イーサリアム（ETH）のガス代が安くなるレイヤー技術
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広く認識されています。しかし、その普及を阻む大きな課題の一つが、トランザクション手数料である「ガス代」の高さです。ネットワークの混雑時には、ガス代が非常に高騰し、DAppsの利用を困難にする場合があります。この問題を解決するために、様々なレイヤー技術が開発されています。本稿では、イーサリアムのガス代を削減するための主要なレイヤー技術について、その原理、利点、課題を詳細に解説します。
イーサリアムのガス代問題の根本原因
イーサリアムのガス代が高騰する原因は、主に以下の点が挙げられます。
- 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数が増加すると、ネットワークが混雑し、トランザクションの処理に時間がかかります。
- ブロックサイズの制限: 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数に上限があります。
- 計算資源の競合: スマートコントラクトの実行には計算資源が必要であり、複雑なコントラクトほど多くの計算資源を消費します。ユーザーは、自分のトランザクションを優先的に処理してもらうために、他のユーザーよりも高いガス代を支払う必要があります。
- EIP-1559の影響: EIP-1559は、トランザクション手数料のメカニズムを改善することを目的として導入されましたが、ガス代の予測可能性を高める一方で、ベースフィーの燃焼により、供給量が減少し、結果的にガス代が高騰する要因となることもあります。
これらの要因が複合的に作用し、イーサリアムのガス代は変動しやすく、高額になることがあります。
レイヤー技術の種類
イーサリアムのガス代問題を解決するために、主に以下の2種類のレイヤー技術が開発されています。
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）の外でトランザクションを処理し、その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。代表的なレイヤー2ソリューションには、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。
- ZK-Rollup: ゼロ知識証明を用いて、トランザクションの有効性を証明します。これにより、異議申し立て期間を設ける必要がなく、より高速な処理が可能です。
- 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に状態を同期することで、ガス代を削減します。
- 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し、最終的な結果のみをメインチェーンに記録します。これにより、高速かつ低コストなトランザクションを実現します。
2. レイヤー0ソリューション
レイヤー0ソリューションは、イーサリアムの基盤となるインフラストラクチャを改善することで、ガス代を削減します。代表的なレイヤー0ソリューションには、以下のものがあります。
- シャーディング: シャーディングは、イーサリアムのブロックチェーンを複数のシャード（断片）に分割し、各シャードで並行してトランザクションを処理することで、スケーラビリティを向上させます。
- データ可用性サンプリング: データ可用性サンプリングは、ブロックチェーンのデータを効率的に検証するための技術であり、ロールアップのスケーラビリティを向上させます。
各レイヤー技術の詳細解説
Optimistic Rollup
Optimistic Rollupは、トランザクションが不正であると仮定し、異議申し立て期間を設けます。この期間中に不正なトランザクションが発見された場合、そのトランザクションはロールバックされます。Optimistic Rollupは、実装が比較的容易であり、多くのDAppsで採用されています。しかし、異議申し立て期間中は資金の引き出しに制限があるという課題があります。
ZK-Rollup
ZK-Rollupは、ゼロ知識証明を用いて、トランザクションの有効性を証明します。これにより、異議申し立て期間を設ける必要がなく、より高速な処理が可能です。ZK-Rollupは、セキュリティが高いという利点がありますが、実装が複雑であり、計算コストが高いという課題があります。
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に状態を同期することで、ガス代を削減します。サイドチェーンは、高いスループットを実現できますが、セキュリティがメインチェーンよりも低いという課題があります。
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し、最終的な結果のみをメインチェーンに記録します。これにより、高速かつ低コストなトランザクションを実現します。ステートチャネルは、特定のユースケースに限定されるという課題があります。
シャーディング
シャーディングは、イーサリアムのブロックチェーンを複数のシャードに分割し、各シャードで並行してトランザクションを処理することで、スケーラビリティを向上させます。シャーディングは、イーサリアム2.0で実装される予定であり、大幅なスケーラビリティの向上が期待されています。しかし、シャーディングの実装は非常に複雑であり、セキュリティ上の課題も存在します。
各レイヤー技術の比較
| 技術 | スケーラビリティ | セキュリティ | 複雑性 | 資金のロックアップ | 主な用途 |
| ————– | ————– | ———– | —— | —————- | ————————————– |
| Optimistic Rollup | 中 | 中 | 低 | あり | 一般的なDApps、DeFi |
| ZK-Rollup | 高 | 高 | 高 | なし | 高セキュリティが必要なDApps、決済 |
| サイドチェーン | 高 | 低 | 中 | なし | 特定のDApps、ゲーム |
| ステートチャネル | 高 | 中 | 中 | あり | 2者間の決済、マイクロペイメント |
| シャーディング | 非常に高い | 高 | 非常に高い | なし | イーサリアム全体のパフォーマンス向上 |
今後の展望
イーサリアムのガス代問題を解決するためのレイヤー技術は、現在も活発に開発が進められています。Optimistic RollupとZK-Rollupは、それぞれ異なる利点と課題を持っており、今後も両者が共存していくと考えられます。シャーディングは、イーサリアム2.0で実装されることで、イーサリアムのスケーラビリティを大幅に向上させることが期待されています。また、これらの技術を組み合わせることで、より効率的かつ安全なトランザクション処理が可能になるでしょう。
まとめ
イーサリアムのガス代は、DAppsの普及を阻む大きな課題です。レイヤー2ソリューションとレイヤー0ソリューションは、この問題を解決するための有望な技術であり、それぞれ異なるアプローチでガス代の削減を目指しています。Optimistic Rollup、ZK-Rollup、サイドチェーン、ステートチャネル、シャーディングなどの技術は、イーサリアムのエコシステムをより持続可能でスケーラブルなものにするために不可欠です。これらの技術の進化と普及により、イーサリアム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になるでしょう。
