イーサリアムネットワークのガス代削減プロジェクト紹介

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、その地位を確立してきました。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、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、イーサリアムネットワークにおけるガス代削減を目指す主要なプロジェクトについて、その技術的な詳細、現状、そして将来展望を詳細に解説します。

ガス代高騰の根本原因

ガス代の高騰は、主に以下の要因によって引き起こされます。

• ネットワークの混雑: イーサリアムネットワーク上で実行されるトランザクションの数が、ネットワークの処理能力を超えると、トランザクションの処理待ち時間が長くなり、ガス代が高騰します。
• ブロックサイズ制限: イーサリアムのブロックサイズには制限があり、一度に処理できるトランザクションの数に限界があります。
• EVMの計算コスト: イーサリアム仮想マシン（EVM）での計算は、複雑な処理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、複雑なスマートコントラクトの実行が増加したことで、ガス代の需要が高まりました。

これらの要因が複合的に作用し、ガス代の高騰を招いています。

ガス代削減プロジェクトの概要

イーサリアムコミュニティは、ガス代高騰の問題を解決するために、様々なプロジェクトを推進しています。これらのプロジェクトは、大きく分けて以下の３つのカテゴリに分類できます。

• レイヤー2ソリューション: 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ことで、ネットワークの混雑を緩和し、ガス代を削減します。
• EVMの改善: EVMの効率を向上させることで、スマートコントラクトの実行に必要なガス量を削減します。
• データ可用性ソリューション: トランザクションデータの可用性を確保しつつ、メインチェーンの負担を軽減します。

以下に、各カテゴリの主要なプロジェクトについて詳しく解説します。

レイヤー2ソリューション

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、ガス代を大幅に削減します。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの２つの主要なタイプがあります。

• Optimistic Rollup: 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ます。異議申し立てがない場合、トランザクションは有効とみなされます。代表的なプロジェクトとして、Arbitrumと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します。異議申し立て期間を設ける必要がなく、より高いセキュリティとスケーラビリティを実現します。代表的なプロジェクトとして、zkSyncとStarkNetがあります。

サイドチェーン

サイドチェーンは、イーサリアムのメインチェーン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。サイドチェーン上でトランザクションを処理し、定期的にメインチェーンと同期することで、ガス代を削減します。代表的なプロジェクトとして、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、当事者間で直接トランザクションを処理し、最終的な結果のみ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。主に、頻繁な小規模トランザクションに適しています。代表的なプロジェクトとして、Raiden Networkがあります。

EVMの改善

EVMのバージョンアップ

EVMのバージョンアップは、EVMの効率を向上させることで、スマートコントラクトの実行に必要なガス量を削減します。EVMの最新バージョンであるEVM 2.0は、より効率的な命令セットとデータ構造を採用し、ガス代の削減に貢献します。

コンパイラ最適化

スマートコントラクトをEVMバイトコードに変換するコンパイラを最適化することで、生成されるバイトコードのサイズを削減し、ガス代を削減します。Solidityコンパイラの最新バージョンは、様々な最適化技術を導入し、ガス代の削減に貢献します。

データ可用性ソリューション

データ可用性サンプリング (DAS)

DASは、トランザクションデータの完全性を検証するために、すべてのノードがすべてのデータをダウンロードする必要がないようにします。これにより、ネットワークの負担を軽減し、ガス代を削減します。

Validium

Validiumは、トランザクションデータをオフチェーンに保存し、ゼロ知識証明を用いてデータの可用性を保証します。これにより、メインチェーンの負担を大幅に軽減し、ガス代を削減します。

各プロジェクトの現状と課題

各プロジェクトは、それぞれ異なる段階にあり、様々な課題を抱えています。

• Optimistic Rollup: 異議申し立て期間中の資金ロックのリスクや、異議申し立てプロセスの複雑さが課題です。
• ZK-Rollup: ゼロ知識証明の計算コストが高く、開発が複雑であるという課題があります。
• Polygon: サイドチェーンのセキュリティがイーサリアムのメインチェーンよりも低いという課題があります。
• EVM 2.0: EVM 2.0に対応したツールやライブラリがまだ十分に整備されていないという課題があります。
• DAS: データ可用性サンプリングの信頼性を確保するための技術的な課題があります。

これらの課題を克服するために、各プロジェクトは継続的な開発と改善に取り組んでいます。

将来展望

イーサリアムネットワークのガス代削減プロジェクトは、今後も活発に開発が進められると予想されます。特に、ZK-Rollupは、高いセキュリティとスケーラビリティを実現できる可能性があり、将来的に主流となる可能性があります。また、EVM 2.0の普及や、データ可用性ソリューションの進化も、ガス代削減に大きく貢献すると期待されます。

これらのプロジェクトの進展により、イーサリアムネットワークは、より多くのユーザーにとって利用しやすいプラットフォームとなり、DAppsの普及を促進することが期待されます。

まとめ

イーサリアムネットワークのガス代高騰は、DAppsの普及を妨げる深刻な問題です。しかし、レイヤー2ソリューション、EVMの改善、データ可用性ソリューションなど、様々なガス代削減プロジェクトが推進されており、これらのプロジェクトは、イーサリアムネットワークの将来にとって不可欠な要素です。各プロジェクトは、それぞれ異なる課題を抱えていますが、継続的な開発と改善により、これらの課題を克服し、イーサリアムネットワークをよりスケーラブルで利用しやすいプラットフォームへと進化させることが期待されます。