イーサリアム2.0(eth2)について知っておくべき事 - フォビジャパン情報サイト

イーサリアム2.0(セレニティ)は、イーサリアムネットワークのアップデート計画で、スケーラビリティの問題を解決するために、コンセンサスアルゴリズムをPoS(Proof of Stake)に移行することが予定されています。

2013年にヴィタリック・ブテリン氏がイーサリアムを提案し、2014年に実現させたことで、プログラマーはイーサリアムネットワーク上でプロトコル、スマートコントラクト、分散型アプリケーションを実行できるようになり、ブロックチェーン業界に全く新しい次元をもたらしました。

動画で解説:イーサリアム2.0の概要

記事本編に入る前にブロックチェーンとビットコインについて簡単にまとめた動画がありますので、よろしければご覧ください。

イーサリアム(Ethereum)の課題

当初は、イーサリアム(Ethereum)のネットワーク上で動いているユーザーやプロジェクトはほとんどありませんでした。コンセプトは革命的でしたが、ブロックチェーン・コミュニティはまだ非常に小さかったのです。 スマートコントラクトはブロックチェーン業界にとっても新しいもので、人々はそのコンセプトの可能性を認識し、イーサリアムが直面する限界を理解するのに時間を要しました。

当時は、取引は高速かつ安価で、混雑もほとんどありませんでした。

Figure 1: ETH Transaction Fee Charts | Chart by:

https://bitinfocharts.com/comparison/ethereum-transactionfees.html

しかし、2020年6月、イーサリアムのガス代(取引手数料)が急騰しました。ガス代は、Ether(ETH)の単位であるGweiで計算されます。1Ether(ETH)=1,000,000,000Gwei(ギガウェイ)です。これ以前は、通常のガス代は30~50Gweiの範囲でした。しかし、2020年6月、イーサリアムのガス代はなんと709Gweiに上昇し、通常の15倍近くとなりました。

当時のガス代は、オークション方式であったため、ネットワークの普及に伴い価格変動が大きくなりました。

イーサリアム2.0の紹介

イーサリアムのスケーラビリティは、何度も取り上げられた問題です。ブロックチェーン技術、特にスマートコントラクトが主流になるにつれ、イーサリアムのネットワークは1秒間に数十万件の取引を処理できる必要があることが明らかになりました。イーサリアムは、その上に構築されるアプリケーションが増えるにつれて、スケールアップする必要があったのです。

スケーラビリティの課題は、1秒間に7~15件の取引(トランザクション)に制限されるイーサリアムのマイニングのプロセスに起因しています。これに対し、VISAのネットワークは1秒間に45,000件の取引(トランザクション)が可能です。すべてのノード(ネットワークに参加するコンピュータ)が、送られてくるすべての取引(トランザクション)を検証する必要があるため、イーサリアムのスケーラビリティが制限されます。

イーサリアムのネットワークで取引を行う場合、取引がブロックチェーンにブロードキャストされるまで約30秒かかり、その後、マイナーが「パズル」を解いて取引を検証し始めると想像してください。取引はパズルが「解けた」後、ネットワークに追加されます。

Ether(ETH)を送信するプラットフォームによっては、最低10回の確認が必要な場合もありますが、それ以上必要な場合もあります。そして、ここで手間のかかる部分が発生します。

ほとんどの取引は数分以内に完了し、確認することができます。しかし、トラフィックが多い場合やチェーンに問題がある場合、送金が完了するまでに数時間から数日かかることがあります。

PoW(Proof of Work)が原因で送金が遅くなる

現状のイーサリアムはPoW(Proof of Work)方式の承認アルゴリズムを取っています。つまり、取引の検証や承認に、より多くのコンピューティングパワーが必要になるということです。マイナーは、ネットワークをサポートし、取引を検証するために、より多くのハードウェアを必要とします。イーサリアムに使用されるマイニングハードウェアであるグラフィックカードやGPUの価格高騰を招きました。

PoW(Proof of Work)の本来の設計は、規模が大きくなると非効率的です。まず、大量のエネルギーを消費するため、環境に悪いです。取引(トランザクション)を処理し検証するために、コンピュータやGPUなどより多くのハードウェアが必要とされる場合、電気エネルギーの過剰消費につながります。

もう一つの欠点は、セキュリティと効率性の間の張力関係です。PoW(Proof of Work)を利用しているブロックチェーンは、ネットワークに接続されたコンピュータのプールが十分に大きいときに最もうまく機能します。接続されているコンピュータの数が多ければ、51%攻撃を受ける可能性はかなり低くなります。しかし、マイナーのプールが大きければ大きいほど、取引に費やすエネルギーとハードウェアが増えることになります。

PoS(Proof of Stake)によるスケーラビリティ

イーサリアム2.0の導入により、ネットワークはPoW(Proof of Work)からPoS(Proof of Stake)に移行します。ユーザーは、シャーディング(Sharding)と呼ばれるプロセスを通じて、ネットワーク上のバリデータになるためにETHをステークすることになります。

バリデータは、マイナーのように次のような動作をしています。

  • トランザクションの発注
  • 新しいブロックの作成

PoS(Proof of Stake)のメカニズムでは、ブロックのマイニングに必要なエネルギーが少なくなるため、エネルギー効率の向上などの改善が期待されます。イーサリアムネットワークのバリデータになるには、ステーキングプールに参加するのが簡単です。

ネットワークに参加するノードが増えれば、51%攻撃、つまり取引を検証するノードの51%を個人が所有する可能性が低くなります。

このメカニズムでは、バリデータはブロックをマイニングする代わりに、新しいブロックを「認証」して提案することになります。バリデータがブロックを認証することは、バリデータが 「このブロックは良さそうだ 」と言っているようなものです。しかし、バリデータが悪意のあるブロックを認証した場合、ステークしているETHを失うことになります。

イーサリアム2.0へ向けて、イーサリアムネットワークは「ビーコンチェーン」が導入しました。ビーコンチェーンは、イーサリアム2.0ネットワーク上の検証の中央調整メカニズムとして機能するステーキング検証プラットフォームです。ETH保有者は、ETHをステークしてステーキング報酬を得ることができます。

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