-1559は、イーサリアムのガス代メカニズムを変更するものでした。従来のガス代システムでは、トランザクションの優先度を上げるために、ユーザーは高いガス代を支払う必要がありました。しかし、EIP-1559では、ベースフィーとプライオリティフィーという2つの要素でガス代が構成されるようになりました。ベースフィーは、ブロックの需要に応じて自動的に調整され、ネットワークに支払われます。プライオリティフィーは、トランザクションの優先度を上げるためにユーザーが支払うもので、マイナーに分配されます。EIP-1559の導入により、ガス代の予測可能性が向上し、ユーザーエクスペリエンスが改善されました。また、ETHの供給量が減少することで、ETHの価値が上昇する可能性も示唆されました。

Sharding（シャーディング）: スケーラビリティソリューション

イーサリアムのスケーラビリティ問題を根本的に解決するために、シャーディングという技術が開発されています。シャーディングは、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ものです。これにより、ネットワーク全体の処理能力を大幅に向上させることができます。シャーディングの導入には、データの整合性、セキュリティ、クロスシャード通信などの課題が存在しますが、開発チームはこれらの課題を克服するための研究開発を進めています。シャーディングは、イーサリアムの将来のスケーラビリティを支える重要な技術となることが期待されています。

Rollups（ロールアップ）: レイヤー2スケーリングソリューション

シャーディングと並んで、ロールアップもイーサリアムのスケーラビリティ問題を解決するための重要なソリューションです。ロールアップは、イーサリアムのメインチェーン（レイヤー1）の外でトランザクションを処理し、その結果をメインチェーンに記録するものです。ロールアップには、Optimistic RollupsとZK-Rollupsという2つの主要なタイプがあります。Optimistic Rollups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-Rollupsは、ゼロ知識証明という暗号技術を用いて、トランザクションの有効性を証明します。ロールアップは、イーサリアムのメインチェーンの負荷を軽減し、トランザクションのスループットを向上させることができます。現在、多くのDAppsがロールアップを利用しており、イーサリアムのエコシステムを拡大する上で重要な役割を果たしています。

EVM（Ethereum Virtual Machine）の改良

イーサリアムの仮想マシン（EVM）は、スマートコントラクトを実行するための環境です。EVMの性能向上は、DAppsの実行速度と効率を向上させるために不可欠です。EVMの改良には、ガス代の最適化、コンパイル時間の短縮、新しい命令セットの導入などが含まれます。EVMの改良は、開発者にとってより使いやすく、効率的な開発環境を提供し、DAppsの普及を促進することが期待されます。また、EVMの互換性を維持しながら改良を進めることは、既存のDAppsへの影響を最小限に抑えるために重要です。

今後のアップグレード計画

イーサリアムの開発チームは、今後も継続的にアップグレードを実施していく予定です。主な計画としては、Proto-Danksharding、Verkle Trees、さらなるEVMの改良などが挙げられます。Proto-Dankshardingは、シャーディングの導入に向けた準備段階であり、データ可用性サンプリングという技術を導入することで、ロールアップのスケーラビリティを向上させます。Verkle Treesは、イーサリアムの状態をより効率的に保存するためのデータ構造であり、ノードのストレージ要件を削減し、ネットワークの分散性を向上させます。これらのアップグレードは、イーサリアムをより高性能で、スケーラブルで、安全なネットワークへと進化させることを目指しています。

セキュリティに関する考察

イーサリアムのアップグレードは、ネットワークのセキュリティにも大きな影響を与えます。PoSへの移行は、51%攻撃のリスクを軽減し、ネットワークのセキュリティを向上させました。しかし、PoSには、ステークの集中、スラッシング、長期的なセキュリティに関する課題も存在します。これらの課題を解決するために、開発チームは、ステークの分散化、スラッシングメカニズムの改良、セキュリティ監査の実施などの対策を講じています。また、スマートコントラクトの脆弱性は、イーサリアムのエコシステムにおける重要なセキュリティリスクであり、開発者は、セキュリティに関するベストプラクティスを遵守し、徹底的なテストを実施する必要があります。

まとめ

イーサリアムは、The Merge、EIP-1559、シャーディング、ロールアップなどのアップグレードを通じて、その性能、セキュリティ、スケーラビリティを継続的に向上させてきました。これらのアップグレードは、イーサリアムを分散型アプリケーション（DApps）やスマートコントラクトの基盤として、より強力で信頼性の高いネットワークへと進化させています。今後のアップグレード計画も、イーサリアムのさらなる発展を約束しており、暗号資産業界におけるイーサリアムの重要性はますます高まっていくでしょう。イーサリアムの進化は、ブロックチェーン技術の可能性を広げ、Web3の実現に貢献していくことが期待されます。