イーサリアム（ETH）の最新アップグレード情報を徹底解説

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）の基盤として広く利用されています。その進化は常に進行しており、ネットワークの拡張性、セキュリティ、持続可能性を向上させるためのアップグレードが継続的に行われています。本稿では、イーサリアムの主要なアップグレードについて、技術的な詳細、導入の経緯、そして今後の展望を詳細に解説します。

1. イーサリアムの歴史と課題

イーサリアムは、2015年にヴィタリック・ブテリンによって提唱され、ビットコインの持つスクリプト機能の拡張を目指しました。スマートコントラクトと呼ばれるプログラムを実行できる機能を導入することで、金融、サプライチェーン、投票システムなど、様々な分野での応用が可能になりました。しかし、初期のイーサリアムは、トランザクション処理能力の低さ、高いガス代、そしてスケーラビリティの問題を抱えていました。これらの課題を解決するために、様々なアップグレード計画が立案・実行されてきました。

2. The Merge（PoSへの移行）

イーサリアムの歴史において最も重要なアップグレードの一つが、2022年9月15日に完了した「The Merge」です。これは、イーサリアムのコンセンサスアルゴリズムをプルーフ・オブ・ワーク（PoW）からプルーフ・オブ・ステーク（PoS）へと移行するものでした。PoWでは、マイナーが複雑な計算問題を解くことでブロックを生成し、ネットワークを維持していましたが、莫大な電力消費が問題視されていました。PoSでは、バリデーターと呼ばれる参加者がイーサリアムを預け入れ（ステーク）、その量に応じてブロック生成の権利を得ます。これにより、電力消費を大幅に削減し、ネットワークのセキュリティを向上させることが可能になりました。

2.1 PoSの仕組み

PoSでは、バリデーターは32 ETHを預け入れる必要があります。32 ETHに満たない場合は、ステーキングプールに参加することで間接的にPoSに参加できます。バリデーターは、ブロックを生成し、トランザクションを検証することで報酬を得ます。不正な行為を行った場合、預け入れたETHは没収されます（スラッシング）。この仕組みにより、バリデーターは誠実な行動を促され、ネットワークのセキュリティが維持されます。

2.2 The Mergeの影響

The Mergeは、イーサリアムのエネルギー消費量を99.95%以上削減しました。また、イーサリアムの発行量を抑制し、インフレ率を下げる効果も期待されています。しかし、The Mergeはスケーラビリティの問題を直接解決するものではありません。トランザクション処理能力の向上には、さらなるアップグレードが必要となります。

3. EIP-4844（Proto-Danksharding）

EIP-4844は、「Proto-Danksharding」とも呼ばれ、イーサリアムのスケーラビリティを向上させるための重要なアップグレードです。これは、データ可用性レイヤーを導入することで、ロールアップのトランザクションコストを大幅に削減することを目的としています。ロールアップは、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技術です。現在、Optimistic RollupとZK-Rollupの2種類のロールアップが主流ですが、どちらもデータ可用性レイヤーに依存しています。EIP-4844は、このデータ可用性レイヤーを効率化し、ロールアップのコストを削減することで、より多くのユーザーがイーサリアムを利用できるようにすることを目的としています。

3.1 Dankshardingの仕組み

Dankshardingは、データを「blob」と呼ばれる新しいデータ構造に分割し、それをネットワーク全体に分散させることで、データ可用性を向上させます。blobは、トランザクションデータとは異なり、より安価に保存できます。これにより、ロールアップは、より多くのトランザクションを処理できるようになり、トランザクションコストを削減できます。

3.2 EIP-4844の導入時期

EIP-4844は、2024年内に導入される予定です。このアップグレードにより、イーサリアムのスケーラビリティが大幅に向上し、DAppsの利用が促進されることが期待されています。

4. Verkle Trees

Verkle Treesは、イーサリアムのステートサイズを削減し、ノードの同期時間を短縮するためのアップグレードです。現在のイーサリアムは、Merkle Treesと呼ばれるデータ構造を使用してステートを管理していますが、ステートサイズが大きくなるにつれて、ノードの同期時間が長くなり、ネットワークの効率が低下しています。Verkle Treesは、Merkle Treesよりも効率的なデータ構造であり、ステートサイズを大幅に削減することができます。

4.1 Verkle Treesの仕組み

Verkle Treesは、ステートの各要素をハッシュ化し、それらをツリー構造に格納します。Verkle Treesは、Merkle Treesよりも少ないデータ量でステート全体を表現できるため、ステートサイズを削減することができます。また、Verkle Treesは、ステートの証明を生成する時間を短縮することができます。

4.2 Verkle Treesの導入時期

Verkle Treesは、EIP-4844の導入後、数年以内に導入される予定です。このアップグレードにより、イーサリアムのネットワーク効率が大幅に向上し、より多くのユーザーがイーサリアムを利用できるようになることが期待されています。

5. その他のアップグレード

上記以外にも、イーサリアムには様々なアップグレードが計画・実行されています。例えば、EIP-3855（PUSH0 instruction）は、スマートコントラクトのガス代を削減するためのアップグレードであり、EIP-3860（Limit and meter reuse）は、スマートコントラクトの実行効率を向上させるためのアップグレードです。これらのアップグレードは、イーサリアムのパフォーマンスを向上させ、DAppsの開発を促進することを目的としています。

6. イーサリアムの今後の展望

イーサリアムは、The Merge、EIP-4844、Verkle Treesなどのアップグレードを通じて、スケーラビリティ、セキュリティ、持続可能性を向上させ、より多くのユーザーが利用できるプラットフォームへと進化しています。今後の展望としては、シャーディングと呼ばれる技術の導入が挙げられます。シャーディングは、イーサリアムのネットワークを複数のシャードに分割し、各シャードでトランザクションを並行処理することで、トランザクション処理能力を大幅に向上させることを目的としています。シャーディングの導入により、イーサリアムは、VisaやMastercardなどの既存の決済システムと同等のトランザクション処理能力を持つことが期待されています。

7. まとめ

イーサリアムは、継続的なアップグレードを通じて、その技術的な課題を克服し、分散型アプリケーションの基盤として確固たる地位を築いています。The MergeによるPoSへの移行は、エネルギー消費量を削減し、セキュリティを向上させました。EIP-4844は、トランザクションコストを削減し、スケーラビリティを向上させます。Verkle Treesは、ステートサイズを削減し、ネットワーク効率を向上させます。これらのアップグレードは、イーサリアムをより持続可能で、スケーラブルで、そして使いやすいプラットフォームへと進化させるための重要なステップです。今後のシャーディングの導入により、イーサリアムは、分散型金融（DeFi）、NFT、メタバースなど、様々な分野での応用をさらに拡大していくことが期待されます。イーサリアムの進化は、ブロックチェーン技術の未来を形作る上で、重要な役割を果たすでしょう。