イーサリアム次のアップグレード計画:The Surgeがネットワーク容量をどのように再構築するか

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以太坊はまもなく重要な技術的イテレーションを迎えます。The Surgeアップグレードは次のイーサリアムアップグレードの重要な一環であり、ネットワークの1秒あたり取引処理能力を現状の15-30 TPSから100,000+ TPSに大幅に向上させることを目標としています。同時に、分散化とセキュリティを損なわないように設計されています。このアップグレードはイーサリアムの創始者Vitalik Buterinが主導して推進しており、エコシステム全体の拡張性への深い変革を示しています。

ユーザーが最も関心を持つ3つの利益

技術的詳細に入る前に、The Surgeアップグレードが一般ユーザーにとって何を意味するのか見てみましょう。

コストの大幅削減が最も直感的な変化です。現在、ArbitrumやOptimismなどのLayer 2ネットワーク上でのETH送金手数料は約$0.24から$0.78です。アップグレード完了後はこの数字がさらに下がり、小額取引や高頻度操作が本当に実現可能になります。

取引速度と体験の最適化も重要です。開発者はより複雑な分散型アプリ(dApps)を構築できるようになり、DeFi、ゲーム、NFTマーケットなどのユーザー体験が大きく改善されます。資産の異なるネットワーク層間の流動も、まるで同じウォレット間の送金のようにスムーズになります。

エコシステムのシームレスな連携も第三のポイントです。Layer 2とメインネット間の煩雑なブリッジングツールは不要となり、ユーザーはイーサリアムが一つの統一されたエコシステムとして機能する便利さを実感できるでしょう。

The Surgeのコア技術的支援

なぜLayer 2 Rollupsが必要なのか?

イーサリアムメインネットの現状のボトルネックは明白です:各ブロックが処理できる取引数に限界があります。Layer 2 Rollupsの解決策は、多くの取引をオフチェーンでまとめて処理し、その結果だけをメインネットに提出することです。これは、逐一処理ではなくバッチ処理のようなもので、効率が大幅に向上し、コストも下がります。

Rollupsには2つのモードがあります。

Optimistic Rollupsは「信頼優先」戦略を採用し、すべての取引が有効と仮定します。ただし、誰かが一定期間内に誤りを通報すればチャレンジできる仕組みです。この方式は取引速度が速いですが、安全性を確保するためにチャレンジ期間が必要です。

ZK-Rollupsはゼロ知識証明技術を用いており、各取引の有効性を即座に検証できるため、より高い安全性を提供します。

L2Beatのデータによると、イーサリアムLayer 2エコシステムの総ロックバリュー(TVL)は過去1年で216%増加し、380億ドルを超えています。これは、市場がRollupソリューションを高く評価している証拠です。

データ利用性サンプリング(DAS):ノード運用の「スリム化」方案

従来のブロックチェーン検証モデルでは、各ノードが完全なデータを保存する必要があり、ハードウェア要件が非常に高くなります。DAS技術はこの状況を変え、ノードは一部のデータだけを検証し、ネットワーク協力によって全体の検証を完了します。

PeerDASモデルは、ピアツーピアネットワークを利用して検証負荷を分散し、各ノードは一部のデータセットのみを検査します。

2D DASはこの仕組みをさらに最適化し、単一のデータ片だけでなく、それらの論理的な組み合わせも検証します。これにより、分散化を維持しつつ安全性も強化されます。

この設計により、Rollupsはより高い取引量を処理でき、ネットワークに過度な負担をかけることなく拡張性を向上させます。

Plasmaとデータ圧縮:補完的拡張方案

Plasma技術の核心は、オフチェーンでの取引処理です。取引はメインチェーン外で行われ、その要約情報だけをオンチェーンに記録します。これは、複数の小さなタスクを一つのレポートにまとめるようなもので、多くのスペースと処理時間を節約します。

データ圧縮は、BLS署名などの署名方式の改良を通じて、各取引のデータ占有量を削減します。複数の署名を一つにまとめることで、ブロックチェーンのストレージ負荷を直接低減します。

これらの技術はRollupsと併用され、システムの効率をさらに向上させます。

Layer 1メインネットの同期アップグレード

Layer 2が大部分の取引を担う一方で、イーサリアムメインネット自体も進化が必要です。

Gas制限の引き上げは、各ブロックにより多くのデータを収容できるようにし、混雑を緩和します。ただし、これはトレードオフも伴います。制限を高くしすぎるとノード運用コストが増加し、分散化が弱まる可能性があります。イーサリアムはバランスを取る必要があります。

EVMバイトコードの改善では、新しいフォーマット標準EOF(Ethereum Object Format)が導入され、スマートコントラクトの実行効率が向上し、Gasコストも削減されます。

多次元Gas価格モデルは、リソースタイプごとに料金を分類します。計算、データ、ストレージに対して個別に課金されるため、ユーザーは実際に使用した分だけ支払い、コスト構造がより透明で合理的になります。

ネイティブRollupsの統合により、複数のEVM仮想マシンがプロトコル内で並行して動作可能となり、まるで駅の複数のレールのように独立しつつも効率的に連携します。

The Surgeアップグレードのタイムライン解説

2024年第1四半期 – Dencunアップグレードは既に実現しており、Proto-Danksharding(EIP-4844)が正式に稼働しています。これにより、データ「ブロブ」(blobs)の仕組みを通じてデータの可用性が改善され、Rollupの拡張に道を開きます。

2024-2025年はRollupの成熟期です。Arbitrum、Optimism、zkSyncなどのプロジェクトは引き続き最適化を進め、新しい暗号学的検証(SNARKs)の展開も段階的に行われます。PeerDASや2D DASなどのデータサンプリングシステムも拡張されます。

2025年末にはGas最適化に重点が置かれます。EOF標準の普及、多次元Gas価格の正式採用、ネイティブRollupソリューションの直接的なイーサリアムへの統合が期待されます。

2026年以降は完全なDanksharding時代です。Proto-Dankshardingから完全なシャーディングへと移行し、イーサリアムは複数のシャードに分割され、より高い拡張性を実現します。同時に、ポスト量子暗号技術も導入され、将来のセキュリティリスクに備えます。

このタイムラインは、イーサリアムの段階的なアップグレードの理念を反映しており、各ステップは前段階に基づいており、安定した移行を確保します。

リスクとセキュリティの考慮点

拡張性の向上は新たな複雑性を伴います。Rollupソリューションは暗号学的証明に依存しており、その安全性を確保する必要があります。スマートコントラクトのセキュリティ監査もより重要になります。

もう一つの長期的な懸念は量子計算です。Vitalik Buterinはこのリスクについて何度も言及しており、イーサリアムチームは耐量子暗号技術の研究を進めて未来の安全性に備えています。

また、移行期間中にGas料金の変動や一時的なネットワーク停止などの事態も想定されるため、開発者やユーザーは注意を払う必要があります。

さらに遠い未来:The Surge後

The Surgeの完了後もイーサリアムのアップグレードロードマップは続きます。The Splurgeは雑多な最適化に焦点を当て、The Vergeはステートレスクライアントによるコンセンサス効率の向上を目指し、The Purgeはデータストレージとノード性能のさらなる最適化を行います。

これらのステップは最終的に、世界中の何百万ものユーザーを支える分散型ブロックチェーンを構築し、安全性と分散化の原則を決して妥協しないことを目指しています。

結び

The Surgeはイーサリアムの質的な変革を象徴しています。Rollups、DAS、Layer 1のシステム的な進化を通じて、イーサリアムは高コスト・低スループットのネットワークから、真に拡張可能なグローバルインフラへと変貌を遂げつつあります。

ユーザーはより安価な取引とよりスムーズな体験を享受し、開発者は複雑なアプリケーション構築の自由を得て、エコシステムの各層は一体となってシームレスに連携します。

これは単なる技術的アップグレードではなく、エコシステムのパラダイムシフトです。次のイーサリアムアップグレードの波の中で、イーサリアムは自己の適応と進化の能力を証明し続けています。

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