イーサリアム（ETH）ガス代を抑えるLayer技術とは？

イーサリアムは、分散型アプリケーション（DApps）を構築・実行するための主要なプラットフォームとして広く認知されています。しかし、その利用拡大に伴い、ネットワークの混雑によるガス代の高騰が深刻な課題となっています。ガス代は、イーサリアムネットワーク上でトランザクションを実行するために必要な手数料であり、ネットワークの需要が高まると、その価格は急騰する傾向があります。このガス代の高騰は、DAppsの利用を阻害し、特に小規模なトランザクションや頻繁な操作を行うアプリケーションにとっては大きな負担となります。

この問題を解決するために、様々なLayer技術が開発されています。Layer技術とは、イーサリアムのメインチェーン（Layer 1）の処理能力を拡張し、トランザクションの処理速度を向上させ、ガス代を削減するための技術の総称です。これらの技術は、大きく分けてLayer 2ソリューションと、イーサリアムの根本的なスケーラビリティを向上させるLayer 1のアップグレードに分類できます。

Layer 2ソリューション

Layer 2ソリューションは、イーサリアムのメインチェーンの外でトランザクションを処理し、その結果をメインチェーンに記録することで、ネットワークの混雑を緩和し、ガス代を削減します。代表的なLayer 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技術です。これにより、メインチェーン上のトランザクション数を減らし、ガス代を削減することができます。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2つの主要なタイプがあります。

Optimistic Rollup

Optimistic Rollupは、トランザクションが有効であると仮定し、不正なトランザクションがあった場合にのみ、チャレンジメカニズムを通じて検証を行います。これにより、高速なトランザクション処理が可能になりますが、不正なトランザクションの検証に時間がかかる場合があります。代表的なOptimistic Rollupプロジェクトには、ArbitrumとOptimismがあります。

ZK-Rollup

ZK-Rollupは、ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof）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します。これにより、不正なトランザクションを即座に検出し、検証することができます。ZK-Rollupは、高いセキュリティとスケーラビリティを提供しますが、実装が複雑であるという課題があります。代表的なZK-Rollupプロジェクトには、zkSyncとStarkNetがあります。

サイドチェーン

サイドチェーンは、イーサリアムのメインチェーン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とブロック生成ルールを持っています。サイドチェーンは、メインチェーンから資産を移動し、そこでトランザクションを処理することができます。サイドチェーンは、高速なトランザクション処理と低いガス代を提供しますが、セキュリティがメインチェーンよりも低い場合があります。代表的なサイドチェーンプロジェクトには、Polygon（旧Matic Network）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するための技術です。ステートチャネルは、2者がチャネルを開設し、そこで複数のトランザクションを交換した後、最終的な結果のみをメインチェーンに記録します。ステートチャネルは、高速なトランザクション処理と低いガス代を提供しますが、2者間のトランザクションに限定されます。代表的なステートチャネルプロジェクトには、Raiden Networkがあります。

Layer 1のアップグレード

Layer 1のアップグレードは、イーサリアムの根本的なスケーラビリティを向上させるための技術です。代表的なLayer 1のアップグレードには、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技術です。これにより、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。シャーディングは、複雑な技術であり、実装には時間がかかりますが、イーサリアムのスケーラビリティを大幅に向上させる可能性があります。

プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行

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使用していましたが、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行を進めています。PoSは、PoWよりもエネルギー効率が高く、スケーラビリティも向上させることができます。PoSへの移行は、イーサリアムのガス代削減にも貢献すると期待されています。

EIP-4844（Proto-Danksharding）

EIP-4844は、シャーディングの初期段階として導入される提案であり、データ可用性サンプリング（DAS）と呼ばれる技術を導入します。DASは、トランザクションデータの完全性を検証するために、すべてのノードがすべてのデータをダウンロードする必要がないようにします。これにより、Layer 2ソリューションのガス代を大幅に削減することができます。

各Layer技術の比較

技術	メリット	デメリット
Optimistic Rollup	高速なトランザクション処理、比較的容易な実装	不正なトランザクションの検証に時間がかかる
ZK-Rollup	高いセキュリティ、高いスケーラビリティ	実装が複雑
サイドチェーン	高速なトランザクション処理、低いガス代	セキュリティが低い場合がある
ステートチャネル	高速なトランザクション処理、低いガス代	2者間のトランザクションに限定
シャーディング	ネットワーク全体の処理能力を向上	実装が複雑、時間がかかる
PoSへの移行	エネルギー効率が高い、スケーラビリティが向上	移行に時間がかかる
EIP-4844	Layer 2ソリューションのガス代を大幅に削減	シャーディングの初期段階

今後の展望

イーサリアムのガス代問題は、依然として解決すべき重要な課題です。しかし、上記のLayer技術の開発と導入により、ガス代の削減とネットワークのスケーラビリティ向上に向けた取り組みが進んでいます。特に、Layer 2ソリューションは、すでに実用化されており、多くのDAppsで利用されています。また、Layer 1のアップグレードも、イーサリアムの将来的なスケーラビリティにとって不可欠です。

これらの技術が成熟し、普及することで、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となり、DAppsの普及を促進することが期待されます。また、これらの技術は、他のブロックチェーンプラットフォームにも応用可能であり、ブロックチェーン技術全体の発展に貢献する可能性があります。

まとめ

イーサリアムのガス代高騰は、DAppsの利用を阻害する大きな課題です。この問題を解決するために、Layer 2ソリューションとLayer 1のアップグレードという2つの主要なアプローチが採用されています。Layer 2ソリューションは、オフチェーンでトランザクションを処理することでガス代を削減し、Layer 1のアップグレードは、イーサリアムの根本的なスケーラビリティを向上させます。これらの技術の進展により、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となり、ブロックチェーン技術全体の発展に貢献することが期待されます。今後も、これらの技術の動向を注視し、最適なソリューションを選択していくことが重要です。