イーサリアム（ETH）のガス料金問題を解決する新技術まとめ
はじめに
イーサリアムは、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が、その利用を阻害する大きな課題の一つが、高いガス料金です。ガス料金は、イーサリアムネットワーク上で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、ネットワークの混雑状況によって大きく変動します。高騰するガス料金は、DAppsの利用コストを増加させ、特に小規模なトランザクションや頻繁な操作を行うユーザーにとっては大きな負担となります。本稿では、イーサリアムのガス料金問題を解決するために開発されている様々な新技術について、その原理、利点、課題を詳細に解説します。
イーサリアムのガス料金問題の根本原因
イーサリアムのガス料金が高騰する原因は、主に以下の点が挙げられます。
- ネットワークの混雑：イーサリアムネットワーク上でトランザクションが増加すると、ブロックの生成速度が追いつかず、トランザクションが保留状態になります。この際、ユーザーはより高いガス料金を提示することで、トランザクションを優先的に処理してもらうことができます。
- 計算資源の需要：スマートコントラクトの実行には計算資源が必要であり、複雑なコントラクトほど多くの計算資源を消費します。計算資源の需要が高まると、ガス料金も上昇します。
- EIP-1559：2021年に導入されたEIP-1559は、トランザクション手数料の仕組みを改善し、ガス料金の予測可能性を高めることを目的としていました。しかし、EIP-1559は、ベースフィーをバーン（焼却）することでETHの供給量を減少させる効果がある一方で、ガス料金の絶対的な水準を下げる効果は限定的でした。
ガス料金問題を解決する新技術
イーサリアムのガス料金問題を解決するために、様々な新技術が開発されています。以下に、主要な技術とその詳細を解説します。
1. レイヤー2スケーリングソリューション
レイヤー2スケーリングソリューションは、イーサリアムのメインチェーン（レイヤー1）の負荷を軽減し、トランザクション処理能力を向上させることを目的としています。レイヤー2ソリューションは、トランザクションをメインチェーン外で処理し、その結果のみをメインチェーンに記録することで、ガス料金を削減します。
- 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 RollupとZK-Rollupの2つの主要なタイプがあります。
- Optimistic Rollup：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ます。異議申し立てがない場合、トランザクションは有効とみなされます。Optimistic Rollupは、比較的実装が容易ですが、異議申し立て期間中の資金ロックのリスクがあります。
- ZK-Rollup：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。ZK-Rollupは、異議申し立て期間を必要とせず、高いセキュリティとスケーラビリティを実現できますが、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、独自のコンセンサスアルゴリズムを使用し、高いトランザクション処理能力を実現できますが、セキュリティ上のリスクがあります。
- 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。ステートチャネルは、頻繁なトランザクションを行う場合に有効ですが、2者間のトランザクションに限定されます。
2. 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、各シャードが独立してトランザクションを処理する技術です。シャーディングにより、ネットワーク全体のトランザクション処理能力を向上させることができます。シャーディングは、イーサリアム2.0の主要な機能の一つとして実装される予定です。
3. EIP-4844 (Proto-Danksharding)
EIP-4844は、シャーディングの導入に向けた中間段階として提案された技術であり、データ可用性レイヤー（Data Availability Layer）を導入することで、ロールアップのガス料金を大幅に削減す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。
4. その他の技術
- ガス最適化：スマートコントラクトのコードを最適化することで、ガス消費量を削減することができます。
- トランザクションバッチング：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送信することで、ガス料金を削減することができます。
- ダイナミックガス料金：ネットワークの混雑状況に応じてガス料金を自動的に調整する技術です。
各技術の比較
| 技術 | 利点 | 課題 | 実装状況 |
| ——————– | —————————————————————– | —————————————————————– | ————————————– |
| Optimistic Rollup | 実装が比較的容易、高いスケーラビリティ | 異議申し立て期間中の資金ロックのリスク | 既に実装され、利用可能 |
| ZK-Rollup | 高いセキュリティとスケーラビリティ、異議申し立て期間不要 | 実装が複雑 | 開発中、一部プロジェクトでテストネット運用 |
| サイドチェーン | 高いトランザクション処理能力 | セキュリティ上のリスク | 既に実装され、利用可能 |
| ステートチャネル | 頻繁なトランザクションに有効 | 2者間のトランザクションに限定 | 開発中 |
| シャーディング | ネットワーク全体のトランザクション処理能力を向上 | 実装が非常に複雑 | 開発中（イーサリアム2.0の一部） |
| EIP-4844 (Proto-Danksharding) | ロールアップのガス料金を大幅に削減 | 実装が複雑 | 2024年中に実装予定 |
今後の展望
イーサリアムのガス料金問題は、DAppsの普及を阻害する大きな課題であり、その解決はイーサリアムエコシステムの発展にとって不可欠です。現在、様々な新技術が開発されており、これらの技術が成熟し、広く利用されることで、ガス料金問題は徐々に解決されると期待されます。特に、レイヤー2スケーリングソリューションは、短期的にガス料金を削減するための有効な手段であり、今後ますます重要性を増していくと考えられます。また、イーサリアム2.0の完成により、シャーディングが導入されれば、ネットワーク全体のトランザクション処理能力が大幅に向上し、ガス料金問題は根本的に解決される可能性があります。
まとめ
イーサリアムのガス料金問題は、ネットワークの混雑、計算資源の需要、EIP-1559などの要因によって引き起こされています。この問題を解決するために、レイヤー2スケーリングソリューション（ロールアップ、サイドチェーン、ステートチャネル）、シャーディング、EIP-4844などの新技術が開発されています。これらの技術は、それぞれ異なる利点と課題を持っており、今後の開発と普及によって、イーサリアムのガス料金問題は徐々に解決されると期待されます。ユーザーは、自身のニーズに合わせて最適な技術を選択し、DAppsをより効率的に利用することが重要です。
