イーサリアム（ETH）とPOWからPOSへの移行詳細

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）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）」と呼ばれる大規模なアップデートが実行され、イーサリアムは正式にPOSへと移行しました。本稿では、この移行の詳細について、技術的な側面、経済的な影響、そして今後の展望を含めて詳細に解説します。

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コンセンサスアルゴリズムの一つです。マイナーと呼ばれる参加者は、複雑な計算問題を解くことで新しいブロックを生成し、ブロックチェーンに追加する権利を得ます。この計算には膨大な電力が必要であり、それがイーサリアムの環境負荷の大きな要因となっていました。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ナンスと呼ばれる値を探索し、特定の条件を満たすハッシュ値を見つけ出すことでブロックを生成します。
• 電力消費：計算競争は膨大な電力消費を伴い、環境への負荷が懸念されます。
• セキュリティ：51%攻撃と呼ばれる、悪意のあるマイナーがネットワークの過半数の計算能力を掌握し、ブロックチェーンを改ざんする攻撃を防ぐ効果があります。

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）ことでブロックを生成し、ブロックチェーンに追加する権利を得ます。バリデーターは、預け入れた暗号資産の量に応じてブロック生成の確率が変動します。POSの主な特徴は以下の通りです。

• ステークによる選出：バリデーターは、預け入れた暗号資産の量と、ネットワークへの貢献度に応じてブロック生成の権利を得ます。
• 電力消費の削減：POWと比較して、電力消費を大幅に削減できます。
• セキュリティ：悪意のあるバリデーターが不正なブロックを生成した場合、預け入れた暗号資産が没収されるため、不正行為を抑止する効果があります。

イーサリアムのPOS移行「The Merge」の詳細

イーサリアムのPOS移行は、「The Merge」と呼ばれる一連のアップデートを通じて段階的に進められました。The Mergeの主な内容は以下の通りです。

• Beacon Chainの導入：Beacon Chainは、POSのコンセンサス層であり、イーサリアムメインネットとは独立して稼働していました。
• メインネットとの統合：The Mergeによって、イーサリアムメインネットがBeacon Chainと統合され、POSによるブロック生成が開始されました。
• 実行層とコンセンサス層の分離：イーサリアムは、実行層（スマートコントラクトの実行を担当）とコンセンサス層（ブロック生成と検証を担当）に分離されました。

The Mergeは、イーサリアムの歴史における重要な転換点であり、その影響は多岐にわたります。

POS移行によるメリット

イーサリアムのPOS移行は、以下のようなメリットをもたらします。

• エネルギー効率の向上：POSはPOWと比較して、電力消費を99.95%以上削減できると試算されています。これにより、イーサリアムの環境負荷を大幅に軽減できます。
• スケーラビリティの向上：POSは、シャーディングと呼ばれる技術と組み合わせることで、イーサリアムのスケーラビリティを向上させることができます。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し、並行処理を可能にする技術です。
• セキュリティの向上：POSは、51%攻撃に対する耐性を高めることができます。悪意のあるバリデーターがネットワークの過半数のステークを掌握することは困難であり、不正行為を抑止する効果があります。
• DeFiエコシステムの活性化：POSは、DeFi（分散型金融）エコシステムの活性化に貢献します。エネルギー効率の向上とスケーラビリティの向上により、DeFiアプリケーションの利用コストを削減し、より多くのユーザーがDeFiに参加できるようになります。

POS移行によるデメリットと課題

POS移行は多くのメリットをもたらす一方で、いくつかのデメリットと課題も存在します。

• 集中化のリスク：少数のバリデーターがネットワークの過半数のステークを掌握し、ネットワークが集中化するリスクがあります。
• ステークのロックアップ：バリデーターは、暗号資産を一定期間ロックアップする必要があります。ロックアップ期間中に暗号資産を売却できないため、流動性が低下する可能性があります。
• スラッシング：バリデーターが不正な行為を行った場合、預け入れた暗号資産が没収されるスラッシングというペナルティが科せられます。
• 初期のセキュリティリスク：POSへの移行直後は、セキュリティ上の脆弱性が存在する可能性があります。

これらのデメリットと課題を克服するために、イーサリアムの開発チームは、継続的に改善に取り組んでいます。

経済的な影響

イーサリアムのPOS移行は、ETHの経済的な側面に大きな影響を与えました。

• ETHの発行量の減少：POSでは、POWと比較して、ETHの発行量が大幅に減少します。これにより、ETHの希少性が高まり、価格上昇につながる可能性があります。
• ステーキング報酬：バリデーターは、ブロック生成と検証の対価として、ステーキング報酬を得ることができます。ステーキング報酬は、ETHの価格やネットワークの利用状況によって変動します。
• DeFiへの影響：POSは、DeFiエコシステムの活性化に貢献します。ステーキング報酬は、DeFiアプリケーションの利用コストを削減し、より多くのユーザーがDeFiに参加できるようになります。

今後の展望

イーサリアムのPOS移行は、長期的な視点で見ると、その発展にとって不可欠なステップです。今後のイーサリアムは、以下の方向に進化していくと予想されます。

• シャーディングの導入：シャーディングは、イーサリアムのスケーラビリティを大幅に向上させる技術です。シャーディングの導入により、イーサリアムは、より多くのトランザクションを処理できるようになり、より多くのユーザーが利用できるようになります。
• Layer 2ソリューションの発展：Layer 2ソリューションは、イーサリアムのメインネットの負荷を軽減し、トランザクションの処理速度を向上させる技術です。Layer 2ソリューションの発展により、イーサリアムは、より多くのアプリケーションをサポートできるようになります。
• DeFiエコシステムの拡大：DeFiエコシステムは、今後も拡大していくと予想されます。POSは、DeFiエコシステムの活性化に貢献し、より多くのユーザーがDeFiに参加できるようになります。

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重要な出来事でした。この移行は、エネルギー効率の向上、スケーラビリティの向上、セキュリティの向上など、多くのメリットをもたらします。一方で、集中化のリスクやステークのロックアップなどの課題も存在します。イーサリアムの開発チームは、これらの課題を克服するために、継続的に改善に取り組んでいます。今後のイーサリアムは、シャーディングの導入やLayer 2ソリューションの発展を通じて、よりスケーラブルで安全なプラットフォームへと進化していくと予想されます。そして、DeFiエコシステムの拡大に貢献し、より多くのユーザーが分散型金融の恩恵を受けられるようになるでしょう。