Ethereum Surgeアップグレード:イーサリアムはどのようにして100万TPSのボトルネックを突破するのか

イーサリアムは大規模な技術革新の真っ只中にあります。ブロックチェーンエコシステムの柱として、ETHネットワークは長年の課題に直面しています:高並行性のシナリオでの取引の混雑やGas料金の高騰です。Ethereum Surgeアップグレードは、この難題を根本的に解決するために設計されたものです。

このアップグレード段階の最終目標は何でしょうか?イーサリアムの取引処理能力を現在の15-30 TPS(単位:秒あたり取引数)から100,000 TPS超に引き上げることです——これはETHネットワークの容量が数十倍に拡大することを意味します。これは単なる技術的突破だけでなく、ブロックチェーンが真のグローバルアプリケーションを支えることができるかどうかの重要な一歩です。

なぜイーサリアムはSurgeアップグレードを必要とするのか?

現状の問題は非常に明快です:イーサリアムは渋滞している

Layer 1の基盤層は現在、1秒あたり15-30取引しか処理できません。市場が活発な時期には、このスループットは全く足りません。結果は何か?Gas料金が急騰し、一般ユーザーの送金コストは数十ドルから数百ドルにまで跳ね上がります。DeFi、NFT、オンチェーンゲームなどのアプリのユーザー体験は深刻に損なわれています。

Ethereum Surgeの使命は:分散化とセキュリティを犠牲にせず、技術革新によってスケーリング問題を徹底的に解決することです。

イーサリアム創始者のVitalik Buterinの計画によると、Surgeアップグレードは三つのコア柱を中心に展開されます:

  1. Layer 2ロールアップの大規模適用 — 大量の取引をセカンドレイヤーに移し、まとめてオンチェーンに記録
  2. データ可用性サンプリング(DAS) — 検証をより効率的にし、全ノードが全データを保存する必要をなくす
  3. Layer 1基盤層の継続的最適化 — 第一層自体の処理能力を強化

どのようにして百万TPSを実現するのか?重要技術の解説

第二層ロールアップ:拡張の主力

想像してみてください:道路が頻繁に渋滞するシナリオ。解決策は道路を増やすことではなく、高速道路や迂回路を作り、一部の車両をセカンドレイヤーに分散させることです。**Layer 2ロールアップはこの「高速道路」**です。

ロールアップの仕組みは非常にシンプル:

  • 数千から数万の取引をオフチェーンでまとめて処理
  • 最終結果の証明だけをイーサリアムメインネットにアップロード
  • これによりGas費用を90%以上削減可能

現在市場に出ている主流のロールアップ方案にはArbitrum、Optimism、zkSyncなどがあります。L2Beatのデータによると、これらLayer 2ネットワークの総ロックされた資産(TVL)は過去1年で216%増の380億ドル超に達しています。これはユーザーが大規模にセカンドレイヤーへ移行している証拠です

ロールアップは二つのタイプに分かれます:

楽観型ロールアップ(Optimistic Rollups)
このタイプはすべての取引が有効と仮定します。異議申し立て期間内に誰かが異議を唱えなければ、その取引は成立とみなされます。OptimismやArbitrumはこの方式を採用しています。利点は高速かつ低コストですが、欠点は最終確定まで待つ必要がある点です。

ゼロ知識ロールアップ(ZK-Rollups)
この方式は数学的証明(SNARKs)を用いて取引の有効性を直接検証し、待ち時間を不要にします。zkSyncはこの道を進んでいます。利点は迅速な確定と高い安全性ですが、技術的難易度と計算コストが高い点が課題です。

データ可用性サンプリング(DAS):効率的検証の鍵

重要な問題は次の通りです:ブロックチェーンは、全ノードが全データを保存しなくても、データの可用性をどう確保するのか?

DASはその答えです。これはノードがランダムにサンプリングしてデータブロックを検証できる仕組みであり、全体のダウンロードを必要としません。これにより安全性(十分なランダムサンプリングは集団的な不正をほぼ不可能にする)を保ちつつ、ノード運用コストを大幅に削減します。

DASには二つの主要な実装アプローチがあります:

PeerDAS
ピアツーピアネットワークを通じてデータ検証負荷を分散し、各ノードは一部のデータだけを検証します。

2D DAS
PeerDASを基盤に、データブロック間の関連性も検証し、全体の安全性を向上させます。

これら二つの技術は、Ethereum Surgeのロードマップにおいて重要な役割を担っています。

圧縮技術とPlasma方案

ロールアップとDASに加え、イーサリアムは他の拡張アイデアも模索しています。

Plasmaは比較的古い方案ですが、再び注目されています。その思想は:メインチェーンには取引の要約と検証情報だけを記録し、多くの取引データはチェーン外に保存することです。ZK-SNARKの暗号証明を用いることで、チェーン外のデータの完全性を保証します。

データ圧縮は別のアプローチで、データの体積を減らすことです。例えばBLS署名を用いて複数の署名を一つにまとめ、空間を大きく節約します。

Ethereum Surgeのスケジュール:2024年から2026+へ

第一段階:2024年第1四半期 - DencunアップデートとProto-Danksharding

ポイント:EIP-4844の導入

このアップデートは「blob」メカニズムを導入します——Layer 2最適化のための新しいデータタイプです。blobsは低コストのストレージを提供しますが、データは短期間だけ保持され、その後自動的に削除されます。これによりLayer 2のコスト削減に大きく寄与します。

データによると:Dencun導入後、ArbitrumやOptimismの平均取引費用は半減し、数セントにまで下がっています。

第二段階:2024-2025年 - ロールアップエコシステムの爆発

この期間、主要プレイヤー(Arbitrum、Optimism、zkSyncなど)は次々と最適化をリリース:

  • より効率的な証明生成アルゴリズム
  • クロスレイヤーブリッジの改善
  • DASシステムの段階的展開

ETHアップグレードの真の威力が現れ始め、ユーザーはコストの継続的な低下と速度の明確な向上を実感します。

第三段階:2025年末 - Layer 1の深層最適化

重要なアップデートは以下の通り:

EOF(Ethereum Object Format)
新しいバイトコードフォーマットで、EVMの実行効率を10-30%向上させ、Gas消費も削減。

多次元Gas価格設定
Gas料金を計算、データ、ストレージの三つの次元に分解。ユーザーは必要な部分だけに支払い、無関係なリソースに無駄遣いしなくなる。

ネイティブロールアップ
イーサリアムのプロトコル層にロールアップのロジックを直接統合し、第二層と第一層の連携をシームレスに。

第四段階:2026年以降 - 完全なDanksharding

Proto-Dankshardingから完全なDankshardingへと進化し、イーサリアムは複数のシャードに分割されます。各シャードは並列に取引を処理し、真の横方向拡張を実現します。

その後のアップデートにはThe Splurge(各種パフォーマンス最適化)、The Verge(コンセンサスメカニズムの改善)、The Purge(ネットワークのクリーンアップ)などが予定されており、最終的にはグローバル規模のアプリを支える真のブロックチェーン構築を目指します。

Ethereum Surgeはユーザーと開発者の体験をどう変えるか

一般ユーザーへの影響

1. 料金の大幅低下

最も直感的な変化です。Layer 2上では、ETHの送金が数ドルから数セントにまで下がります。DeFiやNFTの取引、オンチェーンゲームなど、Gas費用のために諦めていた操作も経済的に可能になります。

2. 速度の飛躍的向上

取引の確定時間は数十秒から1-2秒、あるいはそれ以下に短縮されます。高頻度取引やリアルタイムゲームなど、遅延に敏感なアプリにとって革命的な改善です。

3. 複数層間のシームレスな体験

将来的にはLayer 1とLayer 2が一つのネットワークのように感じられることを目指します。資産の移動も同じウォレット内の送金のように簡単になり、資金がどの層にあるか、どう移動させるかを気にする必要がなくなります。

開発者への影響

より高度なイノベーションの可能性

DeFi、ゲーム、ソーシャルアプリの開発者は、より複雑で高頻度なアプリロジックを構築できるようになり、Gas最適化に頭を悩ませる必要がなくなります。これによりエコシステムの革新が促進されます。

経済モデルの再設計

多くの既存プロジェクトはインセンティブ設計を見直す必要があります。Gasコストの低下は、高コスト時代には成立しなかったビジネスモデルに新たな可能性をもたらします。

技術的リスクと安全性の考慮

セキュリティの課題

ロールアップは暗号学的証明に依存して安全性を担保します。しかし、証明システムが破られた場合、ユーザ資金はリスクにさらされます。これが、ZK-Rollupがより複雑ながらも安全性が高いと考えられる理由です。

長期的な脅威:量子計算

Vitalik Buterinはかつて、量子計算がイーサリアムにとって長期的な脅威になると公言しています。ポスト量子暗号の研究も進められており、イーサリアムは20年後の挑戦に備えています。

過渡期の不安定性

アップグレードの過程では、ネットワークパラメータが継続的に調整されます。短期的にはコストの変動や流動性の分散などが起こる可能性があります。開発者とユーザーはその点を理解し、準備しておく必要があります。

まとめ:Ethereum ETHアップグレードの戦略的意義

Ethereum Surgeは単なる性能向上ではなく、イーサリアムのグローバル採用に向けた戦略的選択です。

Layer 2ロールアップ、データサンプリング、プロトコル層の最適化を組み合わせることで、「不可能な三角」——分散性、安全性、拡張性——の呪縛を打破しようとしています。目標は、イーサリアムが世界中のアプリを支え、数百万のユーザーから数十億規模へと拡大することです。

この過程は長い道のりです。2024年から始まり、2026年の完全なDankshardingの導入、その後も継続的な最適化を経て、3〜5年の着実な推進が必要です。しかし、すべてのステップが最終目標に向けた土台作りとなっています。

暗号資産参加者にとって、Surgeアップグレードの意義を理解することは重要です:基盤インフラの改善はエコシステムの繁栄に直結する。より安く、より速い取引コストは、より多くの革新的なプロジェクトの存続と、より多くのユーザーのオンチェーン参加を促進します。この観点から、Ethereum Surgeのアップグレードは次のブルー市場の土台を築いています。

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