イーサリアムで期待される新機能とは

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。スマートコントラクトの実行能力を持ち、分散型アプリケーション（DApps）の開発基盤として広く利用されています。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、複雑なプログラミングといった課題も抱えています。これらの課題を克服し、さらなる発展を遂げるために、様々な新機能が開発・実装されています。本稿では、イーサリアムで期待される主要な新機能について、技術的な詳細を含めて解説します。

1. イーサリアム2.0（Serenity）とその構成要素

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計画です。その中心となるのは、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。

1.1. Proof-of-Stake（PoS）への移行

従来のイーサリアムは、Proof-of-Work（PoW）というコンセンサスアルゴリズムを採用していました。PoWは、計算能力を競い合うことでブロックを生成し、ネットワークのセキュリティを維持する仕組みですが、膨大な電力消費とスケーラビリティの低さが課題でした。イーサリアム2.0では、PoSに移行することで、これらの課題を解決しようとしています。PoSでは、仮想通貨を保有し、ネットワークにステーキングすることで、ブロック生成の権利を得ます。これにより、電力消費を大幅に削減し、より効率的なコンセンサス形成が可能になります。

1.2. Beacon Chain

Beacon Chainは、イーサリアム2.0の中核となる新しいブロックチェーンです。PoSコンセンサスアルゴリズムを実装し、シャーディングの調整を行います。Beacon Chainは、PoWチェーンとは独立して動作し、PoSチェーンの管理と調整を担います。Beacon Chainの導入により、イーサリアムネットワーク全体のセキュリティと安定性が向上します。

1.3. シャーディング

シャーディングは、ブロックチェーンのデータを複数の断片（シャード）に分割し、並行して処理することで、スケーラビリティを向上させる技術です。従来のブロックチェーンでは、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りましたが、シャーディングにより、各ノードは特定のシャードのトランザクションのみを処理すればよくなります。これにより、トランザクション処理能力が大幅に向上し、ネットワークの混雑を緩和することができます。

2. EIP（Ethereum Improvement Proposals）による機能拡張

イーサリアムの機能拡張は、EIPと呼ばれる提案を通じて行われます。EIPは、イーサリアムコミュニティによって議論され、承認された後、実装されます。以下に、主要なEIPについて解説します。

2.1. EIP-1559

EIP-1559は、トランザクション手数料の仕組みを改善するための提案です。従来のイーサリアムでは、トランザクション手数料は、マイナーが設定するガス価格に基づいて決定されていましたが、EIP-1559では、ベースフィーと優先手数料という2つの要素で構成されるようになりました。ベースフィーは、ブロックの需要に応じて自動的に調整され、ネットワークに返却されます。優先手数料は、マイナーへのインセンティブとして支払われます。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す。

2.2. 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ものです。Blobトランザクションという新しいトランザクションタイプを導入し、データ可用性サンプリング（DAS）と呼ばれる技術を利用することで、ロールアップのスケーラビリティを向上させます。EIP-4844は、完全なシャーディングの実装に向けた重要なステップとなります。

2.3. EIP-3860

EIP-3860は、スマートコントラクトのガス消費量を削減するための提案です。スマートコントラクトのストレージアクセスパターンを最適化することで、ガス消費量を削減し、トランザクションコストを低減します。EIP-3860の導入により、DAppsの開発コストが削減され、より多くのユーザーが利用できるようになります。

3. レイヤー2ソリューション

イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決するためのもう一つのアプローチとして、レイヤー2ソリューションがあります。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）の上に構築された、別のブロックチェーンまたはプロトコルです。レイヤー2ソリューションは、トランザクションをオフチェーンで処理し、結果のみをメインチェーンに記録することで、スケーラビリティを向上させます。

3.1. ロールアップ

ロールアップは、オフチェーンでトランザクションをバッチ処理し、その結果をメインチェーンに記録するレイヤー2ソリューションです。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、不正なトランザクションを検出します。ZK-Rollupは、ゼロ知識証明と呼ばれる暗号技術を利用して、トランザクションの有効性を証明します。

3.2. 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ルールを持っています。サイドチェーンは、メインチェーンと双方向通信が可能であり、資産の移動やデータの共有を行うことができます。サイドチェーンは、特定のDAppsやユースケースに特化した機能を提供することができます。

3.3. 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するためのレイヤー2ソリューションです。ステートチャネルは、メインチェーン上でチャネルを開設し、オフチェーンでトランザクションを交換し、最後にチャネルを閉じることで、トランザクションを完了させます。ステートチャネルは、高速かつ低コストなトランザクションを実現することができます。

4. その他の新機能

4.1. Account Abstraction（EIP-4337）

Account Abstractionは、イーサリアムのアカウントの機能を拡張するための提案です。従来のイーサリアムアカウントは、秘密鍵とアドレスによって管理されますが、Account Abstractionでは、スマートコントラクトをアカウントとして利用することができます。これにより、より柔軟なアカウント管理が可能になり、セキュリティとユーザーエクスペリエンスが向上します。

4.2. Parallel EVM

Parallel EVMは、イーサリアム仮想マシン（EVM）の並列処理能力を向上させるための提案です。EVMは、スマートコントラクトの実行エンジンですが、シングルスレッドで動作するため、処理能力に限界があります。Parallel EVMでは、複数のスレッドを利用してEVMを並列処理することで、スマートコントラクトの実行速度を向上させます。

まとめ

イーサリアムは、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を抱えていますが、イーサリアム2.0、EIP、レイヤー2ソリューション、その他の新機能の開発・実装によって、これらの課題を克服し、さらなる発展を遂げることが期待されています。これらの新機能は、イーサリアムのパフォーマンスを向上させ、DAppsの開発と利用を促進し、分散型経済の成長に貢献するでしょう。イーサリアムの進化は、ブロックチェーン技術の未来を形作る上で重要な役割を果たすと考えられます。