イーサリアムのアップグレードで起こる変化とは？

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。しかし、イーサリアムは、スケーラビリティ問題、高いガス代、そしてプルーフ・オブ・ワーク（PoW）による環境負荷といった課題を抱えていました。これらの課題を解決するため、イーサリアムは長年にわたり大規模なアップグレードを進めてきました。本稿では、イーサリアムのアップグレードによって起こる変化について、技術的な側面から詳細に解説します。

1. イーサリアム2.0（The Merge）とは

イーサリアムのアップグレードは、一般的に「イーサリアム2.0」として知られていますが、これは複数の段階に分けて実施される一連の変更を指します。その中でも最も重要な変更の一つが、「The Merge」（統合）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プルーフ・オブ・ワーク（PoW）からプルーフ・オブ・ステーク（PoS）へと移行するものです。

1.1 プルーフ・オブ・ワーク（PoW）の問題点

PoWは、ビットコインでも採用されているコンセンサスアルゴリズムであり、複雑な計算問題を解くことでブロックを生成し、ネットワークのセキュリティを維持します。しかし、PoWには以下のような問題点があります。

• 高いエネルギー消費：計算問題を解くためには、大量の電力が必要となります。
• スケーラビリティの限界：ブロック生成に時間がかかるため、トランザクション処理能力が低いという問題があります。
• 51%攻撃のリスク：ネットワークの計算能力の過半数を掌握することで、不正なトランザクションを承認できる可能性があります。

1.2 プルーフ・オブ・ステーク（PoS）の利点

PoSは、暗号資産を保有している量に応じてブロック生成の権利が与えられるコンセンサスアルゴリズムです。PoSには、PoWと比較して以下のような利点があります。

• 低いエネルギー消費：計算問題を解く必要がないため、電力消費を大幅に削減できます。
• 高いスケーラビリティ：ブロック生成時間を短縮し、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。
• セキュリティの向上：51%攻撃を行うためには、ネットワーク全体の暗号資産の過半数を保有する必要があるため、攻撃コストが高くなります。

2. The Mergeによる具体的な変化

The Mergeによって、イーサリアムには以下のような具体的な変化が起こります。

2.1 エネルギー消費の削減

The Mergeにより、イーサリアムのエネルギー消費量は99.95%以上削減されると推定されています。これは、イーサリアムが環境負荷の低い持続可能なブロックチェーンへと進化することを意味します。

2.2 発行量の減少

PoSへの移行により、イーサリアムの発行量は大幅に減少します。PoWでは、ブロック生成の報酬として新たなイーサリアムが発行されていましたが、PoSでは、ステークされたイーサリアムに対する利息として報酬が支払われるため、発行量が抑制されます。これにより、イーサリアムの希少性が高まり、価値が上昇する可能性があります。

2.3 スケーラビリティの向上（将来的な展望）

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向上技術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断片に分割することで、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環境下でのみ効率的に実装できるため、The Mergeはシャーディング導入の前提条件となります。

3. シャーディングとは

シャーディングは、データベース技術で用いられる手法であり、大規模なデータベースを複数の小さなデータベースに分割することで、処理能力を向上させます。イーサリアムにおけるシャーディングは、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することで、ネットワーク全体のトランザクション処理能力を向上させます。

3.1 シャーディングのメリット

• スケーラビリティの向上：トランザクション処理能力を大幅に向上させることができます。
• ネットワークの分散化：各シャードが独立して動作するため、ネットワーク全体の分散化を促進します。
• トランザクションコストの削減：トランザクション処理能力が向上するため、トランザクションコストを削減できます。

3.2 シャーディングの課題

シャーディングには、以下のような課題もあります。

• クロスシャード通信：異なるシャード間でトランザクションを行う場合、複雑な通信プロトコルが必要となります。
• データの整合性：各シャードが独立して動作するため、データの整合性を維持する必要があります。
• セキュリティ：各シャードが独立して攻撃を受ける可能性があるため、セキュリティ対策を強化する必要があります。

4. その他のアップグレード

The Mergeとシャーディング以外にも、イーサリアムには様々なアップグレードが計画されています。

4.1 EIP-4844（Proto-Danksharding）

EIP-4844は、シャーディング導入の準備段階として、データ可用性サンプリングと呼ばれる技術を導入するものです。データ可用性サンプリングは、トランザクションのデータ全体を検証せずに、一部のデータのみを検証することで、トランザクションの検証コストを削減します。これにより、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効率を向上させることができます。

4.2 ロールアップ

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の一つです。ロールアップは、複数のトランザクションをまとめてイーサリアムのメインチェーンに記録することで、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つの種類があります。

5. イーサリアムのアップグレードがDAppsに与える影響

イーサリアムのアップグレードは、DAppsにも大きな影響を与えます。

• トランザクションコストの削減：スケーラビリティの向上により、トランザクションコストが削減され、DAppsの利用が促進されます。
• パフォーマンスの向上：トランザクション処理能力の向上により、DAppsのパフォーマンスが向上し、ユーザーエクスペリエンスが改善されます。
• 新たなDAppsの開発：スケーラビリティの向上により、これまで実現できなかった新たなDAppsの開発が可能になります。

6. 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、そして環境負荷といった課題を解決し、より持続可能で効率的なブロックチェーンへと進化させるための重要な取り組みです。The MergeによるPoSへの移行は、エネルギー消費の削減、発行量の減少、そして将来的なスケーラビリティ向上技術の導入を可能にします。シャーディングやロールアップといったスケーリングソリューションと組み合わせることで、イーサリアムはDAppsの基盤として、さらなる発展を遂げることが期待されます。これらのアップグレードは、暗号資産業界全体に大きな影響を与え、分散型金融（DeFi）やNFTといった分野の成長を加速させるでしょう。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、より多くの人々にその恩恵をもたらすものと確信しています。