イーサリアム（ETH）のネットワークアップグレード計画年版

はじめに

イーサリアムは、分散型アプリケーション（DApps）の構築と実行を可能にする、世界をリードするブロックチェーンプラットフォームです。その革新的な機能と活発なコミュニティにより、DeFi（分散型金融）、NFT（非代替性トークン）、その他のブロックチェーンベースのアプリケーションの基盤として急速に成長してきました。しかし、イーサリアムの成長に伴い、スケーラビリティ、セキュリティ、持続可能性といった課題も浮上しています。これらの課題に対処するため、イーサリアムの開発チームは、継続的にネットワークのアップグレード計画を策定し、実行しています。本稿では、イーサリアムのネットワークアップグレード計画を詳細に解説し、その技術的な側面、進捗状況、将来展望について考察します。

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リソースを必要とするため、スケーラビリティの問題を引き起こしていました。具体的には、取引処理速度が遅く、ガス代（取引手数料）が高騰するという問題が発生していました。また、PoWは、エネルギー消費量が非常に大きいという問題も抱えており、環境への負荷が懸念されていました。

これらの課題に対処するため、イーサリアムの開発チームは、長年にわたり、様々なアップグレード計画を検討してきました。その中でも、最も重要なアップグレード計画が、「The Merge」（ザ・マージ）と呼ばれる、コンセンサスアルゴリズムをプルーフ・オブ・ステーク（PoS）に移行する計画です。

The Merge（ザ・マージ）の詳細

The Mergeは、イーサリアムの歴史における最も重要なアップグレードの一つです。PoSへの移行により、イーサリアムのスケーラビリティ、セキュリティ、持続可能性が大幅に向上することが期待されています。

PoSは、取引の検証とブロックの生成に、暗号資産の保有量（ステーク）を利用するコンセンサスアルゴリズムです。PoSでは、PoWのように膨大な計算リソースを必要としないため、エネルギー消費量を大幅に削減することができます。また、PoSは、PoWよりもセキュリティが高いと考えられています。なぜなら、PoSでは、悪意のある攻撃者がネットワークを支配するためには、ネットワーク全体のステークの過半数を保有する必要があるからです。

The Mergeは、Beacon Chain（ビーコンチェーン）と呼ばれる新しいブロックチェーンを導入することで実現されます。Beacon Chainは、PoSのコンセンサスアルゴリズムを管理し、イーサリアムのメインネットと連携して動作します。The Mergeのプロセスでは、イーサリアムのメインネットがBeacon Chainにマージされ、PoSによる取引検証とブロック生成が開始されます。

The Merge後のアップグレード計画

The Mergeは、イーサリアムのアップグレード計画の第一段階に過ぎません。The Merge後も、イーサリアムのスケーラビリティをさらに向上させるための様々なアップグレード計画が予定されています。

Danksharding（ダンクシャーディング）

Dankshardingは、イーサリアムのトランザクション処理能力を大幅に向上させることを目的としたシャーディング技術です。シャーディングとは、ブロックチェーンを複数のシャード（断片）に分割し、各シャードで並行してトランザクションを処理する技術です。Dankshardingでは、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、ネットワーク全体のトランザクション処理能力が向上します。

Dankshardingは、EIP-4844（EIPはEthereum Improvement Proposalの略）として提案されており、2024年中に実装される予定です。

Proto-Danksharding（プロト・ダンクシャーディング）

Dankshardingの実装に向けて、Proto-Dankshardingと呼ばれる段階的な導入が行われます。Proto-Dankshardingは、Dankshardingの主要な機能を段階的に導入し、ネットワークへの影響を最小限に抑えながら、Dankshardingへの移行をスムーズに進めることを目的としています。

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。イーサリアムの状態サイズは、ブロックチェーン上のすべての口座とコントラクトのデータを格納するために必要なストレージ容量です。Verkle Treesは、従来のMerkle Treesよりも効率的に状態データを格納できるため、イーサリアムの状態サイズを大幅に削減することができます。

Verkle Treesは、EIP-4467として提案されており、将来的に実装される予定です。

その他

上記以外にも、イーサリアムのスケーラビリティ、セキュリティ、持続可能性を向上させるための様々なアップグレード計画が検討されています。例えば、EIP-3860（State Expiry）は、不要な状態データを自動的に削除することで、イーサリアムの状態サイズを削減することを目的としています。また、EIP-5651（Warm COIN）は、頻繁に使用される口座へのアクセスを高速化することで、トランザクション処理速度を向上させることを目的としています。

アップグレード計画の進捗状況

イーサリアムのアップグレード計画は、着実に進捗しています。The Mergeは、2022年9月に成功裏に完了し、イーサリアムはPoSへの移行を完了しました。現在、Dankshardingの実装に向けて、Proto-Dankshardingの導入が進められています。また、Verkle Treesやその他のアップグレード計画も、開発が進められています。

イーサリアムの開発チームは、定期的にアップグレード計画の進捗状況を公開しており、コミュニティからのフィードバックを積極的に取り入れています。また、テストネットと呼ばれる本番環境に近い環境で、アップグレード計画をテストし、潜在的な問題を特定し、修正しています。

アップグレード計画の課題とリスク

イーサリアムのアップグレード計画は、多くのメリットをもたらす一方で、いくつかの課題とリスクも抱えています。

技術的な複雑さ

イーサリアムのアップグレード計画は、非常に複雑な技術的課題を伴います。例えば、Dankshardingは、シャーディング技術の導入により、ネットワークのアーキテクチャを大幅に変更する必要があります。また、Verkle Treesは、新しいデータ構造の導入により、既存のクライアントソフトウェアとの互換性を確保する必要があります。

コミュニティの合意形成

イーサリアムのアップグレード計画は、コミュニティの合意形成が必要です。イーサリアムは、分散型のプラットフォームであるため、アップグレード計画の実施には、開発者、マイナー、ユーザーなど、様々なステークホルダーの合意が必要です。コミュニティの合意形成には、時間がかかる場合があり、アップグレード計画の遅延につながる可能性があります。

セキュリティリスク

イーサリアムのアップグレード計画は、セキュリティリスクを伴います。例えば、The Mergeでは、PoSへの移行に伴い、新しいセキュリティリスクが発生する可能性があります。また、Dankshardingでは、シャーディング技術の導入により、新しい攻撃ベクトルが発生する可能性があります。

将来展望

イーサリアムのネットワークアップグレード計画は、イーサリアムを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へと進化させることを目指しています。The Mergeの完了により、イーサリアムはPoSへの移行を完了し、エネルギー消費量を大幅に削減しました。今後、DankshardingやVerkle Treesなどのアップグレード計画が実装されることで、イーサリアムのスケーラビリティがさらに向上し、より多くのユーザーとアプリケーションをサポートできるようになるでしょう。

イーサリアムは、DeFi、NFT、その他のブロックチェーンベースのアプリケーションの基盤として、今後も重要な役割を果たしていくと考えられます。イーサリアムのネットワークアップグレード計画は、その役割をさらに強化し、ブロックチェーン技術の普及を加速させるでしょう。

まとめ

イーサリアムのネットワークアップグレード計画は、スケーラビリティ、セキュリティ、持続可能性といった課題に対処し、イーサリアムをより優れたプラットフォームへと進化させるための重要な取り組みです。The Mergeの成功は、その取り組みの大きな成果であり、今後のDankshardingやVerkle Treesなどのアップグレード計画にも期待が寄せられています。これらのアップグレード計画が完了することで、イーサリアムは、ブロックチェーン技術の未来を牽引する存在として、さらに発展していくでしょう。