イーサリアム（ETH）の取引速度向上技術と今後の展望

はじめに

イーサリアムは、分散型アプリケーション（DApps）を構築するための基盤となるブロックチェーンプラットフォームであり、暗号資産としてのETHも広く知られています。しかし、初期のイーサリアムは、取引処理速度の遅さや高いガス代（取引手数料）といった課題を抱えていました。これらの課題は、イーサリアムの普及を阻害する要因となり、よりスケーラブルな解決策が求められてきました。本稿では、イーサリアムの取引速度を向上させるための様々な技術的アプローチと、今後の展望について詳細に解説します。

イーサリアムのスケーラビリティ問題

イーサリアムのスケーラビリティ問題は、主に以下の要因によって引き起こされます。

• ブロック生成時間：イーサリアムのブロック生成時間は約12秒であり、ビットコインの約10分と比較して短いものの、取引量が増加するとブロックが飽和状態になり、取引の遅延が発生します。
• 取引処理能力：イーサリアムの現在の取引処理能力は、1秒あたり約15〜30トランザクション（TPS）程度であり、VisaやMastercardなどの既存の決済システムと比較して大幅に低いです。
• ガス代の変動：ネットワークの混雑状況に応じてガス代が変動するため、取引コストが予測不可能になり、小額の取引が困難になる場合があります。

これらの問題に対処するため、イーサリアムの開発コミュニティは、様々なスケーリングソリューションを開発・実装してきました。

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）の負荷を軽減し、取引速度を向上させるための技術です。レイヤー2ソリューションは、メインチェーンの外で取引を処理し、その結果のみをメインチェーンに記録することで、スケーラビリティ問題を解決しようとします。代表的なレイヤー2ソリューションには、以下のものがあります。

ロールアップ

ロールアップは、複数の取引をまとめて1つの取引としてメインチェーンに記録する技術です。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2つの主要なタイプがあります。

• Optimistic Rollup：取引が有効であると仮定し、異議申し立て期間を設けます。異議申し立てがあった場合のみ、取引の有効性を検証します。ArbitrumやOptimismなどが代表的なOptimistic Rollupです。
• ZK-Rollup：ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof）を用いて、取引の有効性を証明します。これにより、異議申し立て期間を設ける必要がなく、より高速な取引処理が可能です。zkSyncやStarkNetなどが代表的なZK-Rollup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。サイドチェーンは、メインチェーンとの間で資産を移動させることで、メインチェーンの負荷を軽減します。Polygon（旧Matic Network）などが代表的なサイドチェーンです。

ステートチャネル

ステートチャネルは、2者間の取引をオフチェーンで行う技術です。ステートチャネルは、取引の開始時と終了時にのみメインチェーンに記録するため、高速かつ低コストな取引が可能です。Raiden Networkなどがステートチャネルの例です。

イーサリアム2.0（The Merge）と今後の展望

イーサリアム2.0は、イーサリアムのスケーラビリティ、セキュリティ、持続可能性を向上させるための大規模なアップグレードです。イーサリアム2.0の主要な変更点は、コンセンサスアルゴリズムの変更とシャーディングの導入です。

コンセンサスアルゴリズムの変更（プルーフ・オブ・ステーク）

イーサリアムは、当初プルーフ・オブ・ワーク（PoW）というコンセンサスアルゴリズムを使用していましたが、イーサリアム2.0ではプルーフ・オブ・ステーク（PoS）に移行しました。PoSは、暗号資産を保有していることで取引の検証に参加できる仕組みであり、PoWと比較してエネルギー消費量が大幅に削減されます。また、PoSは、より分散化されたネットワークを実現し、セキュリティを向上させると期待されています。

シャーディング

シャーディングは、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取引を処理する技術です。シャーディングを導入することで、イーサリアムの取引処理能力を大幅に向上させることができます。シャーディングは、イーサリアム2.0の重要な要素であり、今後の開発ロードマップにおいて優先的に取り組まれる予定です。

その他のスケーリング技術

上記以外にも、イーサリアムのスケーラビリティを向上させるための様々な技術が開発されています。

Plasma

Plasmaは、子チェーンを作成し、メインチェーンとの間で資産を移動させることで、メインチェーンの負荷を軽減する技術です。Plasmaは、サイドチェーンと同様の概念ですが、より複雑な構造を持ち、より高度なカスタマイズが可能です。

Validium

Validiumは、ZK-Rollupと同様にゼロ知識証明を使用しますが、取引データをオフチェーンに保存します。これにより、ZK-Rollupよりもさらに高速な取引処理が可能になりますが、データの可用性に関するリスクがあります。

EIP-4844（Proto-Danksharding）

EIP-4844は、シャーディングの導入に向けた中間段階として提案された規格であり、データ可用性サンプリング（DAS）という技術を導入します。DASは、ブロックのすべてのデータをダウンロードする必要なく、一部のデータのみをサンプリングすることで、データの可用性を検証する技術です。EIP-4844は、ロールアップのスケーラビリティを向上させ、ガス代を削減すると期待されています。

今後の展望

イーサリアムのスケーラビリティ問題は、依然として解決すべき課題が多く残されていますが、レイヤー2ソリューションやイーサリアム2.0の開発により、着実に改善が進んでいます。特に、ZK-Rollupは、高いスケーラビリティとセキュリティを両立できる有望な技術として注目されています。また、EIP-4844の導入により、ロールアップのスケーラビリティがさらに向上すると期待されています。

将来的には、イーサリアムは、より高速で低コストな取引処理能力を備え、DAppsの普及を促進する基盤となるでしょう。また、イーサリアムは、DeFi（分散型金融）やNFT（非代替性トークン）などの分野においても、重要な役割を果たし続けると考えられます。

まとめ

イーサリアムの取引速度向上技術は、レイヤー2ソリューション、イーサリアム2.0、その他のスケーリング技術など、多岐にわたります。これらの技術は、それぞれ異なるアプローチでイーサリアムのスケーラビリティ問題を解決しようとしており、今後の開発と実装によって、イーサリアムの普及と発展に大きく貢献することが期待されます。特に、ZK-RollupやEIP-4844などの技術は、今後のイーサリアムの進化において重要な役割を果たすでしょう。イーサリアムは、これらの技術革新を通じて、よりスケーラブルで持続可能なブロックチェーンプラットフォームへと進化し、Web3の未来を牽引していくと考えられます。