イーサリアムで何が変わる？アップグレード詳細解説

イーサリアムは、ビットコインに次ぐ時価総額を誇る、第二世代のブロックチェーンプラットフォームです。分散型アプリケーション（DApps）の構築やスマートコントラクトの実行を可能にし、DeFi（分散型金融）やNFT（非代替性トークン）といった分野の発展を牽引してきました。しかし、イーサリアムは、スケーラビリティ問題、高いガス代、そしてプルーフ・オブ・ワーク（PoW）による環境負荷といった課題を抱えていました。これらの課題を解決するため、イーサリアムは大規模なアップグレードを重ねてきました。本稿では、イーサリアムのアップグレードの歴史と、最新のアップグレードである「The Merge」以降の変化について、技術的な詳細を含めて解説します。

イーサリアムの進化の歴史

イーサリアムは、2015年にVitalik Buterinによって提唱され、その後の開発によって徐々に進化してきました。初期のイーサリアムは、PoWによるコンセンサスアルゴリズムを採用しており、ビットコインと同様にマイニングによってブロックチェーンを維持していました。しかし、PoWは、計算資源の浪費や、トランザクション処理能力の低さといった問題を抱えていました。これらの問題を解決するため、イーサリアムの開発チームは、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行を検討し始めました。

PoSは、マイニングの代わりに、仮想通貨の保有量に応じてブロック生成の権利を与えるコンセンサスアルゴリズムです。PoSは、PoWに比べて、計算資源の消費量が少なく、トランザクション処理能力が高いという利点があります。しかし、PoSは、セキュリティ上の課題や、富の集中といった問題を抱えていました。これらの問題を解決するため、イーサリアムの開発チームは、様々なPoSアルゴリズムを検討し、最終的に「Casper FFG」と「LMD GHOST」を組み合わせたハイブリッドPoSアルゴリズムを採用しました。

重要なアップグレードの概要

• Homestead (2016年): イーサリアムの最初の安定版リリース。
• Byzantium (2017年): ガス代の最適化、セキュリティの向上。
• Constantinople (2019年): ガス代の削減、スマートコントラクトの改善。
• Istanbul (2019年): ガス代の削減、プライバシー機能の強化。
• Berlin (2021年): ガス代の削減、EIP-1559の導入。

The Merge：プルーフ・オブ・ステークへの移行

2022年9月15日、イーサリアムは、歴史的なアップグレードである「The Merge」を実行しました。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PoSに移行するものであり、イーサリアムの歴史における最大の転換点となりました。The Mergeによって、イーサリアムは、PoWによる環境負荷を大幅に削減し、エネルギー効率の高いブロックチェーンプラットフォームへと生まれ変わりました。また、The Mergeは、イーサリアムのスケーラビリティ問題の解決に向けた第一歩となりました。

PoSの仕組み

PoSでは、ブロックを生成する権利は、仮想通貨の保有量に応じて与えられます。イーサリアムの場合、ETHを32枚保有し、ステーキングすることで、バリデーターと呼ばれるブロック生成の権利を得ることができます。バリデーターは、ブロックを生成し、トランザクションを検証することで、報酬を得ることができます。しかし、バリデーターは、不正なトランザクションを検証した場合、ETHを没収されるリスクがあります。このため、バリデーターは、誠実にブロックチェーンを維持するインセンティブが働きます。

The Mergeによる影響

• エネルギー消費の削減: PoWからPoSへの移行により、イーサリアムのエネルギー消費量は、99.95%以上削減されました。
• セキュリティの向上: PoSは、PoWに比べて、51%攻撃のリスクが低いと考えられています。
• スケーラビリティの向上: PoSは、PoWに比べて、トランザクション処理能力が高いという利点があります。
• ETHの発行量の減少: The Merge以降、ETHの発行量は大幅に減少しました。

The Merge以降のアップグレード：Dencunと今後の展望

The Mergeは、イーサリアムのスケーラビリティ問題の解決に向けた第一歩に過ぎません。イーサリアムのスケーラビリティをさらに向上させるため、イーサリアムの開発チームは、様々なアップグレードを計画しています。その中でも、最も重要なアップグレードの一つが、「Dencun」です。Dencunは、EIP-4844と呼ばれる「Proto-Danksharding」を導入するものであり、レイヤー2ソリューションのスケーラビリティを大幅に向上させることが期待されています。

Proto-Danksharding (EIP-4844)

Proto-Dankshardingは、データ可用性サンプリングと呼ばれる技術を導入するものです。データ可用性サンプリングは、ブロックチェーン全体のデータをダウンロードすることなく、トランザクションの有効性を検証することを可能にします。これにより、レイヤー2ソリューションは、より多くのトランザクションを処理できるようになり、ガス代を削減することができます。

今後の展望

イーサリアムの開発チームは、Dencun以降も、様々なアップグレードを計画しています。その中でも、最も重要なアップグレードの一つが、「Surge」です。Surgeは、シャーディングと呼ばれる技術を導入するものであり、イーサリアムのスケーラビリティを飛躍的に向上させることが期待されています。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技術です。これにより、イーサリアムは、ビットコインや他のブロックチェーンプラットフォームを凌駕するトランザクション処理能力を持つようになる可能性があります。

レイヤー2ソリューションの役割

イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決するためには、レイヤー2ソリューションの活用が不可欠です。レイヤー2ソリューションは、イーサリアムのブロックチェーン上に構築された、より高速で安価なトランザクション処理を可能にする技術です。代表的なレイヤー2ソリューションとしては、Optimistic Rollups、ZK-Rollups、Validiumなどがあります。これらのレイヤー2ソリューションは、イーサリアムのセキュリティを維持しながら、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。

Optimistic RollupsとZK-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有効性を検証する技術です。ZK-Rollupsは、ゼロ知識証明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検証する技術です。ZK-Rollupsは、Optimistic Rollupsに比べて、セキュリティが高いという利点があります。しかし、ZK-Rollupsは、Optimistic Rollupsに比べて、開発が複雑であるという欠点があります。

結論

イーサリアムは、The Mergeによって、PoSへの移行を完了し、エネルギー効率の高いブロックチェーンプラットフォームへと生まれ変わりました。The Mergeは、イーサリアムのスケーラビリティ問題の解決に向けた第一歩に過ぎませんが、DencunやSurgeといった今後のアップグレードによって、イーサリアムは、さらにスケーラブルで、高速で、安価なブロックチェーン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。また、レイヤー2ソリューションの活用も、イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決するために不可欠です。イーサリアムは、DeFiやNFTといった分野の発展を牽引し、Web3の未来を形作る上で、重要な役割を担っていくでしょう。