暗号資産（仮想通貨）のイーサリアムアップグレード徹底解説
イーサリアムは、ビットコインに次ぐ時価総額を誇る主要な暗号資産であり、分散型アプリケーション（DApps）やスマートコントラクトの基盤として広く利用されています。そのイーサリアムは、常に進化を続けており、これまでにも様々なアップグレードが実施されてきました。本稿では、イーサリアムのアップグレードの歴史、現状、そして今後の展望について、技術的な詳細を含めて徹底的に解説します。
イーサリアムの歴史とアップグレードの必要性
イーサリアムは、2015年にヴィタリック・ブテリンによって提唱され、ビットコインの課題を克服することを目指して開発されました。ビットコインが主に価値の保存手段としての役割を担うのに対し、イーサリアムはより汎用的なプラットフォームとして、様々なアプリケーションを構築することを可能にしました。しかし、イーサリアムもまた、いくつかの課題を抱えていました。その中でも最も重要な課題は、スケーラビリティ問題です。イーサリアムのトランザクション処理能力は、ビットコインと比較して高いものの、DAppsの普及に伴い、ネットワークの混雑が頻発し、トランザクション手数料の高騰や処理速度の低下を引き起こしていました。この問題を解決するために、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・実施してきました。
主要なアップグレード：Byzantium、Constantinople、Istanbul、Berlin
イーサリアムのアップグレードは、ハードフォークとソフトフォークの2種類に大別されます。ハードフォークは、プロトコルのルールが変更されるため、互換性のない新しいチェーンが分岐することを意味します。一方、ソフトフォークは、プロトコルのルールが追加されるため、既存のチェーンとの互換性を維持することができます。これまでに実施された主要なアップグレードを以下に示します。
- Byzantium (2017年10月)：このアップグレードでは、ゼロ知識証明（zk-SNARKs）の導入や、トランザクションの効率化などが実現されました。zk-SNARKsは、トランザクションの内容を公開せずに検証を可能にする技術であり、プライバシー保護に貢献します。
- Constantinople (2019年2月)：このアップグレードでは、ガス代の削減や、スマートコントラクトの実行効率の向上などが実現されました。ガス代は、トランザクションを実行するために必要な手数料であり、ガス代の削減は、DAppsの利用コストを低減することに繋がります。
- Istanbul (2019年12月)：このアップグレードでは、EVM（Ethereum Virtual Machine）の改善や、新しいプリコンパイルされたコントラクトの追加などが実現されました。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あり、EVMの改善は、スマートコントラクトのパフォーマンス向上に貢献します。
- Berlin (2021年4月)：このアップグレードでは、ガス代の最適化や、EIP-1559の導入などが実現されました。EIP-1559は、トランザクション手数料のメカニズムを変更し、手数料の予測可能性を高めることを目的としています。
The Merge：プルーフ・オブ・ステークへの移行
イーサリアムの歴史において、最も重要なアップグレードの一つが、The Merge（2022年9月）です。The Mergeは、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）に移行するものでした。PoWは、マイナーが計算問題を解くことでブロックを生成し、トランザクションを検証する仕組みです。一方、PoSは、バリデーターがイーサリアムを保有することでブロックを生成し、トランザクションを検証する仕組みです。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、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。
プルーフ・オブ・ステークの仕組み
PoSでは、バリデーターは、イーサリアムを「ステーク」することで、ブロック生成の権利を得ます。ステーク量が多いほど、ブロック生成の権利を得やすくなります。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、ステークされたイーサリアムの一部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、不正なトランザクションを検証するインセンティブが低くなります。PoSは、PoWと比較して、エネルギー効率が高く、セキュリティも高いと考えられています。
The Mergeの影響
The Mergeは、イーサリアムのエネルギー消費量を99.95%削減することに成功しました。また、The Mergeにより、イーサリアムのスケーラビリティも向上しました。しかし、The Mergeは、イーサリアムのスケーラビリティ問題を完全に解決するものではありません。The Mergeは、あくまでスケーラビリティ向上に向けた第一歩であり、さらなるアップグレードが必要となります。
今後のアップグレード：Sharding、EIP-4844 (Proto-Danksharding)
イーサリアムのスケーラビリティ問題を完全に解決するために、開発チームは、ShardingとEIP-4844 (Proto-Danksharding)という2つの主要なアップグレードを計画しています。
Sharding
Shardingは、イーサリアムのネットワークを複数のシャードに分割し、各シャードが独立してトランザクションを処理する仕組みです。これにより、イーサリアム全体の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。Shardingは、複雑な技術であり、実装には時間がかかると予想されています。
EIP-4844 (Proto-Danksharding)
EIP-4844は、Shardingの先行段階として、データ可用性サンプリング（DAS）を導入するものです。DASは、トランザクションのデータを完全にダウンロードせずに、一部のデータのみをサンプリングすることで、トランザクションの検証を可能にする技術です。EIP-4844は、Layer 2ソリューションのコストを削減し、スケーラビリティを向上させることを目的としています。EIP-4844は、2024年中に実装される予定です。
Layer 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、Layer 2ソリューションも重要な役割を果たしています。Layer 2ソリューションは、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仕組みです。Layer 2ソリューションには、ロールアップ、サイドチェーン、ステートチャネルなど、様々な種類があります。Layer 2ソリューションは、イーサリアムのスケーラビリティを向上させ、トランザクション手数料を削減することができます。
主要なLayer 2ソリューション
- Optimistic Rollups：トランザクションの有効性を前提とし、異議申し立て期間を設けることで、トランザクションの検証を行います。
- ZK-Rollups：ゼロ知識証明を用いて、トランザクションの有効性を検証します。
- Polygon：イーサリアムと互換性のあるサイドチェーンであり、高速かつ低コストなトランザクションを実現します。
イーサリアムの将来展望
イーサリアムは、今後も進化を続け、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となることが期待されます。ShardingやEIP-4844などのアップグレードにより、イーサリアムのスケーラビリティは大幅に向上し、DAppsの普及を加速させることが予想されます。また、Layer 2ソリューションの発展により、イーサリアムのトランザクション手数料はさらに削減され、より多くのユーザーがイーサリアムを利用できるようになるでしょう。イーサリアムは、暗号資産業界における重要な役割を担い続け、Web3の未来を牽引していくと考えられます。
まとめ
イーサリアムは、その誕生以来、数々のアップグレードを経て進化を続けてきました。The MergeによるPoSへの移行は、エネルギー効率とセキュリティを向上させ、今後のスケーラビリティ向上に向けた重要な一歩となりました。ShardingやEIP-4844などの今後のアップグレード、そしてLayer 2ソリューションの発展により、イーサリアムは、より多くのユーザーにとって利用しやすいプラットフォームとなり、Web3の普及に大きく貢献することが期待されます。イーサリアムの進化は、暗号資産業界全体に影響を与え、新たな可能性を切り開いていくでしょう。
