イーサリアム（ETH）とLayerソリューションの最新動向
はじめに
イーサリアムは、2015年にVitalik Buterinによって提唱された、分散型アプリケーション（DApps）を構築するためのプラットフォームです。ビットコインと同様にブロックチェーン技術を基盤としていますが、スマートコントラクトという機能により、単なる暗号通貨としての役割を超え、金融、サプライチェーン、ゲームなど、様々な分野での応用が期待されています。しかし、イーサリアムネットワークの拡張性問題、すなわちトランザクション処理能力の限界は、その普及を阻む大きな課題となってきました。本稿では、イーサリアムの現状と、この課題を解決するためのLayerソリューションの最新動向につい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、そのセキュリティと分散性において高い評価を得ていますが、トランザクション処理能力が1秒あたり約15件程度と限られている点が大きな課題です。これは、ビットコインの約7件よりもわずかに多い程度であり、VisaやMastercardなどの既存の決済システムと比較すると、圧倒的に低い数値です。トランザクション処理能力の低さは、ネットワークの混雑を引き起こし、ガス代（トランザクション手数料）の高騰を招きます。ガス代の高騰は、DAppsの利用コストを増加させ、ユーザーエクスペリエンスを低下させる要因となります。
また、イーサリアムはプルーフ・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おり、大量の電力消費が問題視されています。PoWは、複雑な計算問題を解くことでブロックを生成する仕組みであり、その計算には膨大な電力が必要となります。環境問題への意識の高まりとともに、PoWの電力消費は、イーサリアムの持続可能性を脅かす要因となっています。
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、イーサリアム2.0と呼ばれる大規模なアップグレードを進めています。イーサリアム2.0は、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行、シャーディングの導入、仮想マシンの改善などを特徴としており、これらの改善により、トランザクション処理能力の向上、ガス代の削減、電力消費の削減などが期待されています。
Layerソリューションの種類
イーサリアムの拡張性問題を解決するためのLayerソリューションは、大きく分けて以下の2つの種類に分類されます。
- Layer 2ソリューション: イーサリアムのメインチェーン（Layer 1）の上に構築されるソリューションであり、トランザクションをオフチェーンで処理することで、メインチェーンの負荷を軽減します。
- サイドチェーン: イーサリアムとは独立したブロックチェーンであり、イーサリアムとの間で資産を移動させることで、イーサリアムの機能を拡張します。
Layer 2ソリューションの詳細
Layer 2ソリューションには、以下の種類があります。
- ロールアップ: オフチェーンでトランザクションをまとめて処理し、その結果をメインチェーンに記録するソリューションです。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2つの種類があります。
- 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ることで、不正なトランザクションを検知するソリューションです。
- ZK-Rollup: ゼロ知識証明と呼ばれる暗号技術を用いて、トランザクションの有効性を証明するソリューションです。
- ステートチャネル: 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するソリューションです。
- Plasma: イーサリアムのメインチェーンから派生した子チェーンを複数作成し、トランザクションを子チェーンで処理するソリューションです。
サイドチェーンの詳細
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や仮想マシンを持つことができます。サイドチェーンは、イーサリアムとの間でブリッジと呼ばれる仕組みを用いて資産を移動させることで、イーサリアムの機能を拡張します。代表的なサイドチェーンとしては、Polygon（旧Matic Network）やxDai Chainなどがあります。
主要なLayerソリューションの動向
Polygon
Polygon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に開発されたLayer 2ソリューションであり、Plasma、PoSコミットチェーン、ZK-Rollupなど、様々なスケーリング技術を統合しています。Polygonは、低コストで高速なトランザクションを実現し、DAppsの開発者やユーザーにとって魅力的なプラットフォームとなっています。Polygonは、DeFi（分散型金融）やNFT（非代替性トークン）などの分野で広く利用されており、そのエコシステムは急速に拡大しています。
Arbitrum
Arbitrumは、Optimistic Rollupを採用したLayer 2ソリューションであり、イーサリアムとの互換性が高く、既存のDAppsを容易に移植することができます。Arbitrumは、低コストで高速なトランザクションを実現し、DeFiやNFTなどの分野で利用されています。Arbitrumは、その技術的な優位性から、多くのDAppsの開発者から注目を集めています。
Optimism
Optimismも、Optimistic Rollupを採用したLayer 2ソリューションであり、Arbitrumと同様に、イーサリアムとの互換性が高く、既存のDAppsを容易に移植することができます。Optimismは、低コストで高速なトランザクションを実現し、DeFiやNFTなどの分野で利用されています。Optimismは、そのコミュニティの活発さから、多くのDAppsの開発者から支持を集めています。
zkSync
zkSyncは、ZK-Rollupを採用したLayer 2ソリューションであり、高いセキュリティとプライバシーを実現します。zkSyncは、低コストで高速なトランザクションを実現し、DeFiやNFTなどの分野で利用されています。zkSyncは、その技術的な複雑さから、開発が遅れていましたが、近年、開発が加速しており、今後の成長が期待されています。
Avalanche
Avalancheは、サイドチェーンであり、イーサリアムとの互換性を持つSubnetと呼ばれるカスタムブロックチェーンを作成することができます。Avalancheは、高速なトランザクション処理能力と高いスケーラビリティを実現し、DeFiやNFTなどの分野で利用されています。Avalancheは、その柔軟性と拡張性から、多くの企業や開発者から注目を集めています。
イーサリアム2.0の進捗状況
イーサリアム2.0は、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行、シャーディングの導入、仮想マシンの改善などを特徴とする大規模なアップグレードであり、その進捗状況は、イーサリアムの将来を左右する重要な要素です。Beacon Chainと呼ばれるPoSコンセンサスレイヤーは既に稼働しており、ステーキングによる報酬獲得が可能となっています。シャーディングの導入は、現在開発が進められており、2023年以降に実装される予定です。仮想マシンの改善も、現在開発が進められており、イーサリアムのパフォーマンス向上に貢献することが期待されています。
今後の展望
イーサリアムの拡張性問題は、Layerソリューションの登場により、徐々に解決されつつあります。Layer 2ソリューションやサイドチェーンは、イーサリアムのメインチェーンの負荷を軽減し、低コストで高速なトランザクションを実現することで、DAppsの普及を促進することが期待されます。また、イーサリアム2.0のアップグレードも、イーサリアムのパフォーマンス向上に大きく貢献することが期待されます。
今後、Layerソリューションは、さらに進化し、より高度な機能やセキュリティを提供することで、DAppsのエコシステムを拡大していくでしょう。また、異なるLayerソリューション間の相互運用性も、重要な課題となるでしょう。異なるLayerソリューション間の相互運用性が実現すれば、ユーザーは、より自由にDAppsを利用できるようになり、DAppsのエコシステムは、さらに活性化するでしょう。
まとめ
イーサリアムは、分散型アプリケーションを構築するための強力なプラットフォームですが、拡張性問題という課題を抱えています。この課題を解決するために、Layerソリューションやイーサリアム2.0の開発が進められています。Layerソリューションは、イーサリアムのメインチェーンの負荷を軽減し、低コストで高速なトランザクションを実現することで、DAppsの普及を促進することが期待されます。イーサリアム2.0のアップグレードも、イーサリアムのパフォーマンス向上に大きく貢献することが期待されます。今後のLayerソリューションとイーサリアム2.0の動向に注目し、DAppsのエコシステムがどのように発展していくのかを見守ることが重要です。
