暗号資産（仮想通貨）のイーサリアムアップグレード詳細解説

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。その進化は常に続いており、ネットワークの性能向上、セキュリティ強化、そして持続可能性の追求が主な目的となっています。本稿では、イーサリアムの主要なアップグレードについて、技術的な詳細、導入の経緯、そして今後の展望を詳細に解説します。

イーサリアムの現状と課題

イーサリアムは、当初プルーフ・オブ・ワーク（PoW）というコンセンサスアルゴリズムを採用していました。PoWは、取引の検証とブロックの生成に膨大な計算能力を必要とするため、エネルギー消費量が非常に大きいという課題を抱えていました。また、取引処理能力（スケーラビリティ）が低く、ネットワークの混雑時にはガス代（取引手数料）が高騰するという問題も存在しました。これらの課題を解決するために、イーサリアムの開発コミュニティは、長年にわたり様々なアップグレードを計画・実行してきました。

主要なアップグレードの概要

イーサリアムのアップグレードは、大きく分けてハードフォークとソフトフォークの2種類があります。ハードフォークは、プロトコルに互換性のない変更を加えるものであり、新しいチェーンが分岐します。一方、ソフトフォークは、既存のプロトコルとの互換性を維持したまま変更を加えるものであり、新しいルールが追加されます。以下に、主要なアップグレードを詳細に解説します。

Byzantium (ビザンティウム)

2017年10月に実施されたByzantiumは、イーサリアムのセキュリティと効率性を向上させることを目的としたハードフォークでした。このアップグレードでは、EIP-155（REVERTガスコストの削減）、EIP-161（状態クリアのコスト削減）、EIP-198（状態サイズの削減）など、多くの改善が導入されました。これらの改善により、スマートコントラクトの実行コストが削減され、ネットワークの効率性が向上しました。

Constantinople (コンスタンティノープル)

2019年2月に実施されたConstantinopleは、ガス代の削減とスマートコントラクトの機能を強化することを目的としたハードフォークでした。このアップグレードでは、EIP-128（ガス代の削減）、EIP-145（ビットワイズシフト演算の導入）、EIP-152（ヒューマンリーダブルなエラーメッセージの導入）など、多くの改善が導入されました。特に、EIP-128は、特定のスマートコントラクトのガス代を大幅に削減し、DAppsの開発を促進しました。

Istanbul (イスタンブール)

2019年12月に実施されたIstanbulは、プライバシー保護とスケーラビリティの向上を目的としたハードフォークでした。このアップグレードでは、EIP-1963（zk-SNARKsの導入）、EIP-2387（P2SHの導入）、EIP-2565（ModExpのコスト削減）など、多くの改善が導入されました。zk-SNARKsは、取引のプライバシーを保護するための技術であり、P2SHは、複雑なスマートコントラクトのアドレスを簡素化するための技術です。

Berlin (ベルリン)

2021年4月に実施されたBerlinは、EIP-1559の導入を主な目的としたハードフォークでした。EIP-1559は、イーサリアムの取引手数料メカニズムを根本的に変更するものであり、ベースフィーとチップの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、ネットワークの混雑状況に応じて動的に調整され、自動的にバーン（焼却）されます。チップは、マイナーへの優先手数料であり、取引の優先度を上げるためにユーザーが任意に支払うことができます。EIP-1559の導入により、取引手数料の予測可能性が向上し、イーサリアムの供給量が減少することが期待されています。

London (ロンドン)

2021年8月に実施されたLondonは、EIP-1559とEIP-3860（ガス代の変更）を同時に導入したハードフォークでした。EIP-3860は、特定の操作のガス代を調整し、ネットワークの効率性を向上させることを目的としていました。Londonアップグレードは、イーサリアムの経済モデルに大きな影響を与え、ETHの価値上昇に貢献したと考えられています。

The Merge (ザ・マージ) – PoWからPoSへの移行

2022年9月15日に実施されたThe Mergeは、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）に移行するものであり、エネルギー消費量を大幅に削減し、ネットワークのセキュリティを向上させることを目的としていました。PoSでは、取引の検証とブロックの生成に、ETHをステーキング（預け入れ）したバリデーターが参加します。バリデーターは、不正な取引を検証した場合、ステーキングしたETHを没収されるリスクを負うため、高いインセンティブを持って誠実にネットワークに貢献します。

The Mergeの実施により、イーサリアムのエネルギー消費量は99.95%以上削減され、環境負荷が大幅に軽減されました。また、PoSは、PoWよりもスケーラビリティが高く、将来的なネットワークの性能向上に貢献することが期待されています。

今後のアップグレードと展望

The Mergeの成功を受けて、イーサリアムの開発コミュニティは、さらなるアップグレードを計画しています。主なアップグレードとしては、以下のものが挙げられます。

Sharding (シャーディング)

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、並行して取引を処理することで、スケーラビリティを向上させる技術です。シャーディングの導入により、イーサリアムの取引処理能力は大幅に向上し、DAppsの利用者が増加することが期待されています。

Proto-Danksharding (プロト・ダンクシャーディング)

Proto-Dankshardingは、シャーディングの導入に向けた準備段階として、データ可用性サンプリング（DAS）を導入するアップグレードです。DASは、ブロックのデータ可用性を検証するための効率的な方法であり、シャーディングの導入を容易にすると考えられています。

Verkle Trees (バークルトリーズ)

Verkle Treesは、イーサリアムの状態サイズを削減するための新しいデータ構造です。Verkle Treesの導入により、イーサリアムのノードのストレージ要件が軽減され、ネットワークの分散性が向上することが期待されています。

これらのアップグレードは、イーサリアムをより高性能で、スケーラブルで、持続可能なプラットフォームへと進化させることを目的としています。イーサリアムは、DeFi（分散型金融）、NFT（非代替性トークン）、メタバースなど、様々な分野で革新的なアプリケーションを生み出す可能性を秘めており、今後の発展が期待されています。

まとめ

イーサリアムは、継続的なアップグレードを通じて、その技術的な課題を克服し、進化を続けています。The MergeによるPoSへの移行は、エネルギー消費量の削減とセキュリティの向上を実現し、イーサリアムの持続可能性を高めました。今後のアップグレードであるシャーディング、Proto-Danksharding、Verkle Treesは、イーサリアムのスケーラビリティを向上させ、より多くのユーザーが利用できるプラットフォームへと進化させるでしょう。イーサリアムは、暗号資産市場における重要な存在であり、その将来的な発展に注目が集まっています。