イーサリアム（ETH）アップグレードで期待される効果

イーサリアムは、ビットコインに次ぐ時価総額を誇る暗号資産であり、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広く利用されています。しかし、イーサリアムは、スケーラビリティ問題、高いガス代、そしてエネルギー消費量の多さといった課題を抱えてきました。これらの課題を解決し、イーサリアムのさらなる発展を目指して、様々なアップグレードが計画・実施されています。本稿では、イーサリアムのアップグレードによって期待される効果について、技術的な側面から詳細に解説します。

1. イーサリアムの現状と課題

イーサリアムは、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分散型プラットフォームです。これにより、金融、サプライチェーン、ゲームなど、様々な分野で革新的なアプリケーションの開発が可能になりました。しかし、イーサリアムは、以下の課題を抱えています。

• スケーラビリティ問題: イーサリアムのトランザクション処理能力は、ビットコインと比較しても限られています。トランザクションが増加すると、ネットワークが混雑し、処理速度が低下します。
• 高いガス代: トランザクションを実行するためには、ガス代と呼ばれる手数料を支払う必要があります。ネットワークが混雑すると、ガス代が高騰し、DAppsの利用コストが増加します。
• エネルギー消費量の多さ: イーサリアムは、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）と呼ばれるコンセンサスアルゴリズムを採用していました。PoWは、大量の計算資源を必要とし、エネルギー消費量が非常に多いという問題がありました。

2. イーサリアム2.0（The Merge）とプルーフ・オブ・ステーク（PoS）

イーサリアムのこれらの課題を解決するために、イーサリアム2.0と呼ばれる大規模なアップグレードが計画されました。イーサリアム2.0の最も重要な変更点は、コンセンサスアルゴリズムをプルーフ・オブ・ステーク（PoS）に変更することです。PoSは、暗号資産の保有量に応じてトランザクションの検証を行う仕組みです。PoWと比較して、PoSはエネルギー消費量が少なく、スケーラビリティも向上します。

2022年9月15日に実施された「The Merge」は、イーサリアム2.0の主要なマイルストーンであり、イーサリアムのコンセンサスアルゴリズムをPoWからPoSに移行しました。これにより、イーサリアムのエネルギー消費量は大幅に削減され、より持続可能なプラットフォームへと進化しました。

2.1. PoSの仕組み

PoSでは、バリデーターと呼ばれる役割がトランザクションの検証を行います。バリデーターは、イーサリアムを32 ETH以上ステーキング（預け入れ）することで選出されます。バリデーターは、トランザクションを検証し、ブロックを生成することで報酬を得ることができます。不正なトランザクションを検証した場合、ステーキングしたETHの一部を没収される可能性があります。これにより、バリデーターは誠実にトランザクションを検証するインセンティブを持つことになります。

2.2. The Mergeによる効果

The Mergeによって、以下の効果が期待されます。

• エネルギー消費量の削減: PoSへの移行により、イーサリアムのエネルギー消費量は99.95%以上削減されました。
• セキュリティの向上: PoSは、PoWよりも攻撃コストが高く、セキュリティが向上すると考えられています。
• インフレ率の抑制: PoSは、ETHの発行量を抑制し、インフレ率を低下させることが期待されます。

3. シャーディングとスケーラビリティの向上

The Mergeは、イーサリアムのスケーラビリティ問題を完全に解決するものではありません。さらなるスケーラビリティ向上のために、シャーディングと呼ばれる技術が導入される予定です。シャーディングは、データベースを分割し、複数のサーバーに分散することで、処理能力を向上させる技術です。イーサリアムでは、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、スケーラビリティを向上させます。

3.1. シャーディングの仕組み

シャーディングでは、各シャードが独立してトランザクションを処理します。これにより、ネットワーク全体の処理能力が向上します。また、各シャードは、他のシャードと通信することで、クロスシャードトランザクションを実行することができます。クロスシャードトランザクションは、複数のシャードにまたがるトランザクションであり、複雑なDAppsの実現を可能にします。

3.2. シャーディングによる効果

シャーディングによって、以下の効果が期待されます。

• トランザクション処理能力の向上: シャーディングにより、イーサリアムのトランザクション処理能力は大幅に向上します。
• ガス代の低下: トランザクション処理能力の向上により、ネットワークの混雑が緩和され、ガス代が低下します。
• DAppsの多様化: スケーラビリティの向上により、より複雑で高度なDAppsの開発が可能になります。

4. EIP-4844（Proto-Danksharding）とデータ可用性サンプリング

シャーディングの実装に向けて、EIP-4844（Proto-Danksharding）と呼ばれるアップグレードが導入されました。EIP-4844は、データ可用性サンプリングと呼ばれる技術を導入することで、ロールアップのデータ可用性を向上させます。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。ロールアップは、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技術であり、Optimistic RollupとZK-Rollupの2種類があります。

4.1. データ可用性サンプリングの仕組み

データ可用性サンプリングは、ロールアップのトランザクションデータの一部をランダムにサンプリングし、そのデータが利用可能であることを確認する技術です。これにより、ロールアップのデータ可用性を効率的に検証することができます。EIP-4844は、データ可用性サンプリングを導入することで、ロールアップのスケーラビリティを向上させ、ガス代を低下させることが期待されます。

4.2. EIP-4844による効果

EIP-4844によって、以下の効果が期待されます。

• ロールアップのスケーラビリティ向上: データ可用性サンプリングにより、ロールアップのトランザクション処理能力が向上します。
• ガス代の低下: ロールアップのスケーラビリティ向上により、ガス代が低下します。
• L2エコシステムの発展: ロールアップの性能向上により、L2（Layer 2）エコシステムが発展し、より多くのDAppsが利用可能になります。

5. その他のアップグレード

イーサリアムでは、上記以外にも様々なアップグレードが計画・実施されています。例えば、EIP-3855（PUSH0 instruction）は、スマートコントラクトのコードサイズを削減し、ガス代を低下させることを目的としています。また、EIP-3860（Limit and meter initcode）は、スマートコントラクトの初期化コードのサイズを制限し、セキュリティを向上させることを目的としています。

6. まとめ

イーサリアムのアップグレードは、スケーラビリティ問題、高いガス代、そしてエネルギー消費量の多さといった課題を解決し、イーサリアムのさらなる発展を目指すための重要な取り組みです。The MergeによるPoSへの移行は、エネルギー消費量を大幅に削減し、セキュリティを向上させました。シャーディングとEIP-4844は、スケーラビリティをさらに向上させ、ガス代を低下させることが期待されます。これらのアップグレードによって、イーサリアムは、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し、DAppsの基盤として、より多くの分野で利用されるようになるでしょう。今後のイーサリアムの発展に注目が集まります。