イーサリアム(ETH)に期待される新技術選

イーサリアムは、単なる暗号資産を超え、分散型アプリケーション(DApps)の基盤となるプラットフォームとして、その重要性を増しています。しかし、スケーラビリティ問題や高額なガス代など、解決すべき課題も存在します。本稿では、イーサリアムの将来性を高めるために期待される新技術について、詳細に解説します。

1. レイヤー2ソリューション

イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決するための最も有力なアプローチの一つが、レイヤー2ソリューションです。これは、イーサリアムのメインチェーン(レイヤー1)の負荷を軽減するために、オフチェーンでトランザクションを処理する技術です。代表的なレイヤー2ソリューションには、以下のものがあります。

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。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの2種類があります。

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、チャレンジメカニズムによって検証を行います。ArbitrumやOptimismなどが代表的なOptimistic Rollupです。比較的実装が容易である一方、不正なトランザクションの検証に時間がかかるというデメリットがあります。

1.1.2. ZK-Rollup

ZK-Rollupは、ゼロ知識証明(Zero-Knowledge Proof)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、不正なトランザクションを即座に検出し、検証時間を短縮することができます。zkSyncやStarkNetなどが代表的なZK-Rollupです。高いセキュリティとスケーラビリティを実現できる一方、実装が複雑であるというデメリットがあります。

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を使用します。Polygon(Matic)などが代表的なサイドチェーンです。メインチェーンよりも高速かつ低コストでトランザクションを処理できますが、セキュリティ面でメインチェーンに劣る可能性があります。

1.3. ステートチャネル

ステートチャネルは、当事者間で直接トランザクションを交換し、最終的な結果のみをメインチェーンに記録する技術です。Raiden Networkなどが代表的なステートチャネルです。マイクロペイメントなど、頻繁なトランザクションに適しています。

2. イーサリアム2.0 (The Merge)とその影響

イーサリアム2.0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)に変更するアップグレードです。これにより、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期待されています。The Mergeは既に完了しており、その影響は以下の通りです。

2.1. エネルギー効率の向上

PoSは、PoWと比較して、大幅にエネルギー効率が高いコンセンサスアルゴリズムです。The Mergeにより、イーサリアムのエネルギー消費量は99%以上削減されました。

2.2. セキュリティの向上

PoSは、攻撃者がネットワークを支配するために必要なコストを高くすることで、セキュリティを向上させます。The Mergeにより、イーサリアムのセキュリティは大幅に向上しました。

2.3. シャーディングへの準備

The Mergeは、シャーディングと呼ばれる技術を導入するための準備段階です。シャーディングは、ブロックチェーンを複数のシャードに分割し、並行してトランザクションを処理することで、スケーラビリティを向上させる技術です。

3. シャーディング

シャーディングは、イーサリアムのスケーラビリティ問題を根本的に解決するための重要な技術です。ブロックチェーンを複数のシャードに分割することで、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なり、ネットワーク全体の処理能力が向上します。シャーディングの導入には、以下の課題があります。

3.1. データ可用性問題

各シャードが独立してトランザクションを処理するため、あるシャードのデータが利用できなくなった場合、そのシャードのトランザクションが失われる可能性があります。データ可用性問題を解決するために、データ可用性サンプリングなどの技術が開発されています。

3.2. クロスシャード通信

異なるシャード間でトランザクションを処理する場合、クロスシャード通信が必要になります。クロスシャード通信は、遅延やセキュリティ上のリスクを伴う可能性があります。効率的かつ安全なクロスシャード通信を実現するための技術が開発されています。

4. EVM互換性

イーサリアム仮想マシン(EVM)は、イーサリアム上で動作する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と互換性を持つことを意味します。EVM互換性を持つブロックチェーンは、イーサリアム上で開発されたDAppsを容易に移植することができます。これにより、DAppsの開発者は、より多くのユーザーにリーチできるようになり、ブロックチェーンエコシステムの拡大に貢献します。

5. ゼロ知識証明の応用

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技術です。ゼロ知識証明は、プライバシー保護やスケーラビリティ向上など、様々な用途に活用できます。イーサリアムでは、ZK-Rollup以外にも、ゼロ知識証明を用いたプライバシー保護技術や、検証可能な計算などの技術が開発されています。

6. アカウント抽象化

アカウント抽象化は、イーサリアムのアカウントシステムをより柔軟にするための技術です。従来のイーサリアムのアカウントは、外部所有アカウント(EOA)とコントラクトアカウントの2種類しかありません。アカウント抽象化により、スマートコントラクトをアカウントとして利用できるようになり、より複雑なトランザクションや認証方法を実装することができます。これにより、ユーザーエクスペリエンスが向上し、DAppsの利用が容易になります。

7. その他の新技術

上記以外にも、イーサリアムの将来性を高めるために期待される新技術は数多く存在します。例えば、以下のような技術があります。

• 分散型ストレージ: IPFSやFilecoinなどの分散型ストレージ技術は、DAppsのデータを安全かつ効率的に保存するために利用できます。
• オラクル: Chainlinkなどのオラクルは、ブロックチェーンと外部世界との間のデータ連携を可能にします。
• DID (Decentralized Identifier): 分散型IDは、個人情報を保護しながら、DAppsを利用するためのIDを提供します。

まとめ

イーサリアムは、分散型アプリケーションの基盤として、その重要性を増しています。しかし、スケーラビリティ問題や高額なガス代など、解決すべき課題も存在します。本稿では、イーサリアムの将来性を高めるために期待される新技術について、詳細に解説しました。レイヤー2ソリューション、イーサリアム2.0、シャーディング、EVM互換性、ゼロ知識証明の応用、アカウント抽象化など、様々な技術が開発されており、これらの技術がイーサリアムの発展に大きく貢献することが期待されます。これらの技術の進展により、イーサリアムは、よりスケーラブルで、安全で、使いやすいプラットフォームへと進化し、Web3の実現を加速させるでしょう。