イーサリアムガス代削減の最新対策まとめ

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・実行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、ネットワークの利用が増加するにつれて、ガス代（トランザクション手数料）の高騰が深刻な問題となっています。ガス代の高騰は、DAppsの利用を妨げ、開発者や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削減に向けた最新の対策について、技術的な側面から詳細に解説します。

ガス代の仕組みと高騰の要因

イーサリアムにおけるガス代は、トランザクションを実行するために必要な計算リソースの量と、そのリソースに対する需要によって決定されます。具体的には、トランザクションに含まれる命令の複雑さ、データのサイズ、ネットワークの混雑状況などが影響します。ガス代は、Gwei（ギガウェー）という単位で表され、1 ETH（イーサ）の10億分の1に相当します。

ガス代が高騰する要因としては、以下の点が挙げられます。

• DAppsの普及： DeFi（分散型金融）やNFT（非代替性トークン）などのDAppsの利用が急増し、ネットワーク全体のトランザクション数が増加しています。
• 複雑なスマートコントラクト： スマートコントラクトのロジックが複雑になるほど、実行に必要な計算リソースが増加し、ガス代が高くなります。
• ネットワークの混雑： ネットワークが混雑すると、トランザクションの処理に時間がかかり、ガス代を高く設定することで、優先的に処理されるように促されます。
• EIP-1559の導入： EIP-1559は、トランザクション手数料の仕組みを改善し、ガス代の予測可能性を高めることを目的として導入されましたが、結果としてガス代のベースコストが上昇しました。

ガス代削減に向けた対策

1. レイヤー2ソリューション

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）の負荷を軽減し、トランザクションをオフチェーンで処理することで、ガス代を削減する技術です。代表的なレイヤー2ソリューションとしては、以下のものがあります。

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ことで、ガス代を削減します。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2種類があります。

• Optimistic Rollup： トランザクションの有効性を前提とし、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。代表的なOptimistic Rollupとしては、ArbitrumやOptimismがあります。
• ZK-Rollup： ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof）を用いて、トランザクションの有効性を証明することで、不正なトランザクションを検出します。代表的なZK-Rollupとしては、zkSyncや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高速かつ低コストでトランザクションを処理できます。代表的なサイドチェーンとしては、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処理することで、ガス代を削減します。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。代表的なステートチャネルとしては、Raiden Networkがあります。

2. スマートコントラクトの最適化

スマートコントラクトのコードを最適化することで、実行に必要な計算リソースを削減し、ガス代を削減できます。具体的な最適化手法としては、以下の点が挙げられます。

データ構造の最適化

データの格納方法を工夫することで、ストレージコストを削減できます。例えば、不要なデータを削除したり、より効率的なデータ構造を使用したりすることが有効です。

アルゴリズムの最適化

スマートコントラクトのロジックを最適化することで、計算量を削減できます。例えば、ループ処理を避けたり、より効率的なアルゴリズムを使用したりすることが有効です。

キャッシュの利用

頻繁にアクセスするデータをキャッシュに保存することで、ストレージへのアクセス回数を減らし、ガス代を削減できます。

不要な機能の削除

スマートコントラクトで使用されていない機能は削除することで、コードサイズを削減し、ガス代を削減できます。

3. EIPの提案と実装

イーサリアム改善提案（EIP）は、イーサリアムのプロトコルを改善するための提案です。ガス代削減に関連するEIPとしては、以下のものがあります。

EIP-4844 (Proto-Danksharding)

EIP-4844は、データ可用性サンプリング（DAS）を導入することで、ロールアップのガス代を大幅に削減することを目的としています。DASは、ロールアップのトランザクションデータを完全にダウンロードする必要なく、一部のデータのみをサンプリングすることで、データ可用性を検証します。

EIP-3855 (PUSH0 instruction)

EIP-3855は、PUSH0命令を導入することで、スマートコントラクトのコードサイズを削減し、ガス代を削減することを目的としています。PUSH0命令は、定数0をスタックにプッシュするための命令であり、既存の命令よりもガス代が安価です。

EIP-3860 (Limit and meter initcode)

EIP-3860は、スマートコントラクトの初期化コードのサイズを制限することで、ガス代を削減することを目的としています。初期化コードのサイズが大きすぎると、ガス代が高くなるため、制限を設けることで、ガス代の予測可能性を高めます。

4. その他の対策

ガス代予測ツールの利用

ガス代予測ツールを利用することで、トランザクションを実行する際の最適なガス代を把握できます。ガス代予測ツールは、ネットワークの混雑状況や過去のガス代のデータに基づいて、最適なガス代を予測します。

トランザクションのバッチ処理

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送信することで、ガス代を削減できます。トランザクションのバッチ処理は、DAppsのバックエンドで実装できます。

オフピーク時間の利用

ネットワークの混雑が少ない時間帯にトランザクションを送信することで、ガス代を削減できます。オフピーク時間は、一般的に深夜や早朝です。

今後の展望

イーサリアムのガス代削減に向けた取り組みは、今後も継続的に行われる予定です。特に、EIP-4844（Proto-Danksharding）の実装は、ロールアップのガス代を大幅に削減し、DAppsの利用を促進することが期待されています。また、レイヤー2ソリューションの技術革新も、ガス代削減に大きく貢献すると考えられます。さらに、スマートコントラクトの最適化技術の発展や、EIPの提案と実装も、ガス代削減に向けた重要な取り組みです。

まとめ

イーサリアムのガス代削減は、DAppsの普及と発展にとって不可欠な課題です。本稿では、ガス代削減に向けた最新の対策について、レイヤー2ソリューション、スマートコントラクトの最適化、EIPの提案と実装、その他の対策の4つの側面から詳細に解説しました。これらの対策を組み合わせることで、イーサリアムのガス代を大幅に削減し、より多くのユーザーがDAppsを利用できるようになることが期待されます。今後も、イーサリアムコミュニティ全体で協力し、ガス代削減に向けた取り組みを推進していくことが重要です。