イーサリアム1.0からイーサリアム2.0へ
最近のロンドンアップグレードは、暗号通貨業界に大きな反響を呼んでいます。その重要性は、イーサリアムがETH 1.0からETH 2.0への移行において果たす重要な役割に起因しています。イーサリアムのアップグレードは段階的に進められ、イーサリアムネットワークの開始以来、多くのフォークが発生してきました。初期段階では、最初のアップグレードはマイニング難易度の調整、2番目は「ホームステッドフォーク」、3番目はハッカー攻撃に対応する「DAOフォーク」でした。2016年11月には、DDoS攻撃を防ぎ、ブロックチェーンの状態を最適化するための4番目のフォークが実施されました。2019年3月には、スケーリングを加速し、セキュリティを向上させるための「コンスタンティノープルフォーク」と「イスタンブールフォーク」が行われました。2021年4月には、イーサリアムメインネットのパフォーマンスを最適化するための「ベルリンアップグレード」が実装され、その4ヶ月後の2021年8月4日には、好評を博した「ロンドンアップグレード」が有効化されました。イーサリアムネットワークが確立されるにつれて、アップグレードの頻度は増加しています。
ここで疑問が生じるかもしれません。なぜこれほど多くのネットワークアップグレードが必要だったのでしょうか？イーサリアムはETH 1.0からETH 2.0にどのようにアップグレードされるのでしょうか？そして、どのような重要な要素が関係しているのでしょうか？
なぜこれほど多くのハードフォークアップグレードが必要だったのか？
まず、イーサリアムの「ワールドコンピュータ」と「グローバルオープンソースプラットフォーム」という壮大な青写真は、PoWブロックチェーンネットワークのコンセンサスメカニズムの上に構築されており、イーサリアムの継続的なアップグレードは「運命づけられた」ものでした。その「グローバルオープンソースプラットフォーム」はアプリケーション上でアプリケーションを実行するため、基盤となるチェーンの超高速な処理速度が必要です。しかし、これがまさにPoWコンセンサスメカニズムの欠点となっています。PoWは開放性、透明性、分散性、高いセキュリティなどの利点を持っていますが、トランザクション処理速度が基準以下です。ビットコインブロックチェーンの平均TPSは約7であるのに対し、イーサリアムは1秒あたり約15のトランザクションを処理できます。そのため、イーサリアムネットワークが大きくなればなるほど、ユーザーが増え、チェーン上で開発されるアプリケーションが増えるほど、アップグレードはより集中的かつ頻繁に必要となります。
さらに、過去6年間、イーサリアムのトランザクション確認メカニズムは先着順オークション形式を取っていました。つまり、同時に複数のトランザクションが確認待ちになった場合、マイナーは手数料の高いものを優先します。その結果、ネットワークのピーク時にはトランザクション手数料が急騰し、ユーザーはトランザクションを優先させるために追加の手数料を支払わざるを得なくなりました。また、低い手数料しか提供しないユーザーのトランザクションは無視されることになります。その結果、高速なトランザクション確認のコストが大幅に増加し、低コストのトランザクションの確認は無限に遅延し、イーサリアムネットワークのエコシステムに大きな損害を与えることになります。
一方、PoWコンセンサスメカニズムは、過度な資源消費についても批判されています。これは環境に優しくないだけでなく、ハッシュレートを富裕層に集中させることにもなります。総ハッシュレートの急増に伴い、暗号通貨マイニングのコストは上昇し、結果として一部の資金力のある者だけがゲームに参加できるようになっています。現在、ビットコインマイニングの65%は大規模マイニンググループによって行われており、一般ユーザーがブロックチェーンデータを検証・記録するためのフルノードを運用することは increasingly困難になっています。ハッシュレートとフルノードの集中化により、当初考えられていたよりも分散化が進んでおらず、プロトコル全体のセキュリティが危険にさらされています。
これが、イーサリアムがETH 1.0からETH 2.0への革新的な飛躍を含め、これほど多くのフォークを採用してきた理由です。
イーサリアム2.0とは何か？
では、イーサリアム2.0とは何で、イーサリアム1.0とどう違うのでしょうか？イーサリアムはこの移行をどのように完了させるのでしょうか？イーサリアムは設立以来、以下の主要なマイルストーンを示した詳細な開発ロードマップに従ってきました：
フェーズ1：フロンティア、イーサリアムネットワークの初期リリース。
フェーズ2：ホームステッド。
2016年3月のイーサリアムメインネットの2回目のアップグレード後の最初の安定版リリースでした。それ以来、イーサリアムをベースとしたプロジェクトが急増しています。
フェーズ3：メトロポリス。
このステージでは、スマートコントラクトのプログラミングを容易にし、ネットワークをより安全で効率的にするための一連のイノベーションが導入されました。これはイーサリアムネットワークの成熟を示すものです。2017年のICOブームから2020年のDeFiとNFTの台頭まで、ブロックチェーンコミュニティ全体がイーサリアムの成功を目の当たりにし、新たな富の創造の機会を開きました。同時に、PoWコンセンサスの本質的な欠点も注目を集めることになりました。
フェーズ4：セレニティ。
セレニティの開始により、PoWからPoSコンセンサスへの切り替えが行われ、ネットワークはスケーラブルな未来へと向かいます。これにより、イーサリアムの処理能力は劇的に向上します。具体的には、混雑や高額なガス料金などの長年の問題に対する究極の解決策を提供し、セキュリティ、スケーラビリティ、分散化のバランスを取ります。目標は、完全に成熟したエコシステムと高い処理速度を実現することで、イーサリアムを世界のコンピュータにすることです。
つまり、最初の3つのフェーズはイーサリアム2.0への道を開くために設計されました。そして、セレニティこそがイーサリアム2.0への移行を実現するものです。セレニティはそれ自体がイーサリアム2.0であると言えるでしょう。
イーサリアムはETH 1.0からETH 2.0にどのように移行するのか？
では、イーサリアムはETH 1.0からETH 2.0にどのように移行するのでしょうか？どのような重要な要素が関係しているのでしょうか？
1) ビーコンチェーンの立ち上げ
イーサリアム2.0への移行の核心は、PoWからPoSへの切り替えであり、ステーキングが必要となります。これを踏まえて、イーサリアムは2020年12月1日にビーコンチェーンを立ち上げ、すべてのユーザーがスマートコントラクトを使用してPoSチェーン上でイーサをステークし、参加に対する報酬を受け取ることができるようにしました。ただし、現時点ではビーコンチェーンはトランザクションの処理やコントラクトの実行はできません。また、ステークされたトークンとPoS報酬は少なくともあと2年間はロックされたままとなります。
2) より繁栄したエコシステムのためのトランザクション価格メカニズムの改革
イーサリアムの高額なガス料金は、2021年8月4日のロンドンアップグレードの実施まで解決されませんでした。このハードフォークで導入された変更の1つがEIP-1559で、これによりネットワークは先着順オークションシステムから、各トランザクションに「基本料金」と「チップ」を課す新しいシステムに移行しました。基本料金は必須ですが、これは前のブロックにトランザクションを含めるために使用されたガスの量と、ブロックの充填率に依存します。さらに、マイナーはトランザクションの優先順位付けを望むユーザーからチップを受け取ることができます。これにより、ユーザーは迅速な検証のために高額な料金を支払う必要がなくなり、十分な支払いをしないことでトランザクションが除外されるリスクもなくなります。これにより、イーサリアムはトランザクション手数料を抑制し、効率性と公平性のバランスを取ることができます。
さらに、EIP-1559の下では、各トランザクションの基本料金は焼却されます。つまり、イーサリアム上で新しい経済活動が発生するたびに、より多くのイーサが流通から除外され、イーサリアムはデフレ通貨となります。このトランザクション価格メカニズムの変更により、イーサリアムはDApp開発者や購入者にとってより魅力的なものとなります。売り手にとっては、マイナーの収入の一部が破壊されることで、彼らのトークンはさらに価値が高まることになります。
3) マイナーをPoWからPoSに移行させるための難易度爆弾の設計
理論的には、PoSはPoWよりも効率的でエネルギー効率が良く、ロンドンアップグレード後はトランザクション手数料も減少します。そのため、イーサリアムのパブリックチェーンを利用する取引業者やビジネスオーナーにとって、PoSに投票することは自然な選択となります。しかし、それを実現する方法はより困難な問題です。マイナーは採掘装置の購入やマイニングファームの構築に多額の投資を行っています。既存の生産性を放棄し、別のパターンでゼロから始めることは、彼らにとって不可能な使命となるでしょう。
ビーコンチェーンを立ち上げ、PoWとPoSの共存を許可するだけでは、イーサリアム2.0への円滑なアップグレードは確保できません。明らかに、マイナーはPoWにこだわり、事態は行き詰まる可能性があります。
そのため、難易度爆弾が設計されました。これは当初、ロンドンアップグレードと共にリリースされる予定でしたが、なぜ何度も延期されているのでしょうか？
ディフィカルティボムは、PoWマイニングを困難にすることを目的としています。特定の段階で、難易度が増加し続けることでマイナーは報酬を得られなくなります。簡単に言えば、ディフィカルティボムはマイナーにPoWを放棄させるための仕組みです。ブロックチェーンの運用はコンセンサスに基づいているため、マイナーの不満は容易にフォークを引き起こす可能性があります。さらに、PoSメカニズムがトランザクション承認の効率性や分散化とセキュリティのバランスなどの問題を解決できず、ディフィカルティボムが作動してマイニングができなくなった場合、トランザクションの承認が拒否され、ネットワークが混雑することになります。最終的に、イーサリアムは崩壊するでしょう。そのため、ディフィカルティボムを使用したPoWからPoSへのスムーズな移行が最優先事項となっています。
明らかなことが一つあります。PoSチェーンは、爆発前にPoWに代わってトランザクションを処理するのに十分な能力を持っている必要があります。効率的であると同時に、分散化とセキュリティに関する要件も満たさなければなりません。
イーサリアムにはこの解決策がありますか？はい、シャードチェーンです。
4) シャードチェーン
多くの場合、イーサリアム2.0の突然のパフォーマンス向上はPoWからPoSへの変更によるものとされています。実際には、PoS自体がネットワークの混雑を直接軽減したり、トランザクション処理を加速したりすることはできません。重要なのは、PoSがシャーディングを可能にし、それによってネットワーク効率を向上させ、1秒あたりのトランザクション数を数十から数十万に増加させることができるという点です。どのようにしてスケーラビリティを向上させるのでしょうか？
イーサリアムには1つのパブリックチェーンしかなく、ブロックは順次生成されます。ブロックの生成速度と各ブロックが記録できるトランザクション数が、イーサリアムが1秒あたりに処理できるトランザクション数を決定します。スーパーマーケットでレジが1台しかなく、全員がそのレジに並ばなければならないような状況を想像してみてください。スーパーマーケットの客が少ない場合を除いて、迅速な支払いは極めて困難です。しかし、複数のレジが同時に稼働していれば、効率は大幅に向上します。
シャーディングも同様です。イーサリアム2.0でトランザクション処理を高速化するために、データを保持しノードを検証する元のチェーンから64のシャードチェーンが作成されます。明らかに、このアプローチは効率を大幅に向上させます。ただし、各チェーンが情報を個別に処理し、情報がネットワーク全体で同期されない場合、二重支払いや悪意のある行為が容易になってしまわないでしょうか？イーサリアム2.0は4つのステップでこれに対処します：シャード間で情報を共有し、トランザクションの確認を異なるシャードに割り当てる；ビーコンチェーンをメインチェーンとし、そこでスマートコントラクトを確立してノードをランダムに割り当てて検証する；128の検証者が委員会を形成してブロックを生成し報酬を配分する；64ブロックが生成されるごとに、ビーコンチェーンがランダムな検証者を再選出します。これらの措置により、悪意のある行為の可能性を大幅に防ぐことができます。
二重支払いと悪意のあるノードを最小限に抑えるため、イーサリアム2.0は悪意のある行為者を罰するメカニズムを採用しています。ノードが悪意のある行為を行っていることが判明した場合、預託されたETHはすべて没収されます。この罰則はPoWメカニズムよりもはるかに厳しいものです。
これらすべてが、PoWメカニズムに匹敵する、PoSメカニズムの下でのスムーズで安全なブロックチェーンの運用を保証します。
結論
しかし、このテクノロジーパッケージは複雑すぎるため、イーサリアムが即座に導入することは困難です。既存のデータをすべて保持する完全にシャード化されたイーサリアムを見るまでには、長い時間がかかる可能性があります。イーサリアム2.0には有望な未来がありますが、慎重に進める必要があります。それはまた、イーサリアムプロジェクトの技術的進歩にも依存します。なぜ暗号通貨に投資するのでしょうか？開発チームの技術力を重視する必要があります。技術は私たちから遠く離れているように見えるかもしれませんが、コインへの投資や、コインまたはチェーンが成長し続けられるかどうかにとって重要な要素なのです。