イーサリアム（ETH）のガス代削減を実現した最新技術

はじめに

イーサリアムは、分散型アプリケーション（DApps）を構築するための主要なプラットフォームとして、その地位を確立してきました。しかし、ネットワークの利用が増加するにつれて、トランザクション処理にかかるガス代（手数料）の高騰が深刻な問題となっています。このガス代の高騰は、DAppsの利用を妨げ、イーサリアムの普及を阻害する要因の一つとなっています。本稿では、イーサリアムのガス代削減を実現した最新技術について、詳細に解説します。

ガス代高騰の背景

イーサリアムのガス代は、トランザクションの計算資源（コンピューティングリソース）の使用量に基づいて決定されます。トランザクションが複雑になるほど、より多くの計算資源が必要となり、ガス代が高くなります。また、ネットワークの混雑状況もガス代に影響を与えます。ネットワークが混雑している場合、トランザクションを優先的に処理してもらうためには、より高いガス代を設定する必要があります。ガス代の仕組みは、ネットワークのセキュリティを維持するために不可欠ですが、高騰するとDAppsの利用コストが増加し、ユーザーエクスペリエンスを損なう可能性があります。

ガス代削減に向けた取り組み

イーサリアムの開発コミュニティは、ガス代高騰の問題を解決するために、様々な取り組みを行ってきました。これらの取り組みは、主に以下の３つのカテゴリーに分類できます。

1. レイヤー2ソリューション

レイヤー2ソリューションは、イーサリアムのメインチェーン（レイヤー1）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、ガス代を削減する技術です。代表的なレイヤー2ソリューションとしては、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、メインチェーンの負荷を軽減し、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出する仕組みです。
• ZK-Rollup：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する仕組みです。

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を使用します。サイドチェーン上でトランザクションを処理し、定期的にメインチェーンに状態を同期することで、ガス代を削減することができます。

ステートチャネル

ステートチャネルは、当事者間で直接トランザクションを処理し、最終的な結果のみをメインチェーンに記録する技術です。これにより、メインチェーンの負荷を大幅に軽減し、ガス代を削減することができます。

2. イーサリアムのアップグレード

イーサリアムのアップグレードは、ネットワークの基盤となるプロトコルを改善することで、ガス代を削減する技術です。代表的なアップグレードとしては、以下のものがあります。

EIP-1559

EIP-1559は、イーサリアムのトランザクション手数料の仕組みを改善する提案です。EIP-1559では、トランザクション手数料をベースフィーとプライオリティフィーに分割し、ベースフィーはネットワークの混雑状況に応じて自動的に調整されるようにしました。これにより、ガス代の予測可能性を高め、ユーザーエクスペリエンスを向上させることができます。

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、ネットワークのスケーラビリティを向上させ、ガス代を削減することができます。

3. スマートコントラクトの最適化

スマートコントラクトのコードを最適化することで、トランザクションの計算資源の使用量を削減し、ガス代を削減することができます。スマートコントラクトの最適化には、以下の手法があります。

不要なコードの削除

スマートコントラクトに含まれる不要なコードを削除することで、コードのサイズを縮小し、計算資源の使用量を削減することができます。

データ構造の最適化

スマートコントラクトで使用するデータ構造を最適化することで、データの読み書きにかかる計算資源の使用量を削減することができます。

アルゴリズムの最適化

スマートコントラクトで使用するアルゴリズムを最適化することで、計算にかかる計算資源の使用量を削減することができます。

最新技術の詳細

近年、ガス代削減の分野では、特に以下の技術が注目を集めています。

Polygon Hermez

Polygon Hermezは、ZK-Rollup技術を採用したレイヤー2ソリューションです。高速かつ低コストなトランザクションを実現し、イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決することを目指しています。Polygon Hermezは、特にDeFi（分散型金融）アプリケーションの利用において、ガス代の削減効果が期待されています。

Arbitrum One & Arbitrum Nova

Arbitrum OneとArbitrum Novaは、Optimistic Rollup技術を採用したレイヤー2ソリューションです。Arbitrum Oneは、汎用的なDAppsの利用に適しており、Arbitrum Novaは、ゲームやソーシャルメディアなどのアプリケーションに最適化されています。どちらも、イーサリアムと比較して大幅なガス代削減を実現しています。

StarkNet

StarkNetは、ZK-Rollup技術を採用したレイヤー2ソリューションです。StarkNetは、特に複雑な計算を必要とするアプリケーションに適しており、高いスケーラビリティとセキュリティを提供します。StarkNetは、DeFiやNFT（非代替性トークン）などの分野での利用が期待されています。

Fuel

Fuelは、新しいプログラミング言語と仮想マシンを導入することで、スマートコントラクトの実行効率を向上させ、ガス代を削減する技術です。Fuelは、特に複雑なロジックを持つスマートコントラクトの利用において、ガス代の削減効果が期待されています。

今後の展望

イーサリアムのガス代削減に向けた取り組みは、今後も継続的に行われると考えられます。レイヤー2ソリューションの進化、イーサリアムのアップグレード、スマートコントラクトの最適化など、様々な技術が組み合わされることで、より低コストで効率的なイーサリアムネットワークが実現されることが期待されます。また、これらの技術は、イーサリアムだけでなく、他のブロックチェーンプラットフォームにも応用され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の利用を妨げる深刻な問題でしたが、レイヤー2ソリューション、イーサリアムのアップグレード、スマートコントラクトの最適化など、様々な取り組みによって、ガス代削減に向けた進展が見られています。特に、Polygon Hermez、Arbitrum One & Arbitrum Nova、StarkNet、Fuelなどの最新技術は、イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決し、より多くのユーザーがDAppsを利用できるようにする可能性を秘めています。今後の技術開発と普及によって、イーサリアムがより持続可能なプラットフォームとして成長していくことが期待されます。