深く理解する EIP-4844:イーサリアム Layer 2 スケーリングの鍵となる突破口

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イーサリアムの Layer 2 ネットワークは、Dencun アップグレード前に根本的な課題に直面していました。この課題の解決策として注目されているのが、EIP-4844 提案です。しかし、私たちが EIP-4844 の価値を理解する前に、Layer 1 と Layer 2 とは何か、そして既存の L2 ネットワークがなぜコストの泥沼に陥っているのかを理解する必要があります。

Layer 1 と Layer 2:ブロックチェーンの二つの運用モード

独立した Layer 1 とは何か?

Layer 1(L1)とは、完全に独立して動作するブロックチェーンネットワークを指します。このタイプのネットワークは外部システムに依存せず、ブロックチェーンの正常な運用に必要なすべての能力を備えています。

代表的な L1 プロジェクトには:

  • ビットコイン:最も古い分散型台帳
  • イーサリアム:スマートコントラクトプラットフォーム
  • Solana:高性能ブロックチェーン
  • Avalanche:マルチチェーンエコシステム

これらのネットワークの共通点は、自己完結的に動作するだけでなく、他のブロックチェーンの基盤としても機能できる点です。これらの L1 に付随するネットワークは、Layer 2(L2)と呼ばれます。

Layer 2 の設計思想:機能の分離

Layer 2 は L1 の上に構築されたブロックチェーンです。L2 はすべてのブロックチェーン機能を完結させる必要はなく、役割分担の戦略を採用しています。計算や取引の実行は L2 が担当し、安全性やデータ保存は L1 が担います。

コンピュータに例えると:

  • L1 はハードディスクのように、L2 の取引履歴を永続的に保存
  • L2 はプロセッサのように、さまざまな計算や取引を高速に実行

ユーザーは直接 L2 で取引を行うことも、L1 上の取引記録を照会して正確性を検証することも可能です。この構造により、L2 は L1 に近い安全性を持ちつつ、はるかに高速な処理が可能となります。

データの可用性:L2 の生命線

なぜ L1 が L2 にとってこれほど重要なのか?それはデータの可用性にあります。

L2 ネットワークは、自身の履歴を保存する完全なノードネットワークを維持できないため、すべての取引を記録する場所が必要です。その場所が L1 です。誰でも L1 に保存されたデータを確認し、L2 ネットワークが正常に動作しているか検証できます。

L1 は L2 のデータ可用性層として、透明性と検証性を保証します。これがなければ、L2 は十分な信頼を得られません。

Rollup の二つの検証方式

現在の L2 には、主に Optimistic Rollup と ZK Rollup の二つの方式があります。これらの違いは、取引が正しく実行されたことをどのように証明するかにあります。

Optimistic Rollup:信じて先行、異議は後から

この方式の基本的な流れは:

  1. L2 で取引を実行
  2. 取引結果を L1 に公開
  3. 一定期間、誰でも異議を唱えることができる

もし誤り(例えば Arbitrum で誤った処理があった場合)が見つかれば、異議を申し立てて報酬を得ることができます。この仕組みは「先に信じて後から検証する」に近いものです。

ZK Rollup:証明を提供し、直接検証

この方式では事前に証明を提出します:

  1. 特殊な EVM 環境で取引を実行
  2. 正しい実行を示す数学的証明を生成
  3. 取引と証明を一緒に L1 に公開
  4. 誰でも証明の有効性を検証可能

この方法は「これが結果、これが証明」といった形で、証明の検証はすべての取引を再実行するよりもはるかに安価です。

EIP-4844 出現前の:calldata の問題点

EIP-4844 の提案前、L2 ネットワークはデータ保存の巧妙な方法を持っていました。それは取引の calldata フィールドを利用することです。

Calldata はブロックチェーン取引の中で特別なスペースであり、ユーザーの指示を記録します。L2 ネットワークは賢くも、自身の取引、実行証明、結果をすべて calldata に詰め込み、L1 に書き込むアイデアを思いつきました。

この方法は非常に巧妙で、L2 はイーサリアムの安全性と分散性を利用して、自身の取引記録の改ざんを防ぐことができました。

しかし、問題も生じました: すべてのユーザーの取引(L1 からのものも L2 からのものも)が同じコスト市場で競合するのです。

イーサリアム上で NFT のミントが盛況となり Gas 価格が高騰すると、L2 がデータを公開するコストも上昇し、最終的にユーザーの L2 取引手数料も増加します。逆に、L2 が大量のデータを公開する必要がある場合、L1 ユーザーも影響を受けることになります。これは二つの車線の車流が互いに干渉し合う状態です。

EIP-4844:L2 専用のチャネルを開く

このジレンマに直面し、イーサリアムコミュニティは優雅な解決策を設計しました:L2 のために独立した空間を作る

EIP-4844 の核心は、「L2 が安心して自分のことに集中できるように、イーサリアムのユーザーを妨害しないこと」です。そのために、新しい取引タイプを導入し、L2 がデータを全く新しい領域:blobspace に公開できるようにしました。

Blobspace はイーサリアムのブロック内に追加された部分で、L2 のデータを格納するための専用エリアです。さらに重要なのは、EIP-4844 は blobspace に対して独立した料金市場を作成したことです。これにより:

  • L1 ユーザーの取引コストは L2 のデータ公開に影響されなくなる
  • L2 ネットワークのコストはイーサリアムの Gas 変動に縛られなくなる
  • 両者はそれぞれの道を歩み、干渉し合わない

開発者の予測によると、このアップグレードにより L2 の取引にかかる Gas 料金は約10分の1に低減される見込みです。これにより、ユーザーにとっては L2 での取引コストが格段に安くなり、L2 プロジェクトにとっては運営コストの削減となり、イーサリアム全体の競争力も向上します。

カンクンアップグレードの真の意義

技術的には、Dencun アップグレードは主に L2 がイーサリアム上で取引セットを書き込み、提出する方式を変更します。ユーザーはこれらの底層の詳細を理解する必要はありません。

ユーザー体験の観点から見れば、アップグレードによる変化は直接的です:

  • L2 上の取引コストが大幅に低下
  • L1 での L2 活動が盛んなときの Gas 負荷が軽減

EIP-4844 は技術提案ではありますが、Layer 2 エコシステムが直面している最も根本的な問題――コストと効率のバランス――を解決します。これこそが、イーサリアムと L2 の発展における重要な転換点と見なされている理由です。

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