イーサリアム（ETH）のブロック時間と取引処理速度を解説

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）の基盤となるプラットフォームとしても広く知られています。その性能を理解する上で重要な要素の一つが、ブロック時間と取引処理速度です。本稿では、イーサリアムのブロック時間と取引処理速度について、そのメカニズム、歴史的変遷、そして今後の展望を含めて詳細に解説します。

1. ブロック時間とは

ブロック時間とは、新しいブロックがブロックチェーンに追加されるまでにかかる平均時間のことです。ブロックチェーンは、複数のブロックが鎖のように連なったデータ構造であり、各ブロックには取引データが含まれています。ブロック時間は、ネットワークのセキュリティ、スケーラビリティ、そしてユーザーエクスペリエンスに大きく影響します。

ビットコインのブロック時間は約10分ですが、イーサリアムのブロック時間は当初約12秒でした。これは、ビットコインよりも短いブロック時間を持つことで、より迅速な取引確認を実現しようとした結果です。しかし、短いブロック時間には、いくつかの課題も存在します。

2. イーサリアムのブロック時間の変遷

イーサリアムのブロック時間は、その歴史の中で何度か変更されています。当初の12秒というブロック時間は、ネットワークの混雑時には取引手数料の高騰や取引の遅延を引き起こすことがありました。そのため、イーサリアムの開発コミュニティは、ブロック時間を調整することで、ネットワークの安定性とスケーラビリティを向上させることを目指しました。

2017年、イーサリアムは「Byzantium」と呼ばれるハードフォークを実施し、ブロックガスリミットを増加させました。これにより、各ブロックに含めることができる取引の量が増加し、ネットワークの処理能力が向上しました。しかし、ブロック時間自体は変更されませんでした。

2018年、イーサリアムは「Constantinople」と呼ばれるハードフォークを実施し、ブロック時間に関する調整が行われました。具体的には、ブロックの難易度調整アルゴリズムが変更され、ブロック時間の変動幅が小さくなるように調整されました。これにより、ブロック時間は平均して約12秒程度に維持されるようになりました。

そして、2022年9月に行われた「The Merge」と呼ばれる歴史的なアップグレードにより、イーサリアムはプルーフ・オブ・ワーク（PoW）からプルーフ・オブ・ステーク（PoS）へのコンセンサスアルゴリズムを変更しました。この変更により、ブロック時間は理論上は12秒程度で維持されますが、PoSの特性上、より安定したブロック時間での運用が期待されています。

3. 取引処理速度とは

取引処理速度とは、1秒あたりに処理できる取引の数（Transactions Per Second: TPS）のことです。取引処理速度は、ネットワークのスケーラビリティを測る重要な指標であり、多くのユーザーが同時に取引を行う場合に、ネットワークがどの程度スムーズに機能するかを示します。

イーサリアムの取引処理速度は、当初は約15 TPS程度でした。これは、ビットコインの約7 TPSよりも高い数値ですが、VisaやMastercardなどの従来の決済ネットワークと比較すると、依然として低い水準でした。そのため、イーサリアムのスケーラビリティ問題は、長年にわたって開発コミュニティの大きな課題となっていました。

4. イーサリアムの取引処理速度を向上させるための取り組み

イーサリアムの取引処理速度を向上させるために、様々な取り組みが行われてきました。主な取り組みとしては、以下のものが挙げられます。

• 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）の上で動作する、オフチェーンのスケーリングソリューションです。代表的なレイヤー2ソリューションとしては、ロールアップ、サイドチェーン、ステートチャネルなどがあります。これらのソリューションを利用することで、取引処理速度を大幅に向上させることができます。
• シャーディング: 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取引を処理する技術です。シャーディングを導入することで、ネットワーク全体の処理能力を向上させることができます。
• プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行: PoWからPoSへの移行は、取引処理速度の向上に直接的な影響を与えるわけではありませんが、ネットワークの効率性を高め、より多くのバリデーターが参加しやすくなることで、間接的に取引処理速度の向上に貢献します。

5. The Mergeによる影響

2022年9月に行われた「The Merge」は、イーサリアムの歴史において画期的な出来事であり、ブロック時間と取引処理速度にも影響を与えました。PoSへの移行により、取引の承認プロセスが効率化され、ネットワーク全体のエネルギー消費量が大幅に削減されました。しかし、The Merge直後には、取引処理速度の大幅な向上は見られませんでした。これは、The Mergeが主にコンセンサスアルゴリズムの変更であり、スケーラビリティに関する根本的な解決策ではないためです。

しかし、The Mergeは、今後のスケーラビリティ向上に向けた重要なステップとなりました。PoSの基盤の上に、レイヤー2ソリューションやシャーディングなどの技術を実装することで、イーサリアムの取引処理速度は飛躍的に向上する可能性があります。

6. 現在の取引処理速度と今後の展望

The Merge後のイーサリアムの取引処理速度は、レイヤー1だけであれば約15 TPS程度ですが、レイヤー2ソリューションを利用することで、数百TPSから数千TPSまで向上させることができます。例えば、ArbitrumやOptimismなどのロールアップは、現在、数百TPSの取引処理能力を持っています。また、Polygonなどのサイドチェーンは、数千TPSの取引処理能力を持っています。

今後のイーサリアムのスケーラビリティ向上に向けた取り組みとしては、シャーディングの実装が最も重要なものの一つです。シャーディングが完全に実装されれば、イーサリアムの取引処理速度は数万TPSにまで向上する可能性があります。また、レイヤー2ソリューションのさらなる開発と普及も、イーサリアムのスケーラビリティ向上に貢献するでしょう。

7. ブロック時間と取引処理速度の関係

ブロック時間と取引処理速度は、密接に関連しています。一般的に、ブロック時間が短いほど、取引処理速度は向上する傾向があります。しかし、ブロック時間が短すぎると、ネットワークのセキュリティが低下する可能性があります。そのため、ブロック時間と取引処理速度のバランスを取ることが重要です。

イーサリアムは、当初、短いブロック時間を持つことで、より迅速な取引確認を実現しようとしましたが、ネットワークの混雑時には取引手数料の高騰や取引の遅延を引き起こすことがありました。そのため、ブロック時間を調整することで、ネットワークの安定性とスケーラビリティを向上させることを目指しました。The Merge後のイーサリアムは、PoSの特性上、より安定したブロック時間での運用が期待されており、今後のスケーラビリティ向上に向けた取り組みと合わせて、ブロック時間と取引処理速度の最適なバランスを見つけることが重要です。

まとめ

イーサリアムのブロック時間と取引処理速度は、その性能を理解する上で重要な要素です。イーサリアムのブロック時間は、その歴史の中で何度か変更されており、The MergeによってPoSへの移行が完了しました。取引処理速度は、当初は約15 TPS程度でしたが、レイヤー2ソリューションやシャーディングなどの技術を導入することで、大幅に向上する可能性があります。今後のイーサリアムのスケーラビリティ向上に向けた取り組みと合わせて、ブロック時間と取引処理速度の最適なバランスを見つけることが、イーサリアムのさらなる発展にとって不可欠です。