イーサリアムの最新アップデート「ShanghaiUpgrade」解説
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。その進化の過程において、重要な役割を果たすのが定期的なアップデートです。2023年4月に実施された「Shanghai Upgrade（上海アップグレード）」は、イーサリアムの歴史において画期的な出来事であり、ネットワークの機能性とスケーラビリティを大幅に向上させました。本稿では、Shanghai Upgradeの詳細な内容、技術的な背景、そして将来への展望について、専門的な視点から解説します。
1. Shanghai Upgradeの背景と目的
イーサリアムは、当初からスケーラビリティの問題を抱えていました。トランザクション処理能力の限界は、ネットワークの混雑を引き起こし、ガス代（トランザクション手数料）の高騰を招いていました。この問題を解決するために、イーサリアムの開発チームは、長年にわたり様々な改善策を検討してきました。その中でも、最も重要な取り組みの一つが、コンセンサスアルゴリズムの変更であり、Proof of Work（PoW）からProof of Stake（PoS）への移行でした。この移行は、「The Merge（ザ・マージ）」と呼ばれ、2022年9月に完了しました。
The Mergeは、イーサリアムの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が、それだけではスケーラビリティの問題を完全に解決することはできませんでした。そこで、The Mergeに続く次のステップとして、Shanghai Upgradeが計画されました。Shanghai Upgradeの主な目的は、以下の通りです。
- ステーキングされたETHの引き出し機能の実装: The Merge以降、イーサリアムのバリデーターは、ETHをステーキングすることでネットワークのセキュリティに貢献してきました。しかし、それまでステーキングされたETHを引き出す機能は提供されていませんでした。Shanghai Upgradeにより、バリデーターは、ステーキングされたETHを自由に引き出すことができるようになりました。
- EIP-3855（PUSH0 instruction）の導入: このEIPは、スマートコントラクトのガス消費量を削減し、効率性を向上させます。
- EIP-3860（Limit and Meter Initcode）の導入: このEIPは、コントラクトのデプロイメントコストを削減し、ネットワークのセキュリティを強化します。
2. Shanghai Upgradeに含まれる主要なEIP
Shanghai Upgradeには、複数のEIP（Ethereum Improvement Proposals）が含まれています。その中でも、特に重要なEIPを以下に紹介します。
2.1 EIP-4895: Beacon chain push withdrawals as operations
このEIPは、ステーキングされたETHの引き出し機能を実装するための基盤となります。The Merge以前は、バリデーターはPoWによるマイニング報酬としてETHを受け取っていましたが、PoSへの移行後は、ETHをステーキングすることで報酬を得るようになりました。しかし、それまでステーキングされたETHを引き出す方法はありませんでした。EIP-4895により、バリデーターは、ステーキングされたETHをBeacon ChainからExecution Layer（イーサリアムメインネット）に引き出すことができるようになりました。この機能は、ステーキングエコシステムの活性化に大きく貢献すると期待されています。
2.2 EIP-3651: Warm COINBASE
このEIPは、ブロックのCOINBASEアドレスをキャッシュすることで、スマートコントラクトのガス消費量を削減します。COINBASEアドレスは、ブロックのマイナー（PoW時代）またはバリデーター（PoS時代）に報酬が支払われるアドレスです。スマートコントラクトは、COINBASEアドレスにアクセスする必要がある場合がありますが、その際にガスを消費していました。EIP-3651により、COINBASEアドレスをキャッシュすることで、ガス消費量を削減し、スマートコントラクトの効率性を向上させることができます。
2.3 EIP-3855: PUSH0 instruction
このEIPは、スマートコントラクトのガス消費量を削減するための新しい命令「PUSH0」を導入します。PUSH0命令は、定数0をスタックにプッシュするための命令です。従来、定数0をスタックにプッシュするには、複数の命令を使用する必要がありましたが、PUSH0命令を使用することで、より効率的に定数0をスタックにプッシュすることができます。これにより、スマートコントラクトのガス消費量を削減し、効率性を向上させることができます。
2.4 EIP-3860: Limit and Meter Initcode
このEIPは、コントラクトのデプロイメントコストを削減し、ネットワークのセキュリティを強化します。コントラクトのデプロイメントには、Initcodeと呼ばれるコードが使用されます。Initcodeは、コントラクトの初期化に必要なコードであり、実行されるとコントラクトの状態が設定されます。EIP-3860は、Initcodeのサイズと実行時間を制限することで、悪意のあるInitcodeによる攻撃を防ぎ、ネットワークのセキュリティを強化します。また、Initcodeのデプロイメントコストを削減することで、より多くの開発者がイーサリアム上でDAppsを構築できるようになります。
3. Shanghai Upgradeの技術的な詳細
Shanghai Upgradeは、イーサリアムのクライアントソフトウェアのアップグレードによって実装されました。クライアントソフトウェアは、イーサリアムネットワークに参加するためのソフトウェアであり、ノードと呼ばれるコンピュータ上で実行されます。Shanghai Upgradeを適用するには、ノードオペレーターは、クライアントソフトウェアを最新バージョンにアップグレードする必要があります。アップグレードプロセスは、クライアントソフトウェアによって異なりますが、一般的には、ソフトウェアのダウンロードとインストール、設定ファイルの変更、ノードの再起動などの手順が含まれます。
Shanghai Upgradeの技術的な詳細については、以下のリソースを参照してください。
- Ethereum Foundation: https://ethereum.org/en/upgrades/shanghai/
- EIPs: https://eips.ethereum.org/
4. Shanghai Upgradeの将来への展望
Shanghai Upgradeは、イーサリアムのスケーラビリティと機能性を向上させるための重要なステップです。ステーキングされたETHの引き出し機能の実装は、ステーキングエコシステムの活性化に大きく貢献し、より多くのユーザーがイーサリアムネットワークに参加するようになるでしょう。また、EIP-3855やEIP-3860などのEIPは、スマートコントラクトのガス消費量を削減し、効率性を向上させることで、DAppsの開発を促進し、イーサリアムの利用範囲を拡大するでしょう。
しかし、Shanghai Upgradeは、イーサリアムの進化の終わりではありません。イーサリアムの開発チームは、今後も様々な改善策を検討し、実装していく予定です。その中でも、特に重要な取り組みの一つが、シャーディングと呼ばれる技術です。シャーディングは、イーサリアム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大幅に向上させる技術です。シャーディングの実装は、イーサリアムの将来にとって非常に重要であり、その成功が、イーサリアムがWeb3の主要なプラットフォームとしての地位を確立する鍵となるでしょう。
5. まとめ
Shanghai Upgradeは、イーサリアムの進化における重要なマイルストーンであり、ネットワークのスケーラビリティ、セキュリティ、そして機能性を大幅に向上させました。ステーキングされたETHの引き出し機能の実装は、ステーキングエコシステムの活性化に貢献し、EIP-3855やEIP-3860などのEIPは、スマートコントラクトの効率性を向上させ、DAppsの開発を促進します。今後も、イーサリアムの開発チームは、シャーディングなどの革新的な技術を導入し、ネットワークのさらなる進化を目指していくでしょう。イーサリアムは、分散型アプリケーションの未来を担うプラットフォームとして、その可能性を広げ続けています。
