イーサリアム（ETH）の最新アップグレードによる機能拡充

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）の基盤として広く利用されています。その進化は常に続いており、ネットワークの性能向上、セキュリティ強化、そして新たな機能の追加を目指したアップグレードが定期的に実施されています。本稿では、イーサリアムの最新アップグレードによってもたらされる機能拡充について、技術的な詳細を含めて詳細に解説します。

イーサリアムの現状と課題

イーサリアムは、スマートコントラクトと呼ばれるプログラムを実行できるプラットフォームを提供することで、金融、サプライチェーン、ゲームなど、様々な分野での応用を可能にしました。しかし、その普及と利用拡大に伴い、いくつかの課題も浮上してきました。

• スケーラビリティ問題: イーサリアムのトランザクション処理能力は、ビットコインと比較して高いものの、DAppsの利用増加に伴い、ネットワークの混雑とガス代の高騰が深刻化していました。
• 高いガス代: トランザクションを実行するためのガス代は、ネットワークの混雑状況によって大きく変動し、DAppsの利用を阻害する要因となっていました。
• PoWのエネルギー消費: イーサリアムは、当初プルーフ・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いましたが、その莫大なエネルギー消費が環境問題として批判されていました。

これらの課題を解決するために、イーサリアムの開発コミュニティは、長年にわたる研究と開発を経て、大規模なアップグレード計画を策定し、実行に移してきました。

The Merge（PoSへの移行）

イーサリアムのアップグレードにおいて、最も重要な出来事の一つが、2022年9月15日に完了した「The Merge」です。これは、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した。

PoSは、トランザクションの検証者を「バリデーター」と呼び、彼らがイーサリアムを保有している量に応じて選出されます。バリデーターは、不正なトランザクションを検証した場合、保有しているイーサリアムの一部を失うリスクを負うため、誠実な行動を促されます。PoSへの移行により、以下の効果が期待されています。

• エネルギー消費の削減: PoWと比較して、PoSは大幅にエネルギー消費を削減できます。
• セキュリティの向上: PoSは、51%攻撃と呼ばれるネットワーク攻撃に対する耐性が高まります。
• スケーラビリティの向上: PoSは、将来的なスケーラビリティ向上に向けた基盤となります。

The Mergeは、イーサリアムの歴史における画期的な出来事であり、その後のアップグレードを可能にする重要なステップとなりました。

Dencun アップグレード

The Mergeに続く重要なアップグレードとして、2024年3月13日に実施されたDencun（Denial of Service Cancellation）アップグレードが挙げられます。Dencunは、主にLayer 2スケーリングソリューションのコスト削減を目的としたアップグレードです。

EIP-4844 (Proto-Danksharding)

Dencunアップグレードの中核となるのは、EIP-4844と呼ばれる提案です。これは、「Proto-Danksharding」とも呼ばれ、データ可用性レイヤーを導入することで、Layer 2のスケーリングソリューションのコストを大幅に削減することを目的としています。

従来のイーサリアムでは、Layer 2のスケーリングソリューションがトランザクションデータをイーサリアムのメインチェーンに投稿する必要があり、そのコストがLayer 2の利用を阻害する要因となっていました。EIP-4844では、Blobと呼ばれる新しいデータ構造を導入し、Layer 2のトランザクションデータをより安価にメインチェーンに投稿できるようになります。

Blobは、通常のトランザクションデータとは異なり、メインチェーンの状態を更新しません。そのため、Blobのデータは、メインチェーンのノードが検証する必要がなく、ストレージコストを削減できます。

EIP-4844の導入により、Optimistic RollupsやZK-RollupsなどのLayer 2スケーリングソリューションのガス代が大幅に削減され、DAppsの利用者がより安価にトランザクションを実行できるようになります。

その他のEIP

Dencunアップグレードには、EIP-4844以外にも、いくつかのEIPが含まれています。

• EIP-7560: EVM（Ethereum Virtual Machine）のopcodeを最適化し、スマートコントラクトの実行効率を向上させます。
• EIP-7854: ネットワークのセキュリティを強化するための変更が含まれています。

これらのEIPの組み合わせにより、Dencunアップグレードは、イーサリアムの性能向上とセキュリティ強化に大きく貢献します。

今後のアップグレード計画

イーサリアムの開発コミュニティは、Dencunアップグレードに続き、さらなるアップグレード計画を策定しています。

Sharding

Shardingは、イーサリアムのネットワークを複数の「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できるようにする技術です。Shardingを導入することで、イーサリアムのスケーラビリティを飛躍的に向上させることができます。

Shardingの実装は、非常に複雑であり、技術的な課題も多く存在します。しかし、イーサリアムの開発コミュニティは、Shardingの実装に向けて、着実に研究と開発を進めています。

Verkle Trees

Verkle Treesは、Merkle Treesを改良したデータ構造であり、イーサリアムの状態サイズを削減し、ノードの同期時間を短縮することを目的としています。Verkle Treesを導入することで、イーサリアムのネットワークの効率性を向上させることができます。

Account Abstraction (EIP-4337)

Account Abstractionは、スマートコントラクトをアカウントとして利用できるようにする技術です。Account Abstractionを導入することで、ユーザーは、より柔軟なアカウント管理が可能になり、セキュリティを向上させることができます。

これらのアップグレード計画は、イーサリアムの将来の発展にとって不可欠であり、その実現に向けて、開発コミュニティの努力が続けられています。

Layer 2 スケーリングソリューションの進化

イーサリアムのメインチェーンのスケーラビリティ問題を解決するために、Layer 2スケーリングソリューションが急速に進化しています。

• Optimistic Rollups: トランザクションをオフチェーンで処理し、その結果をメインチェーンに投稿する方式です。ArbitrumやOptimismなどが代表的なOptimistic Rollupsです。
• ZK-Rollups: トランザクションの有効性をゼロ知識証明を用いて証明し、メインチェーンに投稿する方式です。zkSyncやStarkNetなどが代表的なZK-Rollupsです。
• Validium: ZK-Rollupsと同様にゼロ知識証明を使用しますが、トランザクションデータをオフチェーンに保存します。

これらのLayer 2スケーリングソリューションは、それぞれ異なる特徴を持っており、DAppsの要件に応じて選択されます。DencunアップグレードによるEIP-4844の導入は、これらのLayer 2スケーリングソリューションのコスト削減に大きく貢献し、その普及を加速させると期待されています。

まとめ

イーサリアムは、The MergeによるPoSへの移行、DencunアップグレードによるEIP-4844の導入、そして今後のアップグレード計画を通じて、その性能向上、セキュリティ強化、そして新たな機能の追加を実現し続けています。Layer 2スケーリングソリューションの進化と相まって、イーサリアムは、分散型アプリケーションの基盤として、ますます重要な役割を担っていくでしょう。これらの進化は、暗号資産業界全体に大きな影響を与え、Web3の実現を加速させるものと期待されます。