イーサリアムのガス代暴騰を抑える技術とは？

イーサリアムは、分散型アプリケーション（DApps）を構築・実行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います。しかし、その利用拡大に伴い、ガス代（取引手数料）の暴騰が深刻な問題となっています。ガス代の高騰は、DAppsの利用を阻害し、イーサリアムのエコシステム全体の成長を妨げる要因となりかねません。本稿では、イーサリアムのガス代暴騰を抑えるために開発・提案されている様々な技術について、その原理、利点、課題を詳細に解説します。

1. ガス代高騰の背景

イーサリアムのガス代は、ネットワークの混雑状況と取引の計算量によって決定されます。ネットワークが混雑しているほど、また、複雑な計算を必要とする取引ほど、ガス代は高くなります。ガス代高騰の主な原因としては、以下の点が挙げられます。

• DAppsの普及： DeFi（分散型金融）やNFT（非代替性トークン）といったDAppsの利用者が増加し、ネットワークのトランザクション数が急増しています。
• 複雑なスマートコントラクト： 一部のスマートコントラクトは、複雑なロジックを含んでおり、実行に多くの計算リソースを必要とします。
• EIP-1559の導入： EIP-1559は、ガス代のメカニズムを改善することを目的として導入されましたが、結果としてベースフィーの燃焼により、ガス代の変動性が高まりました。

2. レイヤー2ソリューション

ガス代高騰を抑制するための最も有力な解決策の一つが、レイヤー2ソリューションです。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）の外でトランザクションを処理し、その結果のみをメインチェーンに記録することで、ネットワークの混雑を緩和し、ガス代を削減します。

2.1 ロールアップ

ロールアップは、複数のトランザクションをまとめて1つのトランザクションとしてメインチェーンに記録する技術です。これにより、メインチェーンの負荷を軽減し、ガス代を削減することができます。ロールアップには、主にOptimistic RollupとZK-Rollupの2種類があります。

2.1.1 Optimistic Rollup

Optimistic Rollupは、トランザクションが有効であると仮定し、不正なトランザクションがあった場合にのみ、チャレンジング期間を設けて検証を行います。これにより、高速なトランザクション処理が可能になります。代表的なOptimistic Rollupとしては、ArbitrumやOptimismなどが挙げられます。

2.1.2 ZK-Rollup

ZK-Rollupは、ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof）と呼ばれる暗号技術を用いて、トランザクションの有効性を証明します。これにより、チャレンジング期間を設けずにトランザクションの有効性を検証することができ、より高いセキュリティとスケーラビリティを実現します。代表的なZK-Rollupとしては、zkSyncやStarkNetなどが挙げられます。

2.2 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とガス代メカニズムを持っています。サイドチェーンは、メインチェーンとの間で資産を移動することができ、メインチェーンの負荷を軽減することができます。代表的なサイドチェーンとしては、Polygon（旧Matic Network）などが挙げられます。

2.3 ステートチャネル

ステートチャネルは、2者間のトランザクションをオフチェーンで処理し、最終的な結果のみをメインチェーンに記録する技術です。ステートチャネルは、頻繁に取引を行う2者間のトランザクションに適しており、ガス代を大幅に削減することができます。代表的なステートチャネルの実装としては、Raiden Networkなどが挙げられます。

3. イーサリアム2.0（The Merge）とシャーディング

イーサリアム2.0は、イーサリアムの基盤となる技術を大幅に改善するアップグレードです。その主要な要素の一つが、コンセンサスアルゴリズムのPoW（プルーフ・オブ・ワーク）からPoS（プルーフ・オブ・ステーク）への移行（The Merge）です。PoSは、PoWよりもエネルギー効率が高く、スケーラビリティを向上させることができます。

さらに、イーサリアム2.0では、シャーディングと呼ばれる技術が導入される予定です。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トランザクションを処理することで、ネットワークのスループットを大幅に向上させることができます。

4. その他のガス代削減技術

4.1 EIP-4844（Proto-Danksharding）

EIP-4844は、シャーディングの導入に向けた前段階として提案された規格であり、データ可用性レイヤーを導入することで、ロールアップのガス代を大幅に削減することを目的としています。EIP-4844は、2024年中に実装される予定です。

4.2 スマートコントラクトの最適化

スマートコントラクトのコードを最適化することで、実行に必要な計算量を削減し、ガス代を削減することができます。スマートコントラクトの最適化には、不要なコードの削除、効率的なデータ構造の使用、アルゴリズムの改善などが含まれます。

4.3 ガス代予測ツール

ガス代予測ツールは、ネットワークの混雑状況やトランザクションの複雑さを分析し、最適なガス代を提案するツールです。ガス代予測ツールを使用することで、過剰なガス代を支払うことを避け、効率的にトランザクションを処理することができます。

5. 各技術の比較

技術	利点	課題
Optimistic Rollup	高速なトランザクション処理、比較的容易な実装	チャレンジング期間による遅延、不正トランザクションのリスク
ZK-Rollup	高いセキュリティ、高いスケーラビリティ	複雑な実装、計算コストが高い
サイドチェーン	高いスケーラビリティ、独自のガス代メカニズム	セキュリティリスク、メインチェーンとの互換性
ステートチャネル	ガス代の大幅な削減、高速なトランザクション処理	2者間のトランザクションに限定、複雑な実装
イーサリアム2.0	エネルギー効率の向上、スケーラビリティの向上	実装の遅延、複雑な移行プロセス

6. まとめ

イーサリアムのガス代暴騰は、DAppsの普及を阻害する深刻な問題です。しかし、レイヤー2ソリューション、イーサリアム2.0、その他のガス代削減技術の開発により、この問題の解決に向けた取り組みが進められています。これらの技術は、それぞれ異なる利点と課題を持っており、最適な解決策は、ユースケースや要件によって異なります。今後、これらの技術が成熟し、普及することで、イーサリアムのエコシステムはより持続可能で、利用しやすいものになると期待されます。ガス代問題の解決は、イーサリアムが真にグローバルな金融インフラとして機能するために不可欠な要素であり、今後の動向に注目していく必要があります。