イーサリアム（ETH）の最新アップグレード情報を紹介

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。その進化は常に進行しており、ネットワークの拡張性、セキュリティ、持続可能性を向上させるためのアップグレードが継続的に行われています。本稿では、イーサリアムの主要なアップグレードについて、技術的な詳細を含めて詳細に解説します。

1. イーサリアムの歴史と背景

イーサリアムは、2015年にヴィタリック・ブテリンによって提唱された分散型プラットフォームです。ビットコインが主に価値の保存手段としての役割を担うのに対し、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点が特徴です。これにより、金融、サプライチェーン管理、投票システムなど、様々な分野での応用が期待されています。

当初のイーサリアムは、Proof-of-Work（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。PoWは、計算問題を解くことでブロックを生成し、ネットワークのセキュリティを維持する仕組みですが、消費電力の高さやスケーラビリティの問題が指摘されていました。これらの課題を解決するために、イーサリアムは長年にわたりアップグレードを進めてきました。

2. 主要なアップグレード：The Merge（合併）

イーサリアムの歴史において最も重要なアップグレードの一つが、2022年9月に行われたThe Merge（合併）です。The Mergeは、イーサリアムのコンセンサスアルゴリズムをPoWからProof-of-Stake（PoS）へと移行するものでした。PoSは、暗号資産の保有量に応じてブロック生成の権利が与えられる仕組みであり、PoWと比較して消費電力を大幅に削減できます。

The Mergeの技術的な詳細としては、以下の点が挙げられます。

• Beacon Chainの導入： PoSのコンセンサスを担うBeacon Chainが導入されました。Beacon Chainは、PoWのメインネットとは独立して動作し、PoSのバリデーターを管理します。
• Execution LayerとConsensus Layerの分離： イーサリアムのネットワークは、トランザクションを実行するExecution Layerと、コンセンサスを確立するConsensus Layerに分離されました。
• スロットとアテステーション： PoSでは、バリデーターはスロットと呼ばれる時間間隔でブロックを生成する権利を得ます。バリデーターは、アテステーションと呼ばれる投票を行い、ブロックの正当性を検証します。

The Mergeによって、イーサリアムのエネルギー消費量は99.95%以上削減され、環境負荷が大幅に軽減されました。また、PoSは、PoWよりもセキュリティが高いとされています。しかし、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。トランザクション処理能力の向上には、さらなるアップグレードが必要です。

3. スケーラビリティ向上に向けた取り組み：Sharding（シャーディング）

イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決するための主要な取り組みの一つが、Sharding（シャーディング）です。Shardingは、データベースを分割する技術であり、イーサリアムのネットワーク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ことを目指しています。

Shardingの技術的な詳細としては、以下の点が挙げられます。

• シャードの分割： イーサリアムのネットワークは、複数のシャードに分割されます。各シャードは、独立してトランザクションを処理できます。
• クロスシャード通信： シャード間でトランザクションを送信するための仕組みが必要です。クロスシャード通信は、セキュリティと効率性の両方を考慮して設計する必要があります。
• データ可用性サンプリング： 各シャードのデータが利用可能であることを保証するための仕組みが必要です。データ可用性サンプリングは、ネットワーク全体の効率性を向上させるために重要です。

Shardingの開発は、複雑であり、多くの技術的な課題が存在します。しかし、Shardingが実現すれば、イーサリアムのスケーラビリティは大幅に向上し、より多くのユーザーが利用できるようになると期待されています。

4. EIP-4844（Proto-Danksharding）

Shardingの完全な実装に向けて、EIP-4844（Proto-Danksharding）と呼ばれる中間的なアップグレードが提案されています。EIP-4844は、データ可用性層を改善し、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。

EIP-4844の主な特徴は、以下の通りです。

• Blobトランザクションの導入： Blobトランザクションは、従来のトランザクションよりも安価で、データ可用性層にデータを格納するために使用されます。
• データ可用性サンプリングの改善： EIP-4844は、データ可用性サンプリングの効率を向上させ、ネットワーク全体のセキュリティを強化します。

EIP-4844は、Shardingの完全な実装に向けた重要なステップであり、ロールアップのスケーラビリティを向上させることで、イーサリアムのエコシステム全体の成長を促進すると期待されています。

5. ロールアップ技術：Optimistic RollupsとZK-Rollups

イーサリアムのスケーラビリティを向上させるためのもう一つの重要な技術が、ロールアップです。ロールアップは、複数のトランザクションをまとめて処理し、その結果をイーサリアムのメインネットに記録することで、トランザクション処理能力を向上させる技術です。

ロールアップには、Optimistic RollupsとZK-Rollupsの2つの主要なタイプがあります。

5.1 Optimistic Rollups

Optimistic Rollupsは、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、トランザクションの正当性を検証します。異議申し立て期間中に異議申し立てがない場合、トランザクションは有効とみなされます。

5.2 ZK-Rollups

ZK-Rollupsは、ゼロ知識証明と呼ばれる暗号技術を使用して、トランザクションの正当性を検証します。ゼロ知識証明は、トランザクションの内容を明らかにすることなく、トランザクションが有効であることを証明できます。

Optimistic RollupsとZK-Rollupsは、それぞれ異なる特徴を持っています。Optimistic Rollupsは、実装が比較的容易ですが、異議申し立て期間中に資金がロックされるというデメリットがあります。ZK-Rollupsは、セキュリティが高いですが、実装が複雑であるというデメリットがあります。

6. 今後の展望

イーサリアムのアップグレードは、今後も継続的に行われる予定です。Shardingの完全な実装、EIP-4844の導入、ロールアップ技術のさらなる発展など、様々な取り組みが進められています。これらのアップグレードによって、イーサリアムは、よりスケーラブルで、安全で、持続可能なプラットフォームへと進化していくと期待されています。

7. まとめ

イーサリアムは、その進化を止めず、常に技術革新を続けています。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。Shardingやロールアップ技術は、スケーラビリティ問題を解決するための重要な取り組みであり、今後の発展が期待されます。イーサリアムは、分散型アプリケーションの基盤として、今後も重要な役割を果たしていくでしょう。