イーサリアムのガス代削減に期待される新技術

はじめに

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います。しかし、ネットワークの利用が増加するにつれて、トランザクション処理にかかるガス代（手数料）の高騰が深刻な問題となっています。このガス代の高騰は、DAppsの利用を妨げ、イーサリアムのエコシステム全体の成長を阻害する要因となり得ます。本稿では、イーサリアムのガス代削減に期待される新技術について、詳細に解説します。

ガス代高騰の背景

イーサリアムのガス代は、トランザクションを処理するために必要な計算リソースの量と、ネットワークの混雑状況によって決定されます。トランザクションが複雑であればあるほど、より多くの計算リソースが必要となり、ガス代は高くなります。また、ネットワークが混雑している場合は、トランザクションを優先的に処理してもらうために、より高いガス代を支払う必要があります。ガス代の仕組みは、ネットワークのセキュリティを維持するために不可欠ですが、その一方で、ユーザーにとって大きな負担となる場合があります。

ガス代削減に向けた取り組み

イーサリアムの開発コミュニティは、ガス代高騰の問題を解決するために、様々な取り組みを行っています。これらの取り組みは、大きく分けて、レイヤー1ソリューションとレイヤー2ソリューションの2つに分類できます。

レイヤー1ソリューション

レイヤー1ソリューションは、イーサリアムの基盤となるプロトコル自体を改良することで、ガス代を削減しようとするものです。主なレイヤー1ソリューションとしては、以下のものが挙げられます。

EIP-1559

EIP-1559は、2021年に実装されたイーサリアムのアップグレードであり、トランザクション手数料の仕組みを大きく変更しました。従来のオークション形式の手数料決定方法から、ベースフィーと優先手数料の2つの要素で構成される仕組みに変更されました。ベースフィーは、ネットワークの混雑状況に応じて動的に調整され、トランザクションの実行に必要な計算リソースのコストを反映します。優先手数料は、トランザクションを優先的に処理してもらうために支払う手数料であり、マイナーへのインセンティブとなります。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、ガス代の変動が抑制される効果が期待されています。

シャーディング

シャーディングは、イーサリアムのネットワークを複数のシャード（断片）に分割することで、トランザクション処理能力を向上させる技術です。各シャードは、独立してトランザクションを処理できるため、ネットワーク全体の処理能力が大幅に向上します。シャーディングの導入により、トランザクションの処理速度が向上し、ガス代の削減につながると期待されています。シャーディングの実装は、技術的な難易度が高く、慎重な検討が必要です。

プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行

イーサリアムは、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）というコンセンサスアルゴリズムを使用していましたが、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行を進めています。PoSは、PoWと比較して、エネルギー消費量が少なく、トランザクション処理速度が向上する可能性があります。PoSへの移行により、ネットワークの効率性が向上し、ガス代の削減につながると期待されています。The Mergeと呼ばれるPoSへの移行は、2022年に完了しました。

レイヤー2ソリューション

レイヤー2ソリューションは、イーサリアムの基盤となるプロトコルを変更することなく、イーサリアムのネットワーク上に構築されることで、ガス代を削減しようとするものです。主なレイヤー2ソリューションとしては、以下のものが挙げられます。

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イーサリアムのメインチェーンに記録することで、ガス代を削減する技術です。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2つの種類があります。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使用して、トランザクションの有効性を証明します。ZK-Rollupは、Optimistic Rollupよりもセキュリティが高いですが、実装が複雑です。

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、イーサリアムのメインチェーンと双方向通信が可能です。サイドチェーンは、イーサリアムのメインチェーンよりもトランザクション処理速度が速く、ガス代が安いため、DAppsの利用に適しています。サイドチェーンのセキュリティは、イーサリアムのメインチェーンよりも低い場合があります。

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ことで、ガス代を削減する技術です。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DAppsに適しています。ステートチャネルのセキュリティは、参加者の信頼に依存します。

新技術の展望

近年、ガス代削減に向けた新たな技術も登場しています。例えば、Account Abstraction（AA）は、イーサリアムのアカウントの機能を拡張し、より柔軟なトランザクション処理を可能にする技術です。AAを導入することで、ガス代の削減や、ユーザーエクスペリエンスの向上が期待されています。また、Data Availability Sampling（DAS）は、イーサリアムのデータ可用性を向上させる技術であり、ロールアップのスケーラビリティを向上させることが期待されています。

各技術の比較

| 技術 | ガス代削減効果 | セキュリティ | 実装難易度 | 備考 |
|———————-|—————-|————–|————|————————————|
| EIP-1559 | 中程度 | 高 | 低 | 手数料メカニズムの変更 |
| シャーディング | 大幅 | 高 | 高 | ネットワークの分割 |
| PoSへの移行 | 中程度 | 高 | 中 | コンセンサスアルゴリズムの変更 |
| Optimistic Rollup | 大幅 | 中程度 | 中 | 異議申し立て期間が必要 |
| ZK-Rollup | 大幅 | 高 | 高 | ゼロ知識証明を使用 |
| サイドチェーン | 大幅 | 低～中 | 低 | イーサリアムメインチェーンと独立 |
| ステートチャネル | 大幅 | 低 | 中 | 2者間のトランザクションに限定 |
| Account Abstraction | 大幅 | 高 | 高 | アカウントの機能を拡張 |
| Data Availability Sampling | 大幅 | 高 | 高 | ロールアップのスケーラビリティ向上 |

課題と今後の展望

イーサリアムのガス代削減に向けた取り組みは、着実に進展していますが、いくつかの課題も残されています。例えば、シャーディングの実装には、技術的な難易度が高く、セキュリティの確保が課題となります。また、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との互換性や、セキュリティの確保が課題となります。これらの課題を克服するためには、開発コミュニティの継続的な努力が必要です。

今後は、Account AbstractionやData Availability Samplingなどの新技術が、ガス代削減に大きく貢献することが期待されます。また、レイヤー1ソリューションとレイヤー2ソリューションを組み合わせることで、より効果的なガス代削減が可能になると考えられます。イーサリアムのエコシステム全体の成長のためには、ガス代高騰の問題を解決することが不可欠であり、開発コミュニティは、この問題に真剣に取り組む必要があります。

まとめ

イーサリアムのガス代高騰は、DAppsの利用を妨げる深刻な問題です。この問題の解決に向けて、EIP-1559、シャーディング、PoSへの移行、ロールアップ、サイドチェーン、ステートチャネル、Account Abstraction、Data Availability Samplingなど、様々な技術が開発されています。これらの技術は、それぞれ異なる特徴を持っており、ガス代削減効果、セキュリティ、実装難易度などが異なります。今後の開発コミュニティの努力により、これらの技術が成熟し、イーサリアムのガス代高騰の問題が解決されることが期待されます。そして、より多くの人々がイーサリアムのエコシステムに参加し、DAppsの利用が促進されることで、分散型経済の発展に貢献することが期待されます。