イーサリアム（ETH）のネットワーク改善計画「Eth」解説

イーサリアムは、分散型アプリケーション（DApps）を構築するための基盤となるブロックチェーンプラットフォームであり、その革新的な機能と柔軟性から、DeFi（分散型金融）、NFT（非代替性トークン）などの分野で急速に普及しています。しかし、イーサリアムネットワークは、スケーラビリティ問題、高いガス代、複雑なプログラミングといった課題も抱えており、これらの課題を解決し、より効率的で持続可能なネットワークへと進化させるための様々な改善計画が進行中です。その中でも、特に重要な改善計画の一つが「Eth」と呼ばれる一連のアップグレードです。本稿では、この「Eth」計画の詳細について、技術的な側面から、将来的な展望まで、網羅的に解説します。

1. Eth計画の概要

「Eth」計画は、イーサリアムネットワーク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ことを目的とした、複数のアップグレードを包含する包括的なロードマップです。この計画は、単一のアップグレードではなく、段階的に実行される複数の改善策によって構成されており、それぞれのアップグレードが相互に連携し、ネットワーク全体のパフォーマンスを向上させることを目指しています。Eth計画の主要な構成要素は以下の通りです。

• The Merge (マージ): イーサリアムのコンセンサスアルゴリズムをプルーフ・オブ・ワーク（PoW）からプルーフ・オブ・ステーク（PoS）へ移行するアップグレード。
• Sharding (シャーディング): ブロックチェーンを複数のシャード（断片）に分割し、並行処理を可能にすることで、トランザクション処理能力を向上させるアップグレード。
• State Growth (ステート成長): イーサリアムのステート（状態）のサイズを管理し、ネットワークの効率性を維持するための改善策。
• EVM Improvements (EVM改善): イーサリアム仮想マシン（EVM）のパフォーマンスと機能を向上させるアップグレード。
• Data Availability (データ可用性): ブロックチェーンデータの可用性を確保し、ネットワークのセキュリティを強化するための改善策。

2. The Merge (マージ) の詳細

The Mergeは、Eth計画の中でも最も重要なアップグレードの一つであり、2022年9月に完了しました。このアップグレードにより、イーサリアムのコンセンサスアルゴリズムが、エネルギー消費量の多いプルーフ・オブ・ワーク（PoW）から、より環境に優しく、エネルギー効率の高いプルーフ・オブ・ステーク（PoS）へと移行しました。PoSでは、トランザクションの検証とブロックの生成は、マイナーではなく、ステークホルダーと呼ばれるETH保有者によって行われます。ステークホルダーは、ETHをネットワークに預け入れることで、トランザクションの検証に参加する権利を得て、その報酬としてETHを受け取ります。

The Mergeの主な利点は以下の通りです。

• エネルギー消費量の削減: PoSはPoWと比較して、エネルギー消費量が大幅に削減されます。
• セキュリティの向上: PoSは、51%攻撃に対する耐性が向上します。
• インフレ率の抑制: PoSは、ETHの発行量を抑制し、インフレ率を低く抑えることができます。

3. Sharding (シャーディング) の詳細

Shardingは、イーサリアムネットワークのスケーラビリティ問題を解決するための重要なアップグレードです。現在のイーサリアムネットワークでは、すべてのノードがすべてのトランザクションを処理する必要があるため、トランザクション処理能力に限界があります。Shardingでは、ブロックチェーンを複数のシャード（断片）に分割し、各シャードが独立してトランザクションを処理することで、並行処理を可能にします。これにより、ネットワーク全体のトランザクション処理能力を大幅に向上させることができます。

Shardingの主な利点は以下の通りです。

• トランザクション処理能力の向上: シャーディングにより、ネットワーク全体のトランザクション処理能力が大幅に向上します。
• ガス代の削減: トランザクション処理能力の向上により、ガス代が削減されます。
• ネットワークの分散化: シャーディングにより、ネットワークの分散化が促進されます。

シャーディングの実装は非常に複雑であり、データの整合性やセキュリティを確保するための様々な技術的な課題が存在します。現在、研究者や開発者は、これらの課題を解決するための様々なソリューションを開発しています。

4. State Growth (ステート成長) の詳細

イーサリアムのステート（状態）は、すべてのETHアドレスの残高、スマートコントラクトのコードとデータ、ストレージなどを包含する、ネットワーク全体のデータ構造です。ステートのサイズは、ネットワークの使用状況に応じて増加し続け、その成長は、ノードのストレージ要件の増加、トランザクション処理時間の増加、ネットワークの効率性の低下といった問題を引き起こします。State Growthの改善策は、ステートのサイズを管理し、ネットワークの効率性を維持することを目的としています。

State Growthの主な改善策は以下の通りです。

• Stateless Clients (ステートレスクライアント): ステートを保持する必要のないクライアントを導入することで、ノードのストレージ要件を削減します。
• Verkle Trees (Verkleツリー): ステートのサイズを効率的に圧縮するためのデータ構造です。

5. EVM Improvements (EVM改善) の詳細

イーサリアム仮想マシン（EVM）は、イーサリアム上でスマートコントラクトを実行するための仮想マシンです。EVMのパフォーマンスと機能を向上させることは、DAppsのパフォーマンスと効率性を向上させるために不可欠です。EVM Improvementsは、EVMのパフォーマンスを向上させ、新しい機能を導入することを目的としています。

EVM Improvementsの主な改善策は以下の通りです。

• EVM Assembly (EVMアセンブリ): EVMの命令セットを最適化し、パフォーマンスを向上させます。
• New Opcodes (新しいオペコード): 新しいオペコードを導入することで、EVMの機能を拡張します。

6. Data Availability (データ可用性) の詳細

ブロックチェーンデータの可用性は、ネットワークのセキュリティと信頼性を確保するために不可欠です。Data Availabilityの改善策は、ブロックチェーンデータの可用性を確保し、ネットワークのセキュリティを強化することを目的としています。

Data Availabilityの主な改善策は以下の通りです。

• ProtoDanksharding (プロトダンクシャーディング): シャーディングとデータ可用性サンプリングを組み合わせることで、データ可用性を向上させます。
• Data Availability Layers (データ可用性レイヤー): 専用のデータ可用性レイヤーを導入することで、データ可用性を確保します。

7. Eth計画の将来展望

Eth計画は、イーサリアムネットワークをより効率的で持続可能なものへと進化させるための重要な取り組みです。The Mergeの完了により、イーサリアムはエネルギー効率の高いネットワークへと生まれ変わり、Shardingの導入により、トランザクション処理能力が大幅に向上することが期待されます。State Growth、EVM Improvements、Data Availabilityの改善策も、ネットワークの効率性とセキュリティを向上させるために不可欠です。

Eth計画の完了後、イーサリアムは、DeFi、NFT、Web3などの分野における革新をさらに加速させ、より多くのユーザーと開発者を引き付けることができるでしょう。しかし、Eth計画の実現には、技術的な課題、コミュニティの合意形成、そして継続的な開発努力が必要です。イーサリアムコミュニティは、これらの課題を克服し、Eth計画を成功させるために、積極的に取り組んでいます。

まとめ

イーサリアムのネットワーク改善計画「Eth」は、スケーラビリティ、セキュリティ、持続可能性の向上を目的とした包括的なロードマップです。The MergeによるPoSへの移行、Shardingによる並行処理の実現、State Growthによるステート管理の改善、EVM Improvementsによるパフォーマンス向上、Data Availabilityによるデータ可用性の確保など、多岐にわたる改善策が含まれています。これらの改善策が段階的に実装されることで、イーサリアムは、より効率的で信頼性の高い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ことが期待されます。