イーサリアムで注目される新技術一覧
イーサリアムは、単なる暗号資産プラットフォームを超え、分散型アプリケーション（DApps）の基盤として、金融、サプライチェーン、ゲームなど、多岐にわたる分野で革新をもたらしています。その進化を支える新技術は数多く存在し、イーサリアムの可能性をさらに広げています。本稿では、現在イーサリアムにおいて注目されている主要な新技術について、詳細に解説します。
1. レイヤー2スケーリングソリューション
イーサリアムの普及における最大の課題の一つは、スケーラビリティ問題です。トランザクション処理能力の限界により、ネットワークの混雑とガス代の高騰が発生し、DAppsの利用を妨げています。この問題を解決するために、レイヤー2スケーリングソリューションが開発されています。レイヤー2とは、イーサリアムのメインチェーン（レイヤー1）の上で動作し、トランザクション処理の一部をオフチェーンで行うことで、ネットワークの負荷を軽減する技術です。
1.1. 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、メインチェーンのトランザクション数を減らし、スケーラビリティを向上させます。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。
1.1.1. 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、異議申し立て期間を設けて検証を行います。比較的実装が容易であるため、多くのプロジェクトで採用されています。代表的なOptimistic Rollupとしては、ArbitrumとOptimismがあります。
1.1.2. 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、異議申し立て期間を必要とせず、高速なトランザクション処理を実現します。しかし、実装の複雑さから、開発には高度な専門知識が必要です。代表的なZK-Rollupとしては、zkSyncとStarkNetがあります。
1.2. 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。メインチェーンとサイドチェーンの間で資産を移動させることで、スケーラビリティを向上させます。サイドチェーンは、特定のDAppsやユースケースに特化して設計されることが多く、柔軟性が高いという特徴があります。代表的なサイドチェーンとしては、Polygon（旧Matic Network）があります。
1.3. 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行う技術です。メインチェーンとのやり取りは、チャネルの開始時と終了時にのみ行われるため、トランザクションコストを大幅に削減できます。ステートチャネルは、頻繁にトランザクションが発生するアプリケーションに適しています。代表的なステートチャネルの実装としては、Raiden Networkがあります。
2. イーサリアム2.0（The Merge）とプルーフ・オブ・ステーク（PoS）
イーサリアム2.0は、イーサリアムの基盤となる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）に移行する大規模なアップグレードです。PoSは、トランザクションの検証者を「バリデーター」と呼び、彼らがイーサリアムを保有している量に応じて選出されます。これにより、PoWと比較して、エネルギー消費量を大幅に削減し、セキュリティを向上させることができます。The Mergeと呼ばれるこの移行は、イーサリアムの持続可能性とスケーラビリティを大きく改善すると期待されています。
3. 分散型ストレージ
DAppsのデータストレージには、中央集権的なサーバーを使用することが一般的でしたが、セキュリティや検閲のリスクがありました。分散型ストレージは、データを複数のノードに分散して保存することで、これらのリスクを軽減します。これにより、データの可用性と耐障害性を向上させることができます。代表的な分散型ストレージプロトコルとしては、FilecoinとArweaveがあります。
4. ゼロ知識証明（ZKP）技術の応用
ゼロ知識証明は、ある情報を持っていることを、その情報を明らかにすることなく証明できる暗号技術です。イーサリアムにおいては、プライバシー保護やスケーラビリティ向上に役立つ技術として注目されています。ZK-Rollupで述べたように、トランザクションの有効性を証明するために使用されるだけでなく、プライベートトランザクションや検証可能な計算など、様々な応用が可能です。代表的なZKPライブラリとしては、libsnarkとZoKratesがあります。
5. アカウント抽象化（Account Abstraction）
イーサリアムのアカウントモデルは、Externally Owned Account（EOA）とContract Accountの2種類があります。EOAは、秘密鍵によって管理されるアカウントであり、Contract Accountは、コードによって管理されるアカウントです。アカウント抽象化は、これらのアカウントモデルを拡張し、より柔軟で使いやすいアカウントを作成する技術です。これにより、スマートコントラクトをアカウントとして使用できるようになり、複雑な認証や承認プロセスを簡素化することができます。代表的なアカウント抽象化の実装としては、EIP-4337があります。
6. イーサリアム仮想マシン（EVM）互換性
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互換性とは、他のブロックチェーンがEVMと同じ命令セットと動作をサポートしていることを意味します。これにより、イーサリアムで開発されたDAppsを、他のブロックチェーンに容易に移植することができます。EVM互換性は、マルチチェーン環境におけるDAppsの相互運用性を高める上で重要な役割を果たします。代表的なEVM互換ブロックチェーンとしては、Binance Smart ChainとAvalancheがあります。
7. データ可用性サンプリング（DAS）
DASは、ブロックチェーンのデータ可用性を検証するための技術です。ブロックチェーンのノードは、すべてのトランザクションデータをダウンロードして検証する必要がありますが、DASを使用することで、ノードはデータのサブセットのみをダウンロードして検証することができます。これにより、ノードのストレージ要件と計算コストを削減し、ネットワークのスケーラビリティを向上させることができます。DASは、特にロールアップのスケーラビリティを向上させる上で重要な役割を果たします。
8. 並列処理
イーサリアムのトランザクション処理は、基本的に直列的に行われます。並列処理は、複数のトランザクションを同時に処理することで、トランザクション処理能力を向上させる技術です。並列処理を実現するためには、トランザクション間の依存関係を解決し、競合を回避する必要があります。並列処理は、イーサリアムのスケーラビリティを大幅に向上させる可能性を秘めています。
まとめ
イーサリアムは、レイヤー2スケーリングソリューション、プルーフ・オブ・ステーク、分散型ストレージ、ゼロ知識証明、アカウント抽象化、EVM互換性、データ可用性サンプリング、並列処理など、数多くの新技術によって進化を続けています。これらの技術は、イーサリアムのスケーラビリティ、セキュリティ、プライバシー、使いやすさを向上させ、DAppsの可能性をさらに広げています。イーサリアムの未来は、これらの技術の発展と普及にかかっていると言えるでしょう。これらの技術を理解し、活用することで、より安全で効率的な分散型アプリケーションの開発が可能になり、Web3の実現に貢献することができます。
