イーサリアム（ETH）ネットワークアップグレードの詳細解説

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）やスマートコントラクトの基盤として広く利用されています。その基盤となるイーサリアムネットワークは、常に進化を続けており、スケーラビリティ、セキュリティ、持続可能性の向上を目指した様々なアップグレードが実施されてきました。本稿では、イーサリアムネットワークの主要なアップグレードについて、技術的な詳細、目的、影響などを詳細に解説します。

イーサリアムの歴史と課題

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、ビットコインの持つスクリプト機能の拡張を目指して開発されました。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、イーサリアムはより汎用的なプラットフォームとして、金融、サプライチェーン、ゲームなど、様々な分野での応用が期待されています。

しかし、イーサリアムネットワークは、初期段階からいくつかの課題を抱えていました。最も深刻な課題は、スケーラビリティの問題です。イーサリアムのトランザクション処理能力は、ビットコインと比較しても高くありません。ネットワークの利用者が増加するにつれて、トランザクションの遅延やガス代の高騰が発生し、DAppsの利用を妨げる要因となっていました。

また、セキュリティ面においても、スマートコントラクトの脆弱性を突いたハッキング事件が発生し、ネットワークの信頼性を損なう事態も発生しています。さらに、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）によるコンセンサスアルゴリズムは、膨大な電力消費を伴うため、環境負荷が高いという問題も指摘されていました。

主要なアップグレード

これらの課題を解決するために、イーサリアムネットワークは、様々なアップグレードを実施してきました。以下に、主要なアップグレードについて解説します。

1. Byzantium (ビザンティウム)

2017年10月に実施されたByzantiumは、イーサリアムのハードフォークであり、ネットワークのセキュリティと効率性を向上させることを目的としていました。このアップグレードでは、EIP-155（REVERTガスコストの削減）、EIP-156（トランザクションの署名アルゴリズムの変更）、EIP-161（state trieのキャッシュの改善）など、多くの改善提案（EIPs）が導入されました。

Byzantiumの導入により、スマートコントラクトの実行コストが削減され、ネットワークのパフォーマンスが向上しました。また、セキュリティ面においても、トランザクションの署名アルゴリズムの変更により、攻撃に対する耐性が強化されました。

2. Constantinople (コンスタンティノープル)

2019年2月に実施されたConstantinopleも、イーサリアムのハードフォークであり、ネットワークの効率性と開発者の利便性を向上させることを目的としていました。このアップグレードでは、EIP-1283（SSTOREへの書き込みコストの削減）、EIP-145（ビット単位のガス価格設定の導入）、EIP-152（トランザクションデータの削減）など、多くの改善提案が導入されました。

Constantinopleの導入により、スマートコントラクトの実行コストがさらに削減され、ネットワークのパフォーマンスが向上しました。また、開発者にとっては、より効率的なスマートコントラクトの開発が可能になりました。

3. Istanbul (イスタンブール)

2019年12月に実施されたIstanbulは、Constantinopleの続編であり、ネットワークの効率性とプライバシーを向上させることを目的としていました。このアップグレードでは、EIP-1980（precompiled contractsの追加）、EIP-2028（code sizeの制限の緩和）、EIP-2462（トランザクションのプライバシー保護）など、多くの改善提案が導入されました。

Istanbulの導入により、特定の計算処理を高速化するprecompiled contractsが導入され、ネットワークのパフォーマンスが向上しました。また、トランザクションのプライバシー保護機能が強化され、ユーザーのプライバシーが保護されるようになりました。

4. Berlin (ベルリン)

2021年4月に実施されたBerlinは、イーサリアムのハードフォークであり、EIP-2929（ガス代の削減）、EIP-2565（トランザクションのタイプコードの導入）、EIP-2715（スマートコントラクトのデプロイメントコストの削減）など、ガス代の削減とネットワークの効率化を目的とした改善提案が導入されました。

Berlinの導入により、トランザクションのガス代が削減され、ネットワークの利用が促進されました。また、スマートコントラクトのデプロイメントコストが削減され、開発者の負担が軽減されました。

5. London (ロンドン) – EIP-1559

2021年8月に実施されたLondonは、イーサリアムネットワークの最も重要なアップグレードの一つであり、EIP-1559（トランザクション手数料メカニズムの変更）を導入しました。EIP-1559は、トランザクション手数料の計算方法を根本的に変更し、ベースフィーと優先手数料の二段階構造を導入しました。

従来のオークション形式のガス代計算では、ネットワークの混雑状況に応じてガス代が高騰することがありましたが、EIP-1559の導入により、ベースフィーはネットワークの利用状況に応じて動的に調整され、トランザクションの実行確実性を高めることができます。また、優先手数料は、トランザクションを迅速に処理するためにマイナーに支払うインセンティブであり、ユーザーは優先手数料を調整することで、トランザクションの処理速度を制御することができます。

EIP-1559の導入により、トランザクション手数料の予測可能性が向上し、ユーザーエクスペリエンスが改善されました。また、ETHの焼却メカニズムが導入され、ETHの供給量が減少することで、ETHの価値が上昇する可能性も期待されています。

6. The Merge (ザ・マージ) – PoSへの移行

2022年9月に実施されたThe Mergeは、イーサリアムネットワーク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）に移行する歴史的なアップグレードです。PoSは、PoWと比較して、電力消費量が大幅に少なく、環境負荷が低いという利点があります。

The Mergeの導入により、イーサリアムネットワークのエネルギー効率が大幅に向上し、持続可能性が向上しました。また、PoSは、PoWと比較して、ネットワークのセキュリティを強化する効果も期待されています。

今後のアップグレード

イーサリアムネットワークは、The Mergeの後も、さらなるアップグレードを計画しています。以下に、今後の主要なアップグレードについて解説します。

1. Surge (サージ)

Surgeは、イーサリアムネットワークのスケーラビリティを大幅に向上させることを目的としたアップグレードです。Surgeでは、シャーディングと呼ばれる技術が導入され、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ます。

2. Scourge (スコード)

Scourgeは、イーサリアム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たアップグレードです。Scourgeでは、悪意のあるノードを特定し、排除するためのメカニズムが導入されます。

3. Verge (バージ)

Vergeは、イーサリアムネットワークのプライバシーを向上させることを目的としたアップグレードです。Vergeでは、トランザクションのプライバシーを保護するための技術が導入されます。

4. Purge (パージ)

Purgeは、イーサリアムネットワークのコードベースを整理し、不要なコードを削除することを目的としたアップグレードです。Purgeにより、ネットワークの効率性と保守性が向上します。

まとめ

イーサリアムネットワークは、スケーラビリティ、セキュリティ、持続可能性の向上を目指した様々なアップグレードを継続的に実施してきました。The MergeによるPoSへの移行は、イーサリアムネットワークの歴史における重要な転換点であり、今後の発展に大きな影響を与えると考えられます。今後のアップグレードにより、イーサリアムネットワークは、より強力で、効率的で、持続可能なプラットフォームへと進化していくことが期待されます。これらのアップグレードは、イーサリアムが分散型アプリケーションの基盤として、そして暗号資産市場における主要な存在として、その地位を確立するために不可欠です。