イーサリアム（ETH）のPoWからPoSへの移行内容まとめ

はじめに

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）やスマートコントラクトの基盤として広く利用されています。当初、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いましたが、そのスケーラビリティ問題や環境負荷の高さから、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行が長年議論されてきました。2022年9月15日、ついに「The Merge（ザ・マージ）」と呼ばれるPoSへの移行が完了し、イーサリアムは新たな時代を迎えています。本稿では、この歴史的な移行の内容について、技術的な詳細から経済的な影響、そして今後の展望までを網羅的に解説します。

プルーフ・オブ・ワーク（PoW）とは

PoWは、ブロックチェーンのセキュリティを維持するための最初のコンセンサスアルゴリズムの一つです。ビットコインでも採用されており、マイナーと呼ばれる参加者が複雑な計算問題を解くことで新しいブロックを生成し、トランザクションを検証します。この計算には膨大な電力が必要であり、それが環境負荷の高さにつながっています。PoWの主な特徴は以下の通りです。

• 計算競争：マイナーはハッシュ関数を用いて、特定の条件を満たすハッシュ値を探索します。
• 電力消費：計算には高性能なハードウェアと大量の電力が必要です。
• セキュリティ：51%攻撃を防ぐために、ネットワーク全体の計算能力の過半数を掌握する必要があります。

イーサリアムにおけるPoWは、Ethashアルゴリズムを採用していました。Ethashは、GPUによるマイニングに最適化されており、ASICマイナーの参入を抑制する目的がありました。しかし、マイニング競争の激化により、電力消費量は増加の一途をたどり、スケーラビリティ問題も深刻化していました。

プルーフ・オブ・ステーク（PoS）とは

PoSは、PoWの代替となるコンセンサスアルゴリズムであり、電力消費を大幅に削減できると期待されています。PoSでは、マイナーの代わりにバリデーターと呼ばれる参加者が、暗号資産を預け入れる（ステークする）ことでブロック生成の権利を得ます。バリデーターは、トランザクションを検証し、新しいブロックを生成することで報酬を得ます。PoSの主な特徴は以下の通りです。

• ステーク：バリデーターは、ネットワークのセキュリティに貢献するために、一定量のETHを預け入れる必要があります。
• 選出：ブロック生成の権利は、ステーク量やランダム性に基づいて選出されます。
• 電力効率：PoWと比較して、電力消費量を大幅に削減できます。

イーサリアムにおけるPoSは、Beacon Chain（ビーコンチェーン）と呼ばれる新しいブロックチェーンを導入することで実現されました。Beacon Chainは、PoSのコンセンサスエンジンであり、Eth1（PoWのイーサリアム）とEth2（PoSのイーサリアム）を繋ぐ役割を果たします。

The Merge（ザ・マージ）の詳細

The Mergeは、イーサリアムのメインネット（Eth1）とBeacon Chain（Eth2）を統合するプロセスであり、PoSへの移行を完了させるための重要なステップでした。The Mergeの主な変更点は以下の通りです。

• コンセンサスアルゴリズムの変更：PoWからPoSへ移行しました。
• エネルギー消費量の削減：PoWと比較して、エネルギー消費量を99.95%以上削減しました。
• ブロック生成時間の変更：ブロック生成時間は約12秒に短縮されました。
• トランザクション手数料（ガス代）への影響：The Merge自体はガス代を直接下げるものではありませんが、今後のスケーリングソリューション（シャーディングなど）と組み合わせることで、ガス代の削減が期待されます。

The Mergeは、イーサリアムの歴史において最も重要なアップデートの一つであり、その成功は暗号資産業界全体に大きな影響を与えました。

PoS移行後のイーサリアムの課題と展望

PoSへの移行は、イーサリアムのスケーラビリティ問題や環境負荷の高さといった課題を解決するための重要な一歩でしたが、新たな課題も生じています。主な課題は以下の通りです。

• 集中化のリスク：ステーク量の大きいバリデーターがネットワークを支配するリスクがあります。
• スラッシング：不正なバリデーションを行った場合、ステークされたETHが没収されるスラッシングというペナルティが存在します。
• セキュリティ：PoSのセキュリティモデルはPoWとは異なるため、新たな攻撃手法が登場する可能性があります。

これらの課題を解決するために、イーサリアムの開発チームは、シャーディング、EIP-4844（Proto-Danksharding）、Verkle Treesなどのスケーリングソリューションの開発を進めています。シャーディングは、ブロックチェーンを複数のシャードに分割することで、トランザクション処理能力を向上させる技術です。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、ロールアップのスケーラビリティを向上させることを目的としています。Verkle Treesは、ブロックヘッダーのサイズを削減し、ノードの同期時間を短縮する技術です。

今後のイーサリアムは、これらのスケーリングソリューションの導入により、より高速で低コストなトランザクション処理が可能になり、DAppsやスマートコントラクトの利用がさらに拡大すると期待されます。また、PoSへの移行により、環境負荷が大幅に削減されたことで、より持続可能なブロックチェーンプラットフォームとしての地位を確立することが期待されます。

経済的な影響

The Mergeは、イーサリアムの経済モデルにも大きな影響を与えました。PoW時代には、マイナーがブロック生成の報酬としてETHを得ていましたが、PoS時代には、バリデーターがステークしたETHに対して報酬を得ます。この変更により、ETHの供給量が減少することが予想され、ETHの価値が上昇する可能性があります。

また、PoSへの移行により、ETHのインフレ率が低下しました。PoW時代には、ブロック生成のたびに新しいETHが発行されていましたが、PoS時代には、トランザクション手数料が主なETH発行源となります。これにより、ETHの希少性が高まり、長期的な価値の安定化が期待されます。

さらに、PoSへの移行は、DeFi（分散型金融）市場にも影響を与えています。PoSでは、ETHをステークすることで利回りを得ることができますが、その利回りは市場の状況によって変動します。これにより、DeFi市場における新たな投資機会が生まれる可能性があります。

技術的な詳細

PoSへの移行を実現するために、イーサリアムは様々な技術的な変更を行いました。主な変更点は以下の通りです。

• Beacon Chain：PoSのコンセンサスエンジンであり、Eth1とEth2を繋ぐ役割を果たします。
• Casper FFG：PoSのファイナリティガジェットであり、ブロックの確定を保証します。
• LMD GHOST：ブロック生成の選出アルゴリズムであり、ステーク量やランダム性に基づいてバリデーターを選出します。
• Stateless Clients：ブロックチェーンの完全な状態を保持する必要がないクライアントであり、ネットワークのスケーラビリティを向上させます。

これらの技術的な変更により、イーサリアムはPoSへの移行を成功させ、より安全で効率的なブロックチェーンプラットフォームへと進化しました。

まとめ

イーサリアムのPoWからPoSへの移行は、暗号資産業界における歴史的な出来事であり、その影響は計り知れません。The Mergeにより、イーサリアムはエネルギー消費量を大幅に削減し、スケーラビリティ問題を解決するための新たな道を拓きました。PoSへの移行は、イーサリアムの経済モデルにも影響を与え、ETHの価値上昇やDeFi市場の活性化が期待されます。今後のイーサリアムは、シャーディングなどのスケーリングソリューションの導入により、より高速で低コストなトランザクション処理が可能になり、DAppsやスマートコントラクトの利用がさらに拡大すると予想されます。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。