イーサリアムのアップグレード計画完全ガイド
イーサリアムは、分散型アプリケーション（DApps）を構築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きました。しかし、その成長に伴い、スケーラビリティ、セキュリティ、持続可能性といった課題も浮上してきました。これらの課題に対処するため、イーサリアムの開発コミュニティは、継続的にアップグレード計画を推進しています。本稿では、イーサリアムのアップグレード計画について、その背景、主要な段階、技術的な詳細、そして将来展望について、網羅的に解説します。
1. アップグレードの背景と目的
イーサリアムの初期設計は、ブロックチェーン技術の可能性を実証することに重点が置かれていました。しかし、トランザクション処理能力の限界（スケーラビリティ問題）や、高いガス代（トランザクション手数料）は、DAppsの普及を妨げる要因となっていました。また、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）コンセンサスアルゴリズムは、エネルギー消費量が大きいという問題も抱えていました。これらの問題を解決し、イーサリアムをより持続可能で、スケーラブルで、安全なプラットフォームへと進化させることが、アップグレード計画の主な目的です。
2. 主要なアップグレード段階
イーサリアムのアップグレード計画は、複数の段階に分けて実施されています。主要な段階としては、以下のものが挙げられます。
2.1. Byzantium (ビザンティウム)
Byzantiumは、2017年10月に実施されたハードフォークであり、イーサリアム仮想マシン（EVM）の改善、セキュリティの強化、そして将来のアップグレードに向けた基盤の整備を目的としていました。具体的には、precompiled contracts（事前コンパイル済みコントラクト）の導入や、EVMのopcodeの最適化などが実施されました。
2.2. Constantinople (コンスタンティノープル)
Constantinopleは、2019年2月に実施されたハードフォークであり、ガス代の削減、EVMの改善、そして新しい機能の追加を目的としていました。具体的には、ガス代の削減につながるopcodeの変更や、新しいopcodeの導入などが実施されました。
2.3. Istanbul (イスタンブール)
Istanbulは、2019年12月に実施されたハードフォークであり、EVMの改善、ガス代の削減、そしてプライバシー保護機能の強化を目的としていました。具体的には、EVMのopcodeの最適化や、zk-SNARKs（Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge）の導入に向けた準備などが実施されました。
2.4. Berlin (ベルリン)
Berlinは、2021年4月に実施されたハードフォークであり、ガス代の削減、EVMの改善、そして将来のアップグレードに向けた基盤の整備を目的としていました。具体的には、ガス代の削減につながるopcodeの変更や、EVMのopcodeの最適化などが実施されました。
2.5. London (ロンドン) – EIP-1559
Londonは、2021年8月に実施されたハードフォークであり、EIP-1559（Ethereum Improvement Proposal 1559）の導入が最大の変更点でした。EIP-1559は、トランザクション手数料のメカニズムを改善し、ガス代の予測可能性を高め、イーサリアムの経済モデルを改善することを目的としていました。具体的には、base fee（基本手数料）とpriority fee（優先手数料）の導入、そしてトランザクションのブロックへの包含メカニズムの変更などが実施されました。
2.6. The Merge (ザ・マージ) – PoSへの移行
The Mergeは、2022年9月に実施された歴史的なアップグレードであり、イーサリアム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）へと移行しました。PoSへの移行により、イーサリアムの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、そしてスケーラビリティの向上に向けた基盤を整備することが可能になりました。The Mergeは、ビーコンチェーン（Beacon Chain）とメインネットイーサリアムを統合することで実現されました。
3. 技術的な詳細
3.1. プルーフ・オブ・ステーク（PoS）
PoSは、トランザクションの検証者（バリデーター）が、イーサリアムを保有している量に応じて選出されるコンセンサスアルゴリズムです。バリデーターは、イーサリアムをステーク（預け入れ）することで、トランザクションの検証に参加する権利を得ます。不正なトランザクションを検証した場合、ステークされたイーサリアムの一部を失う可能性があります。PoSは、PoWと比較して、エネルギー消費量が少なく、セキュリティが高いという利点があります。
3.2. シャーディング（Sharding）
シャーディングは、イーサリアムのデータベースを複数のシャード（断片）に分割し、各シャードが独立してトランザクションを処理できるようにする技術です。シャーディングを導入することで、イーサリアムのスケーラビリティを大幅に向上させることができます。シャーディングは、The Mergeの後、段階的に導入される予定です。
3.3. EIP-4844 (Proto-Danksharding)
EIP-4844は、シャーディングの初期段階として導入される予定のアップグレードであり、データ可用性レイヤー（Data Availability Layer）の改善を目的としています。EIP-4844は、rollupのコストを削減し、スケーラビリティを向上させることに貢献します。
3.4. Rollups (ロールアップ)
ロールアップは、イーサリアムのメインチェーンの外でトランザクションを処理し、その結果をメインチェーンに記録する技術です。ロールアップには、Optimistic RollupsとZK-Rollupsの2つの主要なタイプがあります。ロールアップは、イーサリアムのスケーラビリティを向上させ、ガス代を削減する効果があります。
4. 将来展望
イーサリアムのアップグレード計画は、今後も継続的に推進されていく予定です。シャーディングの完全な導入、EIP-4844の実施、そしてロールアップ技術のさらなる発展などが、今後の主要な目標となります。これらのアップグレードにより、イーサリアムは、よりスケーラブルで、安全で、持続可能なプラットフォームへと進化し、DAppsの普及を加速させることが期待されます。また、イーサリアムは、DeFi（分散型金融）、NFT（非代替性トークン）、そしてWeb3といった分野におけるイノベーションを牽引し、次世代のインターネットの基盤となることが期待されています。
5. まとめ
イーサリアムのアップグレード計画は、そ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重要な取り組みです。The MergeによるPoSへの移行は、歴史的な転換点であり、イーサリアムの将来を大きく変える可能性があります。シャーディングやロールアップといった技術の導入により、イーサリアムは、より多くのユーザーとDAppsをサポートできるようになり、Web3の普及を加速させることが期待されます。イーサリアムの開発コミュニティは、継続的にアップグレード計画を推進し、イーサリアムをより優れたプラットフォームへと進化させていくでしょう。
