イーサリアム（ETH）の最新プロトコル変更情報を解説

イーサリアムは、分散型アプリケーション（DApps）を構築するための基盤となるブロックチェーンプラットフォームです。その進化は、技術的な課題への対応と、よりスケーラブルで持続可能なネットワークの実現を目指して、常にプロトコル変更を伴ってきました。本稿では、イーサリアムの主要なプロトコル変更について、その背景、内容、影響を詳細に解説します。

1. イーサリアムの初期とProof-of-Work (PoW)

イーサリアムは、2015年にVitalik Buterinによって提唱され、ビットコインの課題を克服することを目指して誕生しました。初期のイーサリアムは、ビットコインと同様にProof-of-Work (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。PoWでは、マイナーと呼ばれる参加者が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、消費電力の高さ、スケーラビリティの低さ、中央集権化のリスクといった課題が存在しました。

2. Constantinople/Petersburg アップグレード

2019年に実施された Constantinople/Petersburg アップグレードは、イーサリアムのガス料金体系と仮想マシン（EVM）の改善を目的としていました。このアップグレードでは、以下の変更が加えられました。

• ガス料金の調整: 特定のオペコードのガス料金が調整され、より効率的なスマートコントラクトの実行が可能になりました。
• EVMの改善: EVMのパフォーマンスが向上し、スマートコントラクトの実行速度が改善されました。
• 新しいプリコンパイルコントラクトの導入: 暗号学的計算を効率的に実行するための新しいプリコンパイルコントラクトが導入されました。

これらの変更により、DAppsの開発者は、より低コストで効率的なスマートコントラクトを開発できるようになりました。

3. Istanbul アップグレード

2019年12月に実施された Istanbul アップグレードは、EVMの改善と、より高度なプライバシー保護技術の導入を目的としていました。このアップグレードでは、以下の変更が加えられました。

• EVMの改善: EVMのパフォーマンスがさらに向上し、スマートコントラクトの実行速度が改善されました。
• Zk-SNARKsのサポート: ゼロ知識証明の一種であるZk-SNARKsのサポートが導入され、より高度なプライバシー保護技術を利用できるようになりました。
• 新しいオペコードの導入: スマートコントラクトの機能を拡張するための新しいオペコードが導入されました。

Istanbul アップグレードは、イーサリアムのプライバシー保護機能を強化し、より複雑なDAppsの開発を可能にしました。

4. Berlin アップグレード

2021年4月に実施された Berlin アップグレードは、EVMのガス料金体系の改善と、ネットワークの安定性向上を目的としていました。このアップグレードでは、以下の変更が加えられました。

• ガス料金の調整: 特定のオペコードのガス料金が調整され、より効率的なスマートコントラクトの実行が可能になりました。
• EVMの改善: EVMのパフォーマンスが向上し、スマートコントラクトの実行速度が改善されました。
• ベースフィーの導入準備: EIP-1559の導入に向けた準備が行われました。

Berlin アップグレードは、EIP-1559の導入を円滑に進めるための重要なステップとなりました。

5. London アップグレードとEIP-1559

2021年8月に実施された London アップグレードは、イーサリアムのガス料金体系を根本的に見直すEIP-1559を導入しました。EIP-1559では、以下の変更が加えられました。

• ベースフィーの導入: ブロックのサイズに応じて変動するベースフィーが導入されました。
• 優先手数料の導入: マイナーにトランザクションを優先的に処理してもらうための優先手数料が導入されました。
• ETHの焼却: ベースフィーはETHを焼却するために使用され、ETHの供給量を減少させます。

EIP-1559の導入により、ガス料金の予測可能性が向上し、ETHの供給量が減少することで、ETHの価値が上昇する可能性があります。また、マイナーの収入構造が変化し、ネットワークのセキュリティへの影響が懸念されています。

6. The Merge (PoSへの移行)

2022年9月に実施された The Merge は、イーサリアムのコンセンサスアルゴリズムをPoWからProof-of-Stake (PoS) に移行する歴史的なイベントでした。PoSでは、バリデーターと呼ばれる参加者がETHを預け入れ、ネットワークのセキュリティを維持します。PoSには、消費電力の削減、スケーラビリティの向上、中央集権化のリスクの軽減といったメリットがあります。

The Merge の実施により、イーサリアムの消費電力は大幅に削減され、環境負荷が軽減されました。また、PoSは、よりスケーラブルなネットワークの実現に向けた重要なステップとなりました。しかし、PoSには、バリデーターの集中化、攻撃に対する脆弱性といった課題も存在します。

7. Shanghai アップグレード

2023年4月に実施された Shanghai アップグレードは、PoSに移行した後のイーサリアムの機能拡張を目的としていました。このアップグレードでは、以下の変更が加えられました。

• バリデーターのETH引き出し: PoSでETHを預け入れたバリデーターが、ETHを引き出す機能が導入されました。
• EVMの改善: EVMのパフォーマンスが向上し、スマートコントラクトの実行速度が改善されました。
• 新しいオペコードの導入: スマートコントラクトの機能を拡張するための新しいオペコードが導入されました。

Shanghai アップグレードは、PoSの運用を安定化させ、イーサリアムの機能拡張を促進しました。

8. Cancun アップグレード (Dencun)

2024年3月に実施された Cancun アップグレード（Dencunとも呼ばれる）は、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ています。このアップグレードでは、以下の変更が加えられました。

• Proto-Danksharding (EIP-4844): Layer 2 ネットワークがトランザクションデータをオンチェーンに投稿する際のコストを大幅に削減する Proto-Danksharding が導入されました。これにより、Layer 2 のスケーラビリティが向上し、ユーザーはより低コストでトランザクションを実行できるようになります。
• EVMの改善: EVMのパフォーマンスが向上し、スマートコントラクトの実行速度が改善されました。

Cancun アップグレードは、イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決するための重要なステップであり、Layer 2 エコシステムの成長を促進すると期待されています。

9. 今後の展望

イーサリアムの開発は、今後も継続的に行われていく予定です。今後の主要な開発目標としては、以下のものが挙げられます。

• スケーラビリティのさらなる向上: シャーディングなどの技術を導入し、イーサリアムのスケーラビリティをさらに向上させる。
• プライバシー保護機能の強化: Zk-SNARKsなどの技術を活用し、イーサリアムのプライバシー保護機能を強化する。
• スマートコントラクトのセキュリティ向上: スマートコントラクトの脆弱性を検出し、修正するためのツールや技術を開発する。

まとめ

イーサリアムは、その誕生以来、数多くのプロトコル変更を経て進化してきました。これらの変更は、技術的な課題への対応と、よりスケーラブルで持続可能なネットワークの実現を目指して行われてきました。The Merge による PoS への移行は、イーサリアムの歴史における重要な転換点であり、今後の発展に大きな影響を与えると考えられます。Cancun アップグレードは、Layer 2 スケーリングソリューションのコスト削減に貢献し、イーサリアムのエコシステムをさらに拡大すると期待されます。イーサリアムの開発は、今後も継続的に行われていく予定であり、その進化から目が離せません。